Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Наконец, репрограммируемые ИС допускают их многократное программирование после предварительного стирания ранее хранимой в них информации. В некоторых из них предусмотрена возможность электрического стирания, в других — стирание информации осуществляют интенсивным ультрафиолетовым облученчем в течение нескольких секунд поверхности кристалла ИС. В 1989 г фирма "1п1еГ анонсировала новую технологию флэш-памяти (ЙаЖ), позволяющую создавать энергонезависимые ИС ЕРКОМ с электрическим стиранием, отличающиеся высокой скоростью доступа н быстрым стиранием записанной информации. Новые изделии флэш-памяти построены на основе так называемых МНОП-транзисторов (с комбинированной нитрндно-оксидной изоляцией затвора ).
В МНОП-транзисторе, в отличие от обычного транзистора, между металлическим затвором и пленкой двуокиси кремния, изолирующей за- 333 твор от канала, помещается тонкий слой нитрида кремния. Сохранить информацию после отключения источника питания позволяет эффект на копления зарядов вблизи поверхности раздела слоев нитрида и двуокиси кремния. Пленка двуокиси кремния предотвращает перенос этих зарядов в отсутствие напряжения затвора при отключенном питании.
Разработан. ная по флэш-технологии ИС 28РО08ЯА представляет собой энергонезависимую СБИС ЕРВ.ОМ емкостью 1 МБайт с временем обращения 85 нс и электрическим стиранием записанной информации. Каждая ячейка памяти в сс составе выдерживаст нс менее 100 000 циклов записи/стирания и при отключенном питании обеспечивает время хранения записанной в ней информации не менее 10 лет. 20-мегабайтный полупроводниковый диск, изготовленный на основе ИС 28Е008БА, характеризуется средней наработкой на отказ в 33,3 млн. ч, что в 333 раза превышает показатели аналогичного ПМД.
Н опсративных ЗУ (ОЗУ). наряду с хранением и считыванием, основной рабочей операцией также является и операция записи. Для ЗУ этого типа характерны повышенные требования к быстродействию, поэтому их обычно выполняют в виде полупроводниковых ИС на основе биполярных или МОП-транзисторов. Чаще всего в ОЗУ используют микросхемы статической и динамической памяти с произвольной выборкой, на структурных схемах их сокращенно обозначают ВАМ (КаЫош Ассеы Мешогу).
ИГ ОЗУ статического типа (ЯКАМ вЂ” Вайс КАМ1 выполняют на статических триггерах Такие ОЗУ характеризуются весьма высоким бысгродействием и используются в наиболее «узких» участках системы. например, в качестве сверхоперативной памяти для кратковременного «ранеши промежуточных результатов, многочисленных буферных регистров для согласования скоростных характеристик различных устройств, кэш-памяти и т.п Для снижения себесгоимости хранения единицы информации чаще всего применяют простейшие схемы КБ-триггера на двух инверторах. АЛ РЛ , 'Ъ'Т 1 ~ С ! Рис 7 4 Съема элемента динамической памяти 334 В ИС ОЗУ динпмического пгипп (ПКАМ) хранение одного бита информации осуществляется в виде заряда конденсатора.
специально сформированного внутри МОП-структуры. На рис. 7.4 приведена схема элемента динамической памяти, которая. благодаря своей простоте и малому числу элементов, получила наибольшее распространение при построении современных динамических ЗУ большой емкости. При высоком уровне сигнала на адресной шине АЛ МОП-транзистор ГТс индуцированным каналом открывается, и запоминающий конденсатор С о подключается к разрядной шине РЛ, к которой в зависимости от режима работы ЗУ подключается либо вход усилителя считывания, либо выход усилителя записи. На рис.
7.4 запоминающий конденсатор показан в виде отдельного элемента, но реально его функции выполняет емкость закрытого р — п-перехода, значение которой обычно не превосходит 0,1 — 0,2 пФ. Поскольку ток утечки такого перехода имеет порядок 0,1 нА, динамический элемент памяти требует периодического (через 1 — 2 мс) восстановления (регенерации) записанного в нем состояния, иначе из-за разряда конденсатора С хранимая в нем информация постепенно разрушится.
Это является. пожалуй, одним из основных недостатков динамической памяти, в то время как по критерию, учитывающему емкость памяти, стоимость и энергопотребление, этот тип памяти во многих случаях оказывается предпочтительнее статической. Некоторые МП (например, 780) содержат встроенную схему регенерации памяти динамических ЗУ. В большинстве случаев современные ИС динамической памяти имеют встроенные средства регенерации, что уменьшает загрузку МП. Элементы динамической памяти для ПЭВМ конструктивно выполняются либо в виде отдельных ИС, либо в виде модулей памяти, представляющих собой стеклотекстолитовые платы с печатным монтажом и установленными на них ИС в корпусах с двухрядным расположением выводов.
До недавнего времени наиболее распросзраненными были модули с байтовой организацией памяти емкостью 256 Кбайз; 1; 4 и 16 Мбайт. В современных модулях памяти могут использоваться ИС емкостью до 64 Мбайт. Микросхемы памяти представляют собой изделия высочайшего технологического уровня. Типичное значение времени выборки современных ИС динамической памяти составляет 70 — 50 нс. Они выпускаются рядом таких всемирно известных фирм. как "Яагпзцпд".
"ТозЪ1Ъа", "Мо~ого!а", "Техас 1пягшпепЬ", "Яепэепз" и др. Кстати, первой фирмой. выпустившей 256 -мегабайтную ИС динамической памяти, стала корейская компания 8апзыпд. В настоящее время усилия многих фирм — производителей памяти направлены на поиск новых схемотехнических решений, позволяющих еще больше увеличить быстродействиединамичес- 335 кой памяти. Одним из таких решений является размещение на одно, кристалле вместе с относительно медленной (35 — 40 нс), но большой и, объему, динамической памятью небольшого количества быстродейству ющих (12 — 15 нс) ячеек памяти статического типа, выполняющих рол своеобразной кэш-памяти.
Например, на одном кристалле могут нахо диться 4 Мбайта РКАМ и всего 1б кбайт ЯКАМ. Подобные ИС (ЯРКАМ) уже производят фирмы "М11ыЬ|вЫ", "Яашяшя" и "Капйгоп", Как в статических, так и в динамических ЗУ для сохранения информа. ции обязательно наличие напряжения источника питания, так как в случае даже его кратковременного (на десятки миллисекунд) отключения записанная информация теряется. До недавнего времени для устранения этого недостатка применялось резервное питание такого типа ЗУ от специально встроенных батарей или малогабаритных аккумуляторов, В схемах энергонезависимых ЗУ, позволяющих при отключенном питании в течение довольно длительного времени (до нескольких тысяч часов) сохранять записанную информацию, применяют описанные выше МНОП-транзисторы.
Отечественные микросхемы ЗУ после номера серии имеют первой букву Р (для всей группы схем ЗУ), вторая буква указывает тип ЗУ. В качестве этой буквы могут быть: для ПЗУ 1масочного типа) — — буква Е, для однократно программируемых ПЗУ вЂ” Т, для многократно программируемых ПЗУ (энергонезависимых ОЗУ) — Р, для ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием — Ф, для прочих ЗУ вЂ” П. Несмотря на многообразие структурных схем и технологий изготовления.
все ИС ЗУ. как правило, имеют значения уровней входных и выходных сигналов, характерные для ТТЛ-схем. Вопрос 7,9. Каково принципиальное отличие ОЗУ от многократно программируемого ПЗУ7 Варианты ответа: 7.9.1. ОЗУ отличаются от многократно программируемых ПЗУ мень шим временем выборки. 7.9.2. ОЗУ по сравнению с многократно программируемыми ПЗУ имеют больший объем памяти. 7.9.3. ОЗУ предназначены для хранения данных, изменяющихся в процсссс исполнения программы. 7.9,4. ОЗУ допускают произвольную выборку. Вопрос 7.10. Сравните максимально возможные объемы адресуемо" памяти 8- и 16-разрядного МП, если и тот и другой использую . ют 1Г>-разрядную шину адреса 7 336 Варианты ответа: 7.10.1, У 8-разрядного по сравнению с 16-разрядным МП максимально возможный объем адресуемой памяти меньше.
7.10.2. У 16-разрядного по сравнению с 8-разрядным МП максимально возможный объем адресуемой памяти вдвое больше. 7.10.3. Их максимально возможные объемы адресуемой памяти одинаковы, 7.5. УСТРОЙСТВА ВВОДА / ВЫВОДА И ДРУГИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ Любое внешнее устройство, совершающее по отношению к МП операции ввода/вывода, можно назвать периферийным. Микросхемы ввода/вывода применяются для подключения МС к разнообразным периферийным устройствам (внешней памяти, дисплею, принтеру и другим), линиям связи с датчиками, приборами, исполнительными механизмами.
индикаторами и т.п. Чаще всего микросхемы ввода/вывода приспосабливаются под сигналы каждого конкретного МП и рассматриваются производителями МП как вспомогательные аппаратные средства. Существует два основных способа организации ввода/вывода. Первый из них называют вводом/выводом, отраженньгм на память, и обычно используют при программировании операций ввода/вывода, когда в МП отсутствуют специальные команды для работы с внешними устройствами (как, например, в МП семейств К1801; Мо(ого1а МС6800; МС68020 и др.). Смысл его заключается в том, что внешние устройства (ВУ) считаются как бы наложенными на память МП, тогда процедура ввода/вывода по своей сути мало отличается от обращения к ячейке памяти (ввод рассматривается как считывание данных из ячейки с адресом устройства ввода, а вывод — как запись данных в ячейку с адресом устройства вывода).
Большинство периферийных устройств работают много медленнее МП, поэтому в простейшем случае для них отводят пару адресов. один из адресов назначают триггеру состояния внешнего устройства, а другой — — его буферному регистру данных. Тогда в программе обращения, допустим, к устройству вывода (принтеру) предусматривают. что МП проверяет его готовность (например, установлен ли старший бит регистра состояния принтера) и в случае его готовности к прием) инфорцации пересылает двоичный код данных по адресу буферного регистра.
Недостаткзм такого подхода является уменьшение адресного пространства МП. так как занятые внешними устройствами адреса не могут быть Использованы для других ячеек памяти. При втором способе, применяемом. например, в МП семейства!п(е!.
"Редполагается, что в операциях ввода/вывода могут участвовать только ЗЗ7 порты ввода~вывооа, представляющие собой специальные схемы соп„ жения, включающие в себя один или несколько регистров ввода/вывод позволяющие подключить ВУ к внешним шинам МП. Каждому пор назначается свой уникальный номер (адрес порта), который указывае в команде ввода или вывода (с мнемоникой соответственно 1Й или О()Т) и в виде двоичного кода передается микропроцессором по адресной шине. При таком способе ввода/вывода адресные пространства основ ной памяти и портов ввода/вывода не пересекаются. Номер порта отдел ется от точно такого же по значению адреса ячейки памяти соответст ющим сигналом, которын МП при каждом ооращении к порту выдает на шине управления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
