8.3. Регистровая память.
Регистры широко применяют для хранения небольших объемов информации. Номенклатура микросхем регистров хорошо развита и разнообразна. По принципу построения различают регистры хранения и сдвига. Регистр хранения представляет собой (рис. 2.2, а) совокупность триггеров, объединенных по цепям управления их режимом (вход С). Цифровой код, т. е. слово, записывают в регистр хранения всеми разрядами одновременно DI1 - DI1- DIn по разрешающему сигналу на входе С=1. При С = 0 обеспечивается режим хранения записанной информации, которая в виде уровней напряжения присутствует на выходах DO1- DO1 -DOn быть считана без разрушения. Последующая информация замещает прежнюю. Число триггеров n определяет разрядность регистра и, следовательно, хранимого кода. Такие регистры по способу записи и считывания информации называют параллельными.
Рис. 8.3.1. Функциональные схемы регистров хранения (а), сдвига (б).
Регистр сдвига (рис. 6.2,6) построен на последовательно соединенных триггерах двухступенчатой структуры. Информация в такой регистр .может быть записана поразрядно последовательно во времени со стороны входа DIo первого триггера путем продвижения по цепи триггеров под воздействием тактовых сигналов на входе С. Другой способ записи - параллельный, т. е. в один такт всеми разрядами DI1- DIn одновременно. Режим записи задают сигналом на управляющем входе V.
Аналогично режиму записи могут быть реализованы два режима считывания: по одному разряду последовательно во времени с выхода последнего триггера и параллельный - со всех выходов регистра одновременно. Регистры с последовательным способом записи и считывания называют последовательными. Последовательные регистры составляют основу ОЗУ с последовательным доступом, в которых выборку нужного элемента или ячейки памяти осуществляют последовательным перебором адресов в порядке их возрастания или убывания.
Рис. 8.3.2. Классификация микросхем памяти.
В обширной номенклатуре микросхем параллельных .и последовательных регистров некоторая их часть содержит многорегистровые структуры, которые можно использовать для хранения одновременно нескольких слов.
Возможности таких микросхем зависят от их структурного построения и способа адресации регистров. Некоторые допускают адресацию каждого регистра, другие работают по принципу "магазинного" ЗУ: заполняясь информацией по мере ее поступления и освобождаясь от нее в порядке ее поступления по правилу "первым вошел -первым вышел"или в обратном порядке: "первым вошел - последним вышел. Магазинные ЗУ с обратным порядком считывания часто называют стеком. Стековые регистровые ЗУ находят широкое применение в калькуляторах, в микропроцессорных контроллерах и в других вычислительных устройствах.
Рассмотренные разновидности полупроводниковых ОЗУ и ПЗУ систематизированы в классификационной диаграмме приведенной на рис 6.3. Здесь же указаны обозначения микросхем различных видов и типов, соответствующие ГОСТ 2. 743-82,которые применяют на их условных графических изображениях. В последние годы получило развитие направление создания микросхем ЗУ на цилиндрических магнитных доменах для внешних ЗУ. Это направление базируется на использовании физических явлений в тонких магнитных пленках, в частности на возможности образования в тонкой пленке ортоферрита микронных по размерам областей, имеющих противоположную с окружающей средой намагниченность. Эти области назвали цилиндрическими магнитными доменами (ЦМД). Тонкая пленка магнитного материала с размерами примерно 100Х100 мм2, выращенная на диэлектрической основе, может хранить несколько миллионов бит информации, причем для ее записи и считывания не нужны электромеханические устройства. Микросхемы ЗУ на ЦМД существенно отличаются от полупроводниковых микросхем памяти: они содержат внутри корпуса миниатюрные постоянные магниты, систему ортогональных катушек для создания электромагнитного поля на поверхности магнитной пленки. По конструктивно-технологическому исполнению их следует отнести к микросборкам. Типичные размеры микросборки 3X3X1 см 3 . От существующих ВЗУ на магнитных лентах и дисках ЗУ на ЦМД выгодно отличаются более высоким быстродействием и отсутствием электромеханических частей в конструкции.
Микросхемы памяти выпускают сериями. Серия представляет собой совокупность микросхем, имеющих единое конструктивно-технологическое исполнение, единые напряжения питания, эксплуатационные и надежностные показатели и отличающихся информационной емкостью', быстродействием и некоторыми другими характеристиками, например принадлежностью к типу статического или динамического ОЗУ.
В общем случае серия может включать микросхемы памяти разных видов, например ОЗУ и ППЗУ, но пока большинство серий имеют однородный видовой состав, т. е. включают либо микросхемы ОЗУ, либо ПЗУМ, либо ППЗУ, либо РПЗУ. Достаточно широко микросхемы памяти представлены и в составе многофункциональных серий наряду с микросхемами логическими, триггерами, кодопреобразователями, дешифраторами, счетчиками и др. Микросхемы ЗУ на ЦМД также выпускают сериями. Информацию о принадлежности микросхемы к той или другой серии содержит условное обозначение.
В соответствии с принятой системой (ОСТ 11 073.915-80) обозначение микросхемы содержит четыре обязательных элемента. Первый элемент - цифра, указывающая группу микросхемы по конструктивно-технологическому признаку: 1, 5, 6, 7-полупроводниковые, 2, 4, 8 - гибридные, 3 - прочие (пленочные, пьезокерамические и т. д.). Второй элемент - две-три цифры, указывающие номер разработки данной серии. В сочетании указанные два элемента составляют номер серии, к которой принадлежит микросхема. Третий элемент - две буквы, обозначающие функциональную подгруппу и вид микросхемы: РУ - оперативные ЗУ с управлением, РМ - матрицы ОЗУ; РЕ - масочные ПЗУ; РТ-программируемые ПЗУ; РР - репрограммируемое ПЗУ со стиранием информации электрическим сигналом; РФ - репрограммируемое ПЗУ со стиранием информации ультрафиолетовым светом; РЦ - ЗУ на ЦМД; ИР - регистры. Четвертый элемент - порядковый номер разработки микросхемы в серии среди микросхем одного вида. При необходимости в обозначение могут быть введены дополнительные буквенные индексы. Перед первым элементом для характеристики условий применения, материала и типа корпуса могут размещаться следующие буквы: К - общетехнического применения; Э - экспортное исполнение; Р- пластмассовый корпус типа 2; М - керамический; металло - или стеклокерамический корпус типа 2; Е - металлополимерный корпус типа 2; А - пластмассовый корпус типа 4; И - стеклокерамический корпус типа 4; Н - керамический кристаллоноситель; Б - бескорпусное исполнение. После четвертого элемента может быть размещена дополнительная буква: А, Б, В и т .д., определяющая условия разбраковки микросхем по одному из функциональных параметров: быстродействию, потребляемому току и др. Примеры: КР565РУ6Б - микросхема общетехнического применения в пластмассовом корпусе, полупроводниковая, серия 565, ОЗУ, разработка 6, типономинал Б. КМ1609РР11 -микросхема общетехнического применения в металлокерамическом корпусе, полупроводниковая, серия 1609, репрограммируемое ПЗУ со стиранием электрическим сигналом, разработка 11. К573РФ6А - полупроводниковая микросхема обшетехнического применения, серии 573, РПЗУ со стиранием ультрафиолетовым светом, разработка 6, типономинал А.
[Вернутся к плану лекции]