Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 3. Сложные ИС для устройств передачи данных (1987) (1092083), страница 16
Текст из файла (страница 16)
ЗУ, в которых с помощью прямой двоичной адресации можно вызывать ячейки памяти для записе или считывания двоичных слов, называются обычно ЗУПВ, что является сокращением от слов ЗУ с произвольной выборкой' !. В ЭВМ эти ЗУ служат для хранения промежуточных результатов вычислений, т. е. данных, изменяющихся в процессе вычислений. С другой стороны, программы обработки данных часто записываются в ЗУ, из которых допускается только считывание данных. Эта особенность связана с тем, что такая программа содержит большое количество постоянных системных команд, организующих весь процесс обработки информации.
Программа должна сохраняться в таком ЗУ даже после выключения источника питания. По этим причинам для хранения системных команд не рекомендуется применять ОЗУ, так как если, например, произойдет какой-либо сбой в адресации ячеек ЗУ, то ЭВМ уже не сможет самостоятельно восстановить исходный («правильный») текст программы. Поэтому для хранения программ обработки обычно применяются ЗУ типа ПЗУ'>. Другая категория ЗУ включает запоминающие элементы с последовательным доступом, к которым также принадлежит и регистр сдвига с последовательными вводом и выводом информации. С регистром сдвига мы уже познакомились в т.
2 настоящего справочника. Несколько длинных регистров сдвига можно сгруппировать параллельно в соответствии с требуемой длиной слова. Затем с помощью последовательных сдвигов мы можем перемещать слова, введенные в эту параллельную структуру. Для считывания требуемого слова необходимо продолжать операции сдвига до тех пор, пока это слово не появится на выходе (рнс. 2.2).
Другими разновидностями ЗУ с последовательным доступом являются ЗУ на ПЗСЯ> и ЗУ на ЦМДз'. Дисковые ЗУ моукно также отнести к ЗУ с последовательным доступом. Полупроводниковые ОЗУ являются в общем случае энергозависимыми, т. е. они теряют хранящуюся в них информацию при выключении источника питания. К энергонезависимым типам ЗУ относятся ЦМД-ЗУ и ПЗУ. Полупроводниковые ОЗУ подразделяются на статические и динамические.
Ячейка статического ОЗУ (СОЗУ) состоит нз триггера на биполярных или МОП-транзисторах. В динамических ОЗУ (ДОЗУ) в качестве запоминающей ячейки обычно используется МОП-конденсатор. ДОЗУ необходимо подзаряжать через определенные промежутки времени ( 2 мс), так как МОП-конденсаторы теряют заряд под действием неизбежных утечек. Уровень рассеиваемой мощности (диссипации) в ДОЗУ оказывается намного меньше, чем в СОЗУ. Когда доступ к ячейкам ДОЗУ не производится, нх можно '> Постоянное ЗУ, т. е. ЗУ, допускающее только счнтыванне.— Прим.
ле. раа. т> ПЗС вЂ” приво» с зарядовой связью. — Прим. перев. а> ЦМД вЂ” дидиндрический магнитный домен. — Прим. лереа. Зааемаиалииае уетробетеа г ЗУ) Тнппппппппнмй еееедепеиияупяиия(и дпее еинепееигнепа Итал ппепеигпип Егеепеи Рис. 2.2. ЗУ с последовательным доступом объемом 256ке бит. переключить в режим с пониженной мощностью. Кроме этого, за счет более простой структуры динамических МОП-ячеек ДОЗУ обеспечивает более высокую плотность размещения элементов на одном кристалле, чем СОЗУ.
Поэтому ДОЗУ занимают в системе обработки данных гораздо меньше места, чем СОЗУ сравнимого объема. При использовании в системе обработки данных ЗУ с последовательным доступом совместно с МП необходимо обеспечить преобразование данных в процессе нх передачи между ЭВМ и ЗУ. Такое преобразование данных из параллельного кода в последовательный и наоборот выполняется с помощью специальной схемы управления (контроллера), которая обычно реализуется в виде интегральной микросхемы.
В случае ДОЗУ контроллеры управляют также процессом подзарядки (регенерации). В ПЗУ обычно хранятся неизменяющиеся данные, такие, как системная программа МП и просмотровые таблицы. Необходи- Глава 2 мый набор битов вводится однократно при изготовлении ПЗУ и в дальнейшем не изменяется. Структура монтажа, который определяет содержимое ПЗУ, задается с помощью специальных масок. Если система находится в стадии разработки, то ПЗУ на этой стадии обычно не применяются, так как нх производство экономически целесообразно только при выпуске большими партиями.
Кроме этого, изготовление ПЗУ занимает достаточно много времени. Это может привести к серьезным проблемам в процессе разработки системы, когда выполняются отладка н коррекция программы и для записи каждого ее варианта приходится изготавливать новое ПЗУ, Для применения в разрабатываемых системах и в мелкосерийном производстве более удобны программлруемые ПЗУ (ППЗУ), информацию в которые заносит сам пользователь с помощью так называемого программатора.
Прн разработке какой-либо системы можно быстро изменить программу работы, если в ней были обнаружены ошибки, и занести ее в новое ППЗУ. К сожалению, исходное ППЗУ при этом оказывается непригодным для дальнейшего использования, так как записанную в него неправильную программу исправить невозможно. С другой стороны, и новый вариант программы для ППЗУ может оказаться неокончательным, поэтому специально для испытаний разрабатываемых моделей были сконструированы имитаторы ПЗУ/ОЗУ.
Этн устройства работают в испытываемых системах в качестве ПЗУ, однако ими можно управлять в режиме ОЗУ. Ошибки, обнаруженные в исходной программе, можно быстро исправить с помощью клавиатуры. Такие имитаторы после реализации требуемого варианта программы переводят ее в ППЗУ или записывают на магнитную ленту„которая затем играет роль входного задающего устройства при создании окончательного варианта ПЗУ или при управлении программатором ППЗУ.
ПЗУ и ППЗУ подразделяются на биполярные и МОП-варианты. Биполярные ПЗУ имеют меньшее время доступа и меньшую плотность интеграции по сравнению с МОП-ПЗУ. Чтобы не выбрасывать ППЗУ после каждого нового изменения в программе, было разработано стираемое ППЗУ, т. е. СППЗУ, в котором для стирания записанной информации используется ультрафиолетовое (УФ) -излучение.
Кроме того, было разработано электрически программируемое ПЗУ, т. е. ЭППЗУ, с записью информации при полющи электрических сигналов. ПЗУ и ППЗУ являются упорядоченными наборами (матрицами) логических схем, которые связаны между собой в соответствии с директивами пользователя. Как мы увидим позже, ПЗУ и ППЗУ можно программировать таким образом, что Зааоиииапннис устройства (ЗУ) в результате будут реализованы логические схемы типа генераторов кода, декодеров и т. п. Эти возможности реализации логических функций с помощью ПЗУ позволяют разрабатывать новые формы логических матриц, которые при надлежащем программировании могут заменить большинство сложных логических схем. Такие устройства известны под наименованиями «программируемые логические матрицы» (ПЛМ), «программируемые матрицы логических элементов» (ПМЛЭ) и т.
д. Рпс. 2.3. Попупроводпвковые ЗУ равных типов, доступные раврвботчвквы систем. Нам известно также ЗУ с большим объемом памяти, а именно дисковое ЗУ, которое широко применяется в системах обработки данных. Дисковые ЗУ часто используются в качестве устройств памяти, предназначенных для хранения больших объемов информации (баз данных). Этн ЗУ не обеспечивают произвольного доступа, так как информация записывается на магнитном диске в последовательной форме в виде концентрических треков. В настоящей главе мы рассмотрим этот тнп ЗУ, а также разновидность дисковых ЗУ, известных под наименованием «гибкие диски» (дискеты). На рис. 2.3 представлены различные типы полупроводниковых ЗУ„которые в основном служат для хранения цифровой информации и анализируются в настоящей главе. Далее приводятся два графика, один из которых характеризует изменение стоимости бита ячейки полупроводникового ЗУ за последние б,а1 Глтм Рис.
2.4. Изменение стоимости бита ииформации для полупроводниковых Зл аа последние 1П лет. Рис. 2.5. Стоимость Кпг Ь й пру ьи ору чу' Зш' 1б л ф~ /б ллелл дппауоа, с бита информации и время достуяа дла ЗУ различных тиоав. |оз Запоминаюнтпс ягтропства (ЗУ) годы (рис. 2.4), а другой — различные виды ЗУ с указанием оясидаемых средних времен доступа (рнс. 2.5). На рис. 2.б представлены кремниевая пластина и готовые схемы. Рис. 2.6. Кремниевая пластина с несколькими сотнями кристаллов и гого. вые микросхемы в корпусах, содержатцне микропроцсссоры и схемы с болев инакая степенью интеграции.
2.2. Статические полупроводниковые ЗУ(СОЗУ) Как мы уже отмечали во введении, статическое полупроводниковое ЗУ состоит из элементов памяти (триггеров) на биполярных или МОП-транзисторах. На рис. 2.7 приведены два примера элементов ЗУ, один нз которых построен на бнполяр- Глава л -айреса 7Оепее фп- еинечейепп .т-ппсеса < М'с Елее Й~/ееи ечейпа й7еес хп~рее есаепп лсгечесеой„Г ечейесе 77егЮ) аппп есеичесесес„п" .пепле дчйсееееег Рнс. 2.7, Ячейка ЗУ н сиполнрном (а) и й10П-исполнении ~6). терными выводами обоих транзисторов.
Третий эмиттерный вывод служит для считывания и записи информации в элемент, в котором один из транзисторов может находиться в проводящем состоянии, а другой — закрыт. Если ячейка не выбрана, то на обе адресные шины х и у, а следовательно, на оба эмнттерных вывода, связанных с этими шинами, поступает напряжение низкого (1.) уровня. Выборка элемента происходит путем иых транзисторах, а другой — на и-МОП-транзисторах. Биполярный элемент памяти состоит нз связанных между собой многоэмиттерных транзисторов. Выборка элемента производится с помощью двух шин выборки х и у, которые связаны с эмит- Запоминающие устройства (Зв') подачи напряжения высокого (Н) уровня на обе адресные шины х и у.
При этом считывающий эмиттер, который связан с проводящим транзистором, перехватит часть змиттерного тока адресных эмиттеров и через шину логического 0 или логической 1 направит этот ток в один из двух считывающих усилителей. Считывание не приводит к потере информации, так как состояние элемента не изменяется под действием напряжения Н-уровня, которое появляется на адресных шинах х и у. При записи считывающие эмиттеры служат для перевода элемента в новое состояние.
На эмиттер транзистора, который в новом состоянии должен быть проводящим, подается низкое напряжение (Т.-уровень), на эмиттер транзистора, который должен запереться, — высокое напряжение (Н-уровень). Этот транзистор запирается, когда на оба других эмиттера подается на'- пряжение Н-уровня, как зто н происходит при выборке ячейки. Другой транзистор будет открываться, так ьак на его базу через коллекторный резистор с сопротивлением 7 кОм подается высокое напряжение (Н-уровень).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
