Дж.Хиллбурн, П.Джулич Микро-ЭВМ и микропроцессоры (1979) (1092080), страница 15
Текст из файла (страница 15)
4.7. Общая структура ПЗУ с линейной выборкой. Постоянные ЗУ можно характеризовать по способу адресации матрицы памяти, которая осуществляется дешифратором адреса памяти. В ПЗУ, использующих линейную выборку, дешифратор адреса памяти, показанный на рис. 4.6, как правило, является дешифратором типа 1-из-й|, подобно рассмотренному в равд.
2.2. Выходной сигнал дешифратора отпирает одну из Ат числовых линий, каждая из которых несет М двоичных разрядов информации (рис. 4.7). Двумерная матрица памяти МХУ подобной структуры называется прямоугольной. Когда происходит обращение к памяти, дешифратор адреса памяти подает напряжение (состояние 1) на соответствующую числовую линию (одну из АГ). На каждую разрядную линию, соединенную с данной числовой линией элементом связи, подается напряжение возбуждения, что соответствует состоянию 1 для этой 100 Глава 4 вал Оаследые лиани Рис. 4Д. Резистивное ПЗУ с линейной выборкой. линии. Разрядные линии, на пересечении которых с числовой линией отсутствуют элементы связи, находятся в состоянии О.
Различные варианты ПЗУ с линейной выборкой отличаются в основном типом используемых элементов связи. В простейших ПЗУ применяются пассивные схемные элементы — резисторы и конденсаторы. В случае больших матриц при использовании резисторов возникает ряд проблем, связанных с явлением затухания сигнала. Рассмотрим, например, резистивную матрицу 4Х4, показанную на рис. 4.8. Состояние дешифратора приведено для значения входного сигнала 10, который активирует числовую линию Я7е.
В результате на выходе, получается значение 1011. Входное напряжение, подаваемое на выходной буферный усилитель от разрядной линии Во, есть результат деления напряжения считывания 1~ между резисторами Р1 и 1се. Поскольку все резисторы одинаковы, это напряжение равно 1~/2. Рассмотрим теперь разрядную линию Вь В данном случае входным напряжением буферного усилителя является напряже- Архитектура микро-ЭВМ 101 Лаалед дееииераемра м ь а ь ,Ла ъ ~8 Чиела1ые леиие Рнс. 4Э. Матрица памяти с использованием бнполярных транзисторов в качестве элементов связи. ние У, поделенное между Яз и параллельным соединением тг» и Рз и равное У/3.
В общем случае легко показать, что максимальная величина ~напряжения, подаваемого в качестве единичного сигнала на вход буферного усилителя, есть 1 макс л а (4. 1) где п — общее количество резисторов, подсоединенных к рассматриваемой разрядной линии. Из (4.1) следует, что при больших п Ум„с становится малым, и тем самым затрудняется различение состояний 0 и 1. Рассмотренные проблемы можно значительно упростить, если использовать нелинейные либо активные элементы. Применение диодов вместо резисторов в схеме рис.
4.8 с подсоединением катодов,к разрядным линиям, а анодов — к числовым линиям устраняет действие нагрузки, характерное для резистивных ПЗУ. В связи с последними успехами в области технологии СИС и БИС стало обычным применение биполярных и МОП-транзисторов. Один из вариантов исполнения матрицы памяти рнс. 4.8 с использованием биполярных транзисторов в качестве элементов связи показан на рнс.
4.9. 102 Глина 4 АДРЕСАЦИЯ ПО ПРИНЦИПУ СОВПАДЕНИЯ ТОКОВ В настоящее время потребителям поставляют ПЗУ большого объема (порядка сотен слов) ~[1!1. При использовании линейной выборки дешифратор адреса памяти при больших значениях М превращается в очень сложную схему (рис. 4.7). Чтобы избежать этого, каждую разрядную линию заменяют Ф-разрядной матрицей Х вЂ” У. Адресация производится путем од~повременной выдачи Х- и У-адресов. В этом случае для схемы рис. 4.6 дешифратор адреса памяти будет состоять из 1-из-Х и 1-из-У дешифраторов, а матрица памяти будет включать М матри(! Х вЂ” У. Отдельная матрица Х вЂ” У для ПЗУ с адресацией по принципу совпадения токов показана на ~рис. 4.10.
Здесь имеются 4! входных зажимов дешифратора 1-из-Х и г ~входных зажимов дешифратора 1-из-у, что требует выполнения соотношения Х=24 и У=2". Поскольку ХНУ=А!, то 24 2"=2а'"=А!. Учитывая, что Ж=2п для случая линейной выборки, получаем р=д+г. Таким образом, для ПЗУ необходимо одно и то же число входных зажимов независимо от принятого способа адресации.
При обращении к ПЗУ за |некоторым словом д входных сигналов поступают на Х-дешифратор, который активирует соответствующую Х-линию. Вход Х называют иногда выборкой строки или выборкой слова. Подобным же образом г входных сигналов У-дешифратора активируют соответствующую У-линию. Вход У назы- г аслйвЛ (и=„тг! вийна лилтепи ~а 44 Линии' й Рнс, 4.!О.
Отдельная матрица Х вЂ” У в ПЗУ с выборкой по принципу совпадения. Архитектура микро-ЭВМ 103 яинии уыйоиии у Яияия читыбпяия Рис. 4.1!. Матрица памяти Х вЂ” У на МОП-транзисторах. вают выборкой столбца нли разряда. Пересечению активированных линий Х и У соответствует единственная ячейка па~мяти. Управляющая схема через линию считывания подает сигнал, соответствующий хранимому в данной ячейке двоичному знаку, на выходной буферный усилитель. Этот сигнал представляет один из разрядов Мзразрядного слова. Остальные М-1 разрядов слова генерируются аналогичным образом. М-матрицы, назы|ваемые платами или сегментами, соединяются параллельно, так что платы возбуждаются одновременно.
Далее один двоичный сигнал с каждой платы поступает через линию считывания на выходной буферный усилитель. Матрица памяти типа Х вЂ” У с адресацией по принципу совпаде* ния токов,на МОП-транзисторных элементах связи показана на рис. 4.11, где подсоединение затворов транзисторов ~к линиям Х соответствует нулю, а открытые затворы соответствуют единице. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПЗУ ПЗУ реализуют на СИС и БИС, выполненных на основе как биполярной, так и МОП-технологии. Как правило, биполярные схемы обладают ббльшим быстродействием и более высокой нагру- 104 Глава 4 ла гв Рис.
4.12. Структурная схема ПЗУ емкостью 28б бит типа 7488, выполненного на базе ТТ7.. зочной способностью по выходу, в то время как МОП-схемы потребляют меньшую мощность и более компактны. Время выборки лежит в интервале от 1 до <50мксдля МОП-схем и биполярных схемн. Емкость как МОП,так и биполярных ПЗУ достигает 8К бит. При производстве биполярных ПЗУ широко используются ТТИ и ЕСТ;схемы. На ~рис. 4.12 показана блок-схема ПЗУ типа 7488 ТТТ. емкостью 256 бит. Это устройство, выпускаемое многими фирмами, программируется по заказу пользователя. Здесь используется адресация по принципу линейной выборки на 32 8-разрядных слова.
Устройство имеет 16 выводов и поставляется в корпусе с двухрядным расположением выводов и в плоском корпусе. Вывод «Выбор кристалла» используется для отпирания выходов Во — Вт, он необходим для расширения емкости памяти за счет объединения нескольких модулей. При этом требуется дополнительная комбинационная схема для активации нужного входа выбора кристалла. Для большинства типов полупроводниковых ЗУ характерно наличие выходного сигнала с тремя уровнями состояния (см.
равд. 2.6) [121. В памяти подобного типа выходные схемы разомкнуты, когда нет обращения к памяти. Это делает возможным параллельное использование шины данных различными ЗУ, так как устраняется действие нагрузки со стороны запертых выходных схем. При обращении к ЗУ считываются обычные сигналы 0 и 1. Биполярные ПЗУ с программируемым полем также производятся в широких масштабах. В таких устройствах обычно используются легкоплавкие соединения эмиттеров отдельных ячеек памяти, которые могут быть разомкнуты при программировании устройства после его компоновки 18).
Другой метод программирования заключается в подаче напряжения, превышающего уровень пробоя перехода эмиттер — база отдельных транзисторов ячеек памяти 19]. В результате переноса металла закорачивается переход эмит- о Эти данные заметно устарели. — ПРим. перев. Аркитектура микро-ЭВМ 105 тер — база. В настоящее время многие изготовители выпускают оборудование для программирования ППЗУ, которое включает такие программирующие устройства, как Рго-(.оп, Ьрес1гшп Рупаппсз и Ра1а 1/О. В ПЗУ, построенных на базе МОП-приборов, используются р-канальная (р-МОП), п-канальная (и-МОП) и комплементарная (КМОП) технологии.
Эти виды технологии используются в указа~нных трех случаях в ПЗУ, программируемых по заказу пользователя, в ПЗУ с программируемым полем и в перепрограммируемых ПЗУ. Обычно р-МОП-схемы дешевле, но обладают более низким быстродействием, в то время как и МОП-схемы по быстродействию в некоторых случаях приближаются к биполярным приборам.
КМОП-схемы имеют крайне низкую потребляемую мощность и относительно высокое быстродействие, позволяя легко достигать рабочей частоты 20 МГц 17]. К сожалению, технология производства КМОП-схем является более сложной, и поэтому они дороже Р- и п-МОП-схем.
В настоящее время поставляются по крайней мере два типа перепрограммируемых МОП ПЗУ. Наибольшее распространение получили устройства, использующие матрицу р-МОП-транзисторов с плавающим затвором [131. При большой разности потенциалов между истоком и стоком на затворе скапливается отрицательный заряд вследствие инжекции электронов из истока.
Этот изолированный отрицательный заряд создает канал проводимости с временем жизни при нормальных условиях, работы до 100 лет. Записанную в данном устройстве информацию можно стереть путем воздействия на схему ультрафиолетовым излучением. Для обеспечения возможности стирания данных рассматриваемые ИС выпускаются в корпусе с кварцевым покрытием. Наиболее известным устровством этого типа является модель 1п1е1 1702А. Полупроводниковые ЗУ делятся на статические и динамические. В статических ЗУ обычно не требуется дополнительных схем для восстановления выбираемой информации, в то время как в динамических ЗУ необходимы схемы для осуществлевпя периодически выполняемого цикла ~регенерации.
Все ПЗУ, рассмотренные в настоящем разделе, являются статическими. Хотя динамические ПЗУ и поставляются потребителями, более распространенными являются устройства статического типа. Поскольку динамическая память имеет большое значение при построении оперативных ЗУ, данный тип памяти наряду со статической, памятью обсуждается в следующем разделе. 4.3. ОПЕРАТИВНЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОИСТВА Оперативная память микро-ЭВМ чаще всего бывает полупроводниковой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
