Адресация в nand.

Для примера работы с ПЗУ рассмотрим организацию памяти и обращение к ней на примере микросхемы памяти NAND.

Структура памяти NAND представлена на рис 8.2.

Рис 8.2

Память в микросхеме делится на блоки, которые в свою очередь делятся на страницы, состоящие из байт. Т.о. для полной адресации байта памяти требуется знать номер блока, номер страницы и сам адрес байта в этой странице.

Общая ёмкость памяти в этом случае равна произведению ёмкости страницы на количество страниц в блоке и на количество блоков в микросхеме памяти. Если у нас, как показано на рис 8.2, микросхема состоит из 2000 блоков, содержащих 128 страниц каждый. В странице содержится 8192 байта памяти. В итоге получаем: 8192*128*2000 = 2 Гбайта памяти. Обычно размер памяти указывают в битах. Т.е. размер рассматриваемой микросхемы составляет 16Гбит, что и будет указано у неё в документации.

Соответственно, для получения одного байта информации на выводе R/W, отвечающем за чтение запись, устанавливается сигнал, говорящий, что будет чтение. Отправляется команда запроса на чтение байта данных. Затем формируется пакет вида, как показано на рис 8.3.

Рис 8.3

В этом пакете А13-А0 – это адрес байта в странице, А20-А14 – это номер страницы, А32-А21 – это номер блока.

В ответ на этот запрос микросхема должна выдать запрошенный байт. При этом, если требуется считать несколько байт подряд, то достаточно просто продолжать считывать данные, не обновляя адрес. Микросхема автоматически увеличивает адрес на единицу при каждом чтении. Т.е. при использовании данной микросхемы выгодно читать данные сразу страницами (в нашем примере по 8192 байта).

Оперативное запоминающее устройство (озу).

ОЗУ называют энергозависимую память. Вся информация пропадает из такой памяти вскоре после снятия напряжения питания. При этом данная память гораздо быстрее, чем ПЗУ и может использоваться для временного хранения данных, к которым нужен быстрый доступ. К этим данным, как правило, относятся переменные.

ОЗУ делится на два вида: динамическую (DRAM) и статическую (SRAM).

DRAM.

 Динамическая память — DRAM (Dynamic Random Access Memory) — получила свое название от принципа действия ее запоминающих ячеек, которые выполнены в виде конденсаторов, образованных элементами полупроводниковых микросхем (рис 8.2). При отсутствии обращения к ячейке со временем, за счет токов утечки, конденсатор разряжается и информация теряется. Поэтому такая память требует периодической подзарядки конденсаторов (обращения к каждой ячейке) — память может работать только в динамическом режиме.

Рис 8.4

Каждая ячейка способна хранить только один бит. Если конденсатор ячейки заряжен, то это означает, что бит включен, если разряжен – выключен. Если необходимо запомнить один байт данных, то понадобится 8 ячеек (1 байт = 8 битам). Ячейки расположены в матрицах и каждая из них имеет свой адрес, состоящий из номера строки и номера столбца.

При чтении данных их памяти сначала на все входы подается сигнал RAS (Row Address Strobe) – это адрес строки. После этого, все данные из этой строки записываются в буфер. Затем на регистр подается сигнал CAS (Column Address Strobe) – это сигнал столбца и происходит выбор бита с соответствующим адресом. Этот бит и подается на выход. Но во время считывания данные в ячейках считанной строки разрушаются и их необходимо перезаписать взяв из буфера.

При записи подается сигнал WR (Write) и информация поступает на шину столбца не из регистра, а с информационного входа памяти через коммутатор, определенный адресом столбца. Таким образом, прохождение данных при записи определяется комбинацией сигналов адреса столбца и строки и разрешения записи данных в память. При записи данные из регистра строки на выход не поступают.

Обычно в микросхеме имеется несколько матриц. Адреса ячеек этих матриц совпадают. В итоге одновременно считываются не один бит, а сразу несколько. Количество этих матриц называют разрядностью памяти.

Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM)

Чтение из микросхем памяти DRAM могло осуществляться в любой момент времени. При этом время чтения данных могло быть различным. Для завершения цикла чтения-записи в заданное время была создана синхронная DRAM. Работа это микросхемы памяти была синхронизирована с интерфейсом памяти посредством подачи на микросхему синхросигнала. Чтение и запись могли производиться только по фронту или по срезу этого сигнала. В микросхемах DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) чтение производится одновременно и по фронту и по спаду, что позволило увеличить в два раза скорость работы памяти по сравнению с обычной SDRAM.

Существенная отличительная особенность микросхем SDRAM от микросхем более ранних типов DRAM заключается в разбиении массива данных на несколько логических банков (как минимум — 2, обычно — 4). Разбиение массива памяти SDRAM на банки было введено, главным образом, для минимизации задержек поступления данных в систему. После осуществления любой операции со строкой памяти, требуется определенное время для осуществления ее «подзарядки». И преимущество «многобанковых» микросхем SDRAM заключается в том, что можно обращаться к строке одного банка, пока строка другого банка находится на «подзарядке». Можно расположить данные в памяти и организовать к ним доступ таким образом, что далее будут запрашиваться данные из второго банка, пока первый находится на «подзарядке». Такая схема доступа к памяти называется «доступом с чередованием банков» (Bank Interleave).