6.Устройствапамяти, их основные параметры и классификация

Запоминающие устройства выполняются как отдельная микросхема или составная часть кристалла микроконтроллера.

Основные характеристики:

Информационная емкость (бит, Кбит, Мбит, байт и т.д.). Обычно информационная емкость учитывает только полезный объем хранимой информации, который не включает объем памяти, расходуемый на служебную информацию, контрольные разряды или байты, резервные области (например, интервал между концом дорожки диска и ее началом), дорожки синхросигналов и пр.

Быстродействие (время от поступления сигнала до завершения операции);

Информационная организация кристалла (определяется длиной хранимого слова – 1 бит, 4 бита, 8 бит, …)

Классификация:

RAM – ОЗУ

Random Access Memory – Оперативное Запоминающее Устройство;

ROM – ПЗУ

Random Only Memory – Постоянное Запоминающее Устройство;

7. Функциональная схема устройства оперативной памяти

ОЗУ предназначены для хранения программ и данных. В ОЗУ программы могут быть записаны путем программирования. ОЗУ может быть построено на различных физических элементах. В 40-50 и 60-х годах ХХ века применялись магнитные оперативные запоминающие устройства.

В настоящее время применяется 2 вида ОЗУ: статическая (SRAM) и динамическая (DRAM).

Статическая память:

В устройствах статической памяти 1 бит хранится с помощью триггера. Имеет малое время доступа, но информационная емкость, приходящаяся на единицу объема, меньше чем в динамической. Статическая память дороже.

Динамическая память:

Применяется как массовое запоминающее устройство.1 бит хранится с помощью емкости. Если емкость заряжена, то бит=1, если нет, то бит=0. Динамическая память при чтении требует генерации, что увеличивает время доступа. Динамическая память более компактная и дешевая. Общий недостаток: информация стирается при отключении питания, поэтому в настоящее время разрабатываются и применяются устройства RAM, которые имеют встроенный источник питания.

Функциональная схема устройства памяти.

CU – устройство управления; R/W – вход чтения/записи;

ША – шина адреса; CS – выбор кристалла;

BD – буфер данных (предназначен для временного хранения данных при чтении или записи);

Назначение дешифраторов – в зависимости от двоичного кода адресных линий приводит к активации строки или столбца с этим номером.

Рассмотрим численный пример:

Шина адреса имеет 8 разрядов m+n=8, m=n=4. Определить какой объем информации может хранить устройство памяти.

Ответ: слов;

ОЗУ могут быть выполнены в виде отдельной микросхемы памяти или входить в состав микросхемы контроллера.

8. Постоянные запоминающие устройства, их типы и области применения.

Кроме оперативной памяти (ОЗУ) МПС обычно снабжается также постоянной памятью для хранения неизменной в процессе эксплуатации информации ПЗУ (ROM – ReadOnlyMemory – память только для чтения).ПЗУ размещается в части адресного пространства МПС, свободной от ОЗУ. При использовании ПЗУ не возникает проблема энергозависимости, так как при потере питания информация в нем сохраняется сколь угодно долго. В практике МПС нашли применение 4 типа полупроводниковых ПЗУ различного применения. Самым простым видом ПЗУ является диодное ПЗУ, элемент памяти которого приведен на рисунке 1.Выбор требуемого слова производится подачей сигнала на соответствующую шину адреса. При этом диод, соединяющий шину адреса и шину данных в точке их пересечения, находится в проводящем состоянии, устанавливая сигнал высокого уровня на ША. Т.о., наличие диода соответствует записи в элементе памяти «1», а отсутствие - «0». Большее распространение получили ПЗУ с транзисторными элементами памяти: биполярными и МОП-транзисторами (рис.2), которые обладают большим быстродействием и имеют высокую плотность компонентов.

При применении диодов запись производится путем металлизации промежутков, позволяющих соединить соответствующие линии строк и столбцов. Это реализуется с помощью маскирующих фотошаблонов, задающих участки металлизации, требующихся для кодирования той или иной инфо. Отсюда и название таких устройств – ПЗУ с масочным программированием. Эта операция выполняется на заводе-изготовителе с помощью фотошаблона и экономически целесообразна при массовом производстве микросхем.

ППЗУ(PROM) – программируемые постоянные запоминающие устройства – отличаются от масочных ПЗУ тем, что при их изготовлении все диоды соединяются с соответствующими столбцами с помощью плавких перемычек, т.е. по всем адресам ППЗУ заключается коды 11111111(2).Ошибку при программировании исправлена не может быть, микросхема не пригодна к использовании. СППЗУ(EPROM) – стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства – позволяют производить запись и стирание информации. Структура СППЗУ отличается от структуры ППЗУ тем, что вместо плавких перемычек между линиями строк и столбцов установлены МОП-транзисторы.

ЭППЗУ(EAPROM) – электрически изменяемые постоянные запоминающие устройства – отличаются тем, что в них после

программирования можно вернуть в исходное состояние (стереть) любой отдельно взятый МОП-транзистор.