Лекция 12. Запоминающие устройства.

Запоминающие устройства нам уже встречались. Простейшими ЗУ являются регистры и регистровые файлы, но они могут хранить сравнительно небольшое количество информации: любой регистр способен хранить лишь одно кодовое слово, регистровый файл – несколько кодовых слов, но обычно в пределах четырех. Если же ставится задача хранения большого количества информации в виде 8 и более кодовых слов, то используются специальные микросхемы памяти, которые и получили название: запоминающие устройства (ЗУ). Основой структуры любого ЗУ являются ячейки, в каждой из которых хранится одно кодовое слово. Такие микросхемы играют исключительно важную роль практически в любых блоках цифровой аппаратуры, поэтому в общем объеме выпуска цифровых ИМС занимают около 40%.

Укажем систему обозначений и маркировки микросхем ЗУ, имеющихся в российских стандартах:

Тип ЗУ	Маркир. ИМС	Обозначение в условном графическом изображении
статические ОЗУ	РУ	RAM
динамические ОЗУ		DRAM
МПЗУ	РЕ	ROM
ППЗУ	РР	PROM
РПЗУ ЭС	РТ	EEPROM
РПЗУ УФ	РФ	EPROM
ассоциативные ЗУ	РА	САМ

Основные параметры ЗУ.

Все параметры, характеризующие работу ЗУ, условно делятся на три группы: классификационные, статические и динамические. Приведем некоторые, наиболее важные для пользователя параметры:

1. Классификационные.

• N – количество ячеек. Как уже было сказано в предыдущем параграфе, ячейки являются основой структуры любого ЗУ, и в каждой ячейке хранится одно кодовое слово.

• n – разрядность. Показывает, какое максимальное количество разрядов может содержать любое кодовое слово, хранящееся в микросхеме ЗУ.

• М – информационная емкость. Определяет максимальное количество единиц информации, которое способно хранить данное ЗУ. Как известно (см. § 4.1), единицей измерения количества информации, а, следовательно, и информационной емкости микросхем ЗУ, является "бит". Но это очень малая величина, поэтому практически всегда используются кратные единицы:

1 байт = 8 бит.

1 Кбайт (килобайт) = 2¹⁰ = 1024 байт.

Пример 1. Показать значения сигналов на входах и выходах микросхемы при записи кодового слова 0100 в ячейку с адресом 1101.

Ответ указан на рис. 4.59а. Адрес нужной ячейки 1101 устанавливается на адресных входах "А", само кодовое слово 0100 подается на информационные входы DI. На входе CS устанавливается разрешающий доступ к ячейкам активный уровень логического 0, на вход подается определяющий режим записи сигнал 0.

С остояния выходов DO различных микросхем ОЗУ в режиме записи могут быть следующими:

• на всех выходах устанавливаются либо уровни логического 0, либо уровни логической 1 (из справочных данных);

• кодовое слово, которое подается на информационные входы DI, устанавливается и на выходах (также по справочным данным);

• м икросхемы с тремя состояниями выходов (знак в изображении) устанавливаются в Z-состояние (на выходах указываются знаки: Z или R_off – см. § 1.9).

Так как в данном случае мы как раз рассматриваем микросхему с тремя состояниями выходов, то она и переходит в Z-состояние.

Пример 2. Показать значения сигналов на входах и выходах микросхемы в режиме хранения информации.

Ответ показан на рис. 4.59b. Для перехода к режиму хранения достаточно установить пассивный уровень сигнала 0 на входе CS, который запрет дешифратор строк и закроет доступ ко всем ячейкам. Запись и считывание в этом случае будут невозможны, поэтому значения сигналов на остальных входах (DI, A и ) безразличны.

Состояния выходов DO различных микросхем ОЗУ в режиме хранения могут быть следующими:

• на всех выходах устанавливаются либо уровни логического 0, либо уровни логической 1 (из справочных данных);

• микросхемы с тремя состояниями выходов устанавливаются в Z-состояние.

Так как в данном случае мы как раз рассматриваем микросхему последнего вида, то она и переходит в Z-состояние.

Пример 3. Показать значения сигналов на входах и выходах микросхемы при считывании кодового слова 0100 из ячейки с адресом 1101.

О твет показан на рис. 4.60. Адрес нужной ячейки 1101 подается на адресные входы "А". На входе CS устанавливается разрешающий доступ к ячейкам активный уровень логического 0, на вход подается определяющий режим считывания сигнал 1, и на выходах DO появляется считанный из выбранной ячейки код 0100. Сигнал 0 на входе будет запрещающим для режима записи, поэтому значения сигналов на входах DI безразличны.

Построение ЗУ

заданной емкости и разрядности.

Разрядность и информационная емкость даже самых больших ЗУ иногда оказывается недостаточной. Это приводит к необходимости использования нескольких микросхем, определенным образом соединенных между собой. Целью данного параграфа и является рассмотрения принципа построения ЗУ большой емкости, составленного из нескольких микросхем. При постановке подобной задачи обычно задается требуемые информационная емкость и разрядность, а также оговаривается элементная база.

Рассмотрим конкретный пример: построить статическое ОЗУ емкостью 32 Кбайта для хранения 16-разрядных кодовых слов на микросхемах КР537РУ8 (аналог – микросхема HM6516 фирмы Harris Semiconductor).

Дано: Требуемая информационная емкость Кбайт = бит.

Требуемая разрядность: .

Параметры одной микросхемы КР537РУ8 (из справочника): информационная емкость Кбайт бит; разрядность . Если в справочнике не указано количество ячеек N, то из знакомого нам соотношения его можно определить: .

Р е ш е н и е :

1. Для обеспечения требуемой разрядности микросхемы соединяются в линейки. Определим количество микросхем в каждой линейке:

.

В одной микросхеме каждой линейки будет хранится первая половина (8 разрядов) любого кодового слова, в другой – вторая половина (тоже 8 разрядов).

2. Общее количество микросхем:

.

3. Количество линеек:

.

4. Для управления этими линейками в общую схему ЗУ придется ввести дополнительное ЦУ – дешифратор линеек. Он будет иметь 8 выходов по количеству линеек, а количество входов из соотношения получается равным .

На входы Будет подаваться трехразрядный код нужной линейки, в которую производится запись или из которой идет считывание.

Информационные входы DI микросхем одной линейки выводятся раздельно, так как в каждой микросхеме хранится только часть кодового слова (в данном случае - половина). А информационные входы микросхем разных линеек соединяются вместе, поскольку дешифратор все равно включит только одну линейку. Аналогично организуются и информационные выходы DO.

Контрольные вопросы:

1.Назначение ЗУ.

2.Общие понятия и классификация ЗУ.

The glossary

Қазақша	Орысша	Ағылшынша
	буфер данных	data buffer
	буферное устройство	buffer unit
	вход выбора режима работы (чтение/запись) -	WR/RD (write/read)

Задание для СРС

1. ПЗУ и статические ОЗУ. Л.1, стр.149-152.

2.Работа микросхем адресных ОЗУ.Л.1, стр.153.

Задание для СРСП:

По индивидуальному заданию выполнить синтез и анализ работы ЗУ заданной емкости и разрядности.