6 Пам’ять мікропроцесорних пристроїв

Пам’ять є функціональною частиною МПС або мікро ЕОМ і призначена для запису, зберігання та відтворення інформації. Комплекс технічних засобів, який реалізує функцію пам’яті, називають запам’ятовуючим пристроєм (ЗП).

Основними операціями в пам’яті є запис - занесення інформації в пам’ять і зчитування - вибірка інформації з пам’яті. Ці операції називають зверненням до пам’яті.

6.1 Основні характеристики і класифікація запам’ятовуючих

пристроїв

До основних характеристик схем пам’яті і інтегральних схем пам’яті відносяться:

1) Інформаційна ємність пам’яті, яка визначає максимально можливу кількість бітів інформації для зберігання.

2) Ширина вибірки (розрядність), яка визначає кількість інформації (розрядів) записаної в ОЗП або вибраної з неї за одне звернення.

3) Час звернення (швидкодія). Це інтегрований параметр, для якого, як узагальнений, можна прийняти час циклу звернення до ЗП.

4) Споживана потужність Вона може бути різною для режиму зчитування (запису) і зберігання.

Важливою характеристикою ЗП є його спроможність зберігати інформацію при відключенні живлення, тобто є вони енергозалежні чи енергонезалежні.

За способом організації доступу (звернення) до пам’яті розрізняють два класи ЗП: з незалежним доступом (адресні) і з послідовним доступом (безадресні).

За способом зберігання інформації розрізняють статичні і динамічні ЗП.

З точки зору фізичної реалізації виділяють такі ЗП: вмонтовані в кристал МП; реалізовані у вигляді окремих ВІС; виконані у вигляді закінченого модуля, який містить групи ВІС і схеми управління.

За функціональним призначенням більшість типів ЗП можна поділити на такі групи: надоперативні (НОЗП); оперативні ЗП (ОЗП); постійні ЗП (ПЗП); перепрограмовані ЗП (ППЗП); програмовані логічні матриці (ПЛМ); буферні ЗП (БЗП), які призначені для спряження різних типів ЗП між собою і зовнішніми пристроями; стекові ЗП; зовнішні ЗП, які зберігають великий об’єм інформації (магнітні жорсткі і гнучкі диски, стрічки і т.д.)

6.2 Надоперативні і оперативні запам’ятовуючі пристрої

Надоперативні ОЗП складаються з набору регістрів, вміст яких безпосередньо використовується при обробці інформації в МП. Такі ОЗП вбудовані у ВІС МП і призначені для зберігання команд, операндів і результатів проміжних перетворень. Розрядність регістрів відповідає розрядності МП, а їх загальна кількість обмежена розмірами кристала. Надоперативні ОЗП виконані за єдиною з логічним елементом технологією і є набором регістрів на статичних тригерах, які не вимагають регенерації інформації, що в них зберігається . В мікропроцесорах великої продуктив-

ності , які є основою сучасних ПЕОМ , застосовується кеш-пам’ять ,що є різновидом надоперативної пам’яті.Вона є буфером між ОЗП і його “клієнтами”- процесором(одним або декількома )та іншими абонентами системної шини. Кеш-пам’ять не являється самостійним сховищем : інформація в ній не адресується клієнтами підсистеми пам’яті , присутність кеша для них є “ прозорою”.Кеш зберігає копії блоків даних тих областей ОЗП до яких були останні звернення і можливе повторне звернення до них буде обслужене кеш-пам’яттю значно швидше ніж ОЗП. Кеш в сучасних комп’ютерах збудований за дворівневою схемою :

■ Первинний кеш або L1 Cache –кеш 1 рівня,внутрішній кеш процесора класа 486 і старших для програмних кодів та даних.

■ Вторинний кеш або L2 Cache- кеш 2 рівня . Інколи це зовнішній кеш , що установлюється на системну плату , а в Pentium Pro , Pentium II та Pentium III кеш розміщений в одному корпусі з процесором.

Існує велика кількість елементів ОЗП, але більшість з них має організацію за двома типами (рисунок 6.1):

Рисунок 6.1

ОЗП має лінії адреси ЛА, для вибору комірки пам’яті, суміщені або окремі лінії запису і зчитування даних, а також дві лінії керування. В обох моделях керуюча лінія /Ч_Т задає режим запису при =0 і режим зчитування при Ч_Т=1. Керуюча лінія вибору кристала дозволяє виконання операції звернення до пам’яті при , або заперечує її виконання при .

На рисунку 6.2 показана загальна організація ОЗП ємністю 1024 біт (1К), де матриця елементів пам’яті складається із 32 стрічок і 32 стовпчиків. Вибір будь-якої комірки здійснюється шляхом адресації стрічки (А₀,....,А₄) і стовпчика (А₅,...,А₉).

Рисунок 6.2

Активізація даної ВІС здійснюється сигналом вибору кристала . Очевидно, що для організації ОЗП, яка оперує машинним словом (8 біт) необхідно паралельно задіяти 8 ВІС. При цьому адресні входи під’єднуються до ША, а лінії і до лінії керування МПС.

Промисловістю випускаються статичні і динамічні ОЗП.

Статичні ОЗП можуть зберігати інформацію як завгодно довго, доки надається живлення. Як елемент пам’яті використовується статичний тригер.

Динамічні ОЗП можуть зберігати інформацію короткий час (долі мс або мкс). Тому інформацію в них необхідно періодично обновляти, тобто регенерувати. Як елемент пам’яті використовується конденсатор з колами керування і регенерації. В динамічних ОЗП цикл зчитування (запису) більший, ніж у статичних, оскільки додається ще цикл регенерації пам’яті.

Приклади умовних позначень на принципових електричних схемах показаний на рисунку 6.3.

Рисунок 6.3