|
Запоминающие устройства (ЗУ)
ЗУ - основная функциональная часть цифровой системы. ЗУ характеризуется емкостью (числом бит или байт) и временем обращения. С ростом емкости ЗУ увеличивается и время обращения. Поэтому обычно применяется иерархическая система ЗУ, т.е. используется несколько видов ЗУ разного объема и быстродействия. Информация распределяется по ЗУ в зависимости от частоты ее использования. В цифровых системах используются "внутреннее" и "внешнее" ЗУ. "Внутреннее" ЗУ реализуются на интегральных схемах и имеют высокое быстродействие (от единиц до сотен нсек.). В качестве "внешних" ЗУ используются различные накопители на магнитных и лазерных дисках. По выполняемым функциям "внутренние» ЗУ делятся: 1) ОЗУ - для записи и считывания произвольной информации; 2) ПЗУ - для хранения и считывания постоянно записанной информации. Если быстродействие ОЗУ не удовлетворяет требованию системы, используются сверхбыстродействующие ОЗУ, реализованные на специальных регистрах. Классификация, функциональное обозначение и обозначение ИМС приведены в таблице.
По способу записи и считывания ЗУ подразделяется на: - с произвольной выборкой данных; - с последовательной выборкой данных. В виде ИМС выпускаются ЗУ с произвольной выборкой. Для реализации ИМС используются различные технологии: ТТЛШ, ЭСЛ, КМДП и т.д. Наиболее перспективными являются ЗУ на КМДП элементах, которые обеспечивают максимальную степень интеграции и минимальную потребляемую мощность. Основные параметры ЗУ: 1) информационная емкость; 2) организация ЗУ (поразрядная, побайтная и т.д.); 3) время выборки tв - промежуток времени между подачей сигнала считывания и до появления данных на выходе; лежит в пределах от единиц до сотен нс.; 4) время цикла tц - минимальное время между сигналом выборки для записи и сигналом выборки для считывания; 5) потребляемая мощность: а) мощность в режиме хранения Рхp; б) мощность в режиме выборки Рвыбp. Рхp<<Рвыбp Остальные параметры ИМС ЗУ определяются типом серии. Основным элементом любой ИМС ЗУ является накопитель, который представляет собой матрицу из X´Yэлементов памяти. Элементы памяти в различных ИМС реализованы либо на тpиггеpных элементах, либо на транзисторных ключах с различными схемными вариантами. Кроме накопителя в состав ЗУ входят схемы управления. Различные структуры ЗУ имеют отличие, которое заключается в возможности записи информации. Поэтому обычно рассматривают две структурные схемы ЗУ: - схема ЗУ типа ОЗУ, ППЗУ, РПЗУ с возможностью записи (рис. 147); - схема ПЗУ (режим записи отсутствует).
Рис. 147
Накопитель содержит X строк и Y столбцов, емкость N=X*Y. Каждый элемент памяти (ЭП) накопителя подключен к шине адреса (ША) и шинам данных (ШД). В реальных ИМС часто шины данных входных и выходных объединены в одну общую, по которой данные записываются и считываются. Выбор нужного ЭП осуществляется определенной комбинацией на адресных входах (А0,...,Аn). Адресные дешифраторы строк (ДСХ) и столбцов (ДСУ) определяют координаты матрицы, в которых находится выбираемый ЭП. Данные для записи DI поступают на ЭП через устройство записи (УЗ), которое определяет режим записи по сигналу . Считываемые данные DO формируются устройством считывания (УС) по команде с устройства управления (УУ). На УУ поступает управляющий сигнал выбора ИМС (Chip Select) или два сигнала и для динамических ИМС памяти (адресация и выбор в таких ИМС осуществляется в мультиплексированном виде по строкам RAS и столбцам CAS). Режим работы ИМС ЗУ определяется двумя сигналами: =1 ЗУ находится в режиме хранения; =0, = 0 ЗУ в режиме записи; =0, =1 ЗУ в режиме чтения. В режиме хранения информация на адресной шине, на шине данных и сигнал не влияет на состояние ИМС ЗУ. Выходная шина в этом режиме находится в Z-состоянии. В режиме записи выходная шина данных находится в Z-состоянии. В режиме считывания входная шина данных не влияет на состояние ЭП. Обобщенные временные диаграммы режима записи и считывания ИМС ЗУ представлена на рис. 148.
Рис. 148
Для ИМС ПЗУ, у которых отсутствует режим записи, используется один управляющий сигнал , который по соответствующему адресу разрешает выдачу данных либо переводит выход ИМС в Z-состояние. Обобщенные временные диаграммы работы ПЗУ представлены на рис. 149.
Рис. 149
|
|