2. Обобщенная структура зу

Покажем на рис. 1.13 структурную схему ЗУ.

Рис. 1.13. Структурная схема ЗУ

ЗУсостоит из накопителя (запоминающей части) и УУ.

Накопитель имеет kячеек, каждая из которых представляет собой совокупностьnзапоминающих элементов (ЗЭ).

УУ ЗУвключает в себя схему выборки адресаСВА, регистр адресаРА, регистр словаРСли управляющий автоматУА ЗУ.

РАслужит для приема и хранения кода адреса ячейкиЗУ, поступающего по адресной шинеАШиз процессора

СВАобеспечивает дешифрацию кода, полученного изРАи обращения к определенной ячейке запоминающей части.

РСлслужит для хранения содержимого ячейкиЗУпри записи и считывании. Он играет роль буферного регистра при обмене информацией по информационной шине (ИШ) между процессором иЗУ.

УА ЗУпредназначен для управления непосредственно записьюЗПи считываниемСЧинформации вЗУ. Моменты времени начала записи и считывания координируются сигналамиЗПиСЧ, поступающими из процессора. На основании этих сигналовУА ЗУвырабатывает свою определенную последовательность сигналов:y1 иy2 – при записи;y1 иy3 – при считывании.

3. Характеристики зу

Основными техническими характеристиками ЗУявляются:

1) разрядность;

2) емкость;

3) удельная стоимость;

4) быстродействие;

5) надежность;

6) потребляемая мощность;

7) габаритно-массовые показатели.

Разрядность nравна числу двоичных разрядов, то есть числу бит илиЗЭ, выделяемых одним адресом.

Емкость Е равна предельному количеству информации, размещаемому в ЗУ.

Удельная стоимость С определяется затратами средств на хранение одного бита информации С = S/E.S– стоимость.

Быстродействие определяется временем, которое необходимо для поиска или выборки записи или считывания информации по заданному адресу ячейки ЗУ. БыстродействиеЗУхарактеризуется временем обращенияTобр., представляющим собой интервал времени равный сумме времени записи или считывания и времени поиска нужной ячейкиЗУ.

Тобр = Тп+Тзп=Тп+Тсч

Надежность ЗУхарактеризуется вероятностью сохранения основных параметров в допустимых пределах в течении заданного промежутка времени. Она зависит от типа и числаЗЭ, структуры памяти, конструктивных особенностей и других факторов.

Потребляемая мощность и габаритно-массовые показатели являются комплексными характеристиками и зависят от многих факторов, в том числе от емкости, быстродействия, типа применяемых элементов, конструктивных особенностей и других факторов.

4. Классификация зу

Покажем на рис. 1.14 классификацию ЗУ.

Рис 1.14. Классификация ЗУ

По функциональному назначению различаются сверхоперативное (СОЗУ), оперативное ЗУ (ОЗУ), постоянное (ПЗУ), внешнееЗУ (ВЗУ).

Сверхоперативное ЗУявляется вспомогательным блокомЦПр. ВСОЗУхранятся промежуточные данные, полученные в процессе выполнения разных программ.СОЗУпозволяют уменьшить число обращений кОЗУ.

СОЗУстроятся на тех же элементах, на которых выполнены остальные блоки процессора. Обычно емкостьСОЗУне больше 64 ячеек, разрядность которых принимается равной разрядности других внутреннихЗУ.

ОЗУявляется основным видомЗУи служит для хранения изменяющейся информации о состоянии устройств коммутационного и управляющего оборудования, а также состояний линий, подключенных ко входам и выходам узла коммутации (УК).

ОЗУимеет сравнительно большую емкость и высокое быстродействие, однако меньшее, чем вСОЗУ. ЕмкостьОЗУобычно несколько десятков тысяч ячеек и больше. Время обращения от долей до единиц микросекунд.

ПЗУиспользуется только для хранения и выдачи неизменяющейся информации, то есть программ, постоянных данных. Запись вПЗУосуществляется однократно при его изготовлении. Время обращения кПЗУобычно такое же, что и время обращения кОЗУили меньше.

ВЗУпредназначены для запоминания, хранения и выдачи больших объемов информации, таких как данные о нагрузке и ее изменениях, данные о повреждениях и др. В качествеВЗУиспользуют накопители на магнитных лентах и магнитных дисках.

По способу доступа к ячейкам различают ЗУс произвольным, последовательным и циклическим доступом.

При произвольном доступе обращение к любой ячейке ЗУосуществляется независимо от ее расположения вЗУ. К такимЗУотносятся:СОЗУ,ОЗУиПЗУ. Данный способ является наиболее гибким и совершенным по отношению ко всем остальным способам доступа. Он обеспечивает наименьшее время поиска адреса требуемой ячейкиЗУ.

При последовательном доступе обращение к заданной ячейке ЗУпроисходит в порядке позиционного расположения адресов ячеек в подобныхЗУ. В качестве примера такогоЗУ–НМЛ(накопители на магнитной ленте). При последовательном доступе время поиска требуемой ячейки или области может иметь довольно значительную величину. В данном случае (НМЛ) оно зависит от местоположения адресуемой ячейки или области на ленте.

При циклическом доступе нужная ячейка периодически появляется под записывающими или считывающими головками и в момент ее появления осуществляется запись в данную ячейку или считывание с нее. Такой способ применяется в ЗУнаНМД(накопители на магнитных дисках). Время поиска при способе с произвольным доступом значительно меньше, чем при способе с последовательным доступом и несколько меньше, чем при поиске с циклическим доступом.

По способу хранения информации ЗУподразделяются на статические и динамические.

В статических ЗУпри считывании из ячейки ее содержимое не изменяется, поэтому содержимое одной ячейки можно многократно считывать. При записи информации в заданную ячейку прежняя, ранее записанная в нее информация стирается и в ячейке размещается новая информация. К статическимЗУотносятся все типыВЗУ,СОЗУ,ПЗУи отдельные видыОЗУ.

Для динамических ЗУхарактерным является разрушение информации в ячейке через определенный промежуток времени после ее считывания, поэтому в такихЗУпредусматриваются специальные функциональные узлы для восстановления информации, считанной из данной ячейкиЗУ

К динамическим ЗУотносятся толькоОЗУ.

По физической природе ЗЭвсеЗУделятся на магнитные, полупроводниковые и оптические. В основу всех этихЗУположено свойствоЗЭиметь два устойчивых состояния.

Магнитные ЗУстроятся на магнитных элементах. Один магнитный элемент служит для хранения единицы информации, то есть бита. В качествеЗЭиспользуются ферромагнитные материалы или покрытия, сохраняющие остаточную намагниченность того или иного знака, один из которых отождествляется со значением единицы, другой – со значением нуля. Запись и считывание в магнитныхЗУосуществляются изменением напряженности электрического или магнитного поля.

В качестве магнитных ЗУиспользуются в основномНМЛиНМД.

В полупроводниковых ЗУ ЗЭявляется интегральная схема. Запись и считывание в полупроводниковыхЗУпроизводится электрическим путем. ПолупроводниковыеЗУприменяются вЭУСв качестве внутреннихЗУ.

Оптические ЗУнаиболее перспективные. Информация в такихЗУхранится в виде рисунка из прозрачных и непрозрачных участков на гладкой плоской поверхности. Считывание информации производится световым лучом, проходящим через носитель. Прозрачный элемент поверхности, пропускающий световой луч соответствует единице, а непрозрачный – нулю. При считывании световые сигналы преобразуются в электрические. ОптическиеЗУиспользуются в качествеПЗУ.