Перечислите основные характеристики микросхем памяти

Микросхемы памяти представляют собой функционально и конструктивно законченные микроэлектронные изделия. Разработаны микросхемы оперативно запоминающих устройств ОЗУ, постоянных запоминающих устройств ПЗУ, перепрограммируемых постоянных запоминающих устройств ППЗУ.

Структура МКС ОЗУ включает:

— массив элементов памяти (ЭП) объединенных в матрицу накопителя (МП), расположенных вдоль строк и столбцов;

— дешифратор кода строк X;

— дешифратор кода столбцов У;

— устройство ввода-вывода УВВ.

Запоминающее устройство (ЗУ) – это совокупность аппаратных средств, обеспечивающих существование информации во времени. В состав вычислительных систем входит одновременно несколько типов запоминающих устройств, а чаще всего все: сверхоперативные, оперативные, постоянные и внешние. Все они отличаются принципом действия, характеристиками, техническими решениями.

Основными действиями в памяти являются операции записи, хранения и чтения. Время выполнения операции обращения к памяти определяет быстродействие данного типа ЗУ. Количество информации, которое может одновременно храниться в ЗУ, называется емкостью. Показатель, определяющий количество слов и их разрядность, которые могут храниться в ЗУ, называется организацией.

Ёмкость запоминающих устройств принято измерять в битах. Бит – это один двоичный разряд. Более крупная единица – байт, это машинное слово длиной в восемь бит. Далее используются следующие единицы:

1Кбайт = 1024 байта = 8∙2 10 бит;

1 Мбайт = 2 20 байт = 8∙2 20 бит;

1Гбайт – 2 30 байт = 8∙2 30 бит.

ОЗУ предназначены для хранения программ и данных, непосредственно используемых процессором в ходе выполнения операций. Содержимое ОЗУ в ходе решения задачи изменяется. Для повышения быстродействия ОЗУ в состав вычислительного устройства вводится сверхоперативная память (СОЗУ). Она предназначена для хранения небольшого числа слов (несколько десятков) и конструктивно входит в состав процессора.

Постоянное ЗУ (ПЗУ) содержит информацию, которая не должна изменяться в ходе выполнения процессором задачи. Это обычно стандартные программы, таблицы данных, постоянные коэффициенты. Существует разновидность постоянных ЗУ, допускающая неоднократное перепро-граммирование (РПЗУ). Как и ОЗУ, постоянные ЗУ реализуются на основе микроэлектронной элементной базе и выпускаются в виде микросхем.

Внешние ЗУ предназначены для хранения больших массивов информации в течение длительного промежутка времени. Они обычно строятся на основе магнитных свойств вещества.

Основной частью запоминающего устройства является массив элементов памяти, объединенных в матрицу накопителя. Элемент памяти (ЭП) может хранить один бит информации (0 или 1). Каждый ЭП имеет свой адрес. Для обращения к ЭП необходимо его выбрать с помощью кода адреса, который подается на входы. ЭП объединяются в группу, называемую ячейкой. Все элементы ячейки выбираются одним адресом. В качестве оперативной памяти обычно используются полупроводниковые ЗУ, которые по способу хранения информации делятся на статические и динамические. В статических ОЗУ в качестве ЭП применяются статические триггеры на биполярных или МДП — транзисторах. При наличии напряжения питания триггер сохраняет свое состояние неограниченное время.

Микросхемы памяти FLASH,DRAM,SRAM,EEPROM,EPROM и PROM.В чем их отличия.Зачем окошко на микросхеме

В динамических ОЗУ элементы памяти выполнены на основе конденсаторов, сформированных внутри полупроводникового кристалла. Такие элементы памяти не могут долгое время сохранять свое состояние и нуждаются в периодическом восстановлении (регенерации). Динамические ОЗУ отличаются от статических большей информационной емкостью, что обусловлено меньшим числом компонентов в одном элементе памяти и, следовательно, более плотным их размещением в кристалле полупроводника. Однако они сложнее в применении, так как нуждаются в организации принудительной регенерации, в дополнительном оборудовании и в усложнении устройств управления.

Обозначение сигналов (выводов) микросхем

Наименование выводаОбозначение
АдресA
Тактовый сигналC
Строб адреса столбцаCAS
Строб адреса строкиRAS
Выбор микросхемCS
РазрешениеCE
ЗаписьWR(write)
СчитываниеRD(read)
Запись/считываниеW/R
Входные данныеDI
Выходные данныеDO
Данные: вход-выходDIO
РегенерацияREF
ПрограммированиеPR
СтираниеER
Напряжение питанияUcc
Напряжение программированияUPR
Общий выводOV

Условное обозначение микросхем памяти

ИндексНазначение
РММатрицы ОЗУ
РВМатрицы ПЗУ
РУОЗУ
РТПрограммируемые ПЗУ
РЕПЗУ масочные
РРРепрограммируемые ПЗУ с электрическим стиранием
РФРепрограммируемые ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием
РААссоциативные ОЗУ
РЦЗУ на ЦМД
РППрочие

Обозначение функций элементов

Наименование выводаОбозначение
Постоянное ЗУ (ПЗУ)ROM
Перепрограммируемое ПЗУ (ППЗУ)PROM
ПЗУ с многократным программи-рованием (РПЗУ)RPROM(EEPROM)
Репрограммируемое ППЗУ с ультра-фиолетовым стиранием (РФПЗУ)UVPROM(EPROM до 1993 г.)
Оперативное запоминающее уст-ройство (ОЗУ)RAM

Технологии изготовления микросхем

Серия МКСТехнологияПояснение
КМОП, КМДП Совместимы с МКС ТТЛ технологииКомплементарные полевые транзисторы со структурой металл-окисел-полупроводник. Комплементарный-взаимо- дополняющий (разные проводимости)
КМДПФункциональный ряд серии включает более 20 типономиналов, отличающихся ёмкостью от 1024 до 65536 бит. Организация одноразрядная, словарная. Ucc = 5в
ИИЛ-ТТЛБиполярные транзисторы статических ОЗУ
ТТЛШДинамические ОЗУ
n-МДПЭлектрический конденсатор внутри МДП структуры
n-МДПВходы и выходы имеют уровни ТТЛ, логическая 1 = 2,4 в
МНОПЛогический 0 = 0,4 в. Выходы с тремя состояниями. Быстродействие 55…200Нс
n-МДП
n-МДПВ режиме считывания взаимозаменяемы с МКС РПЗУ К573РФ2, К573РФ5

4. Микросхемы памяти. Общая характеристика

Компактная микроэлектронная память находит широкое при­менение в самых различных по назначению электронных устрой­ствах.

Понятие «память» связывается с ЭВМ и определяется как ее функциональная часть, предназначенная для записи, хранения и выдачи данных. Комплекс технических средств, реализующий функ­цию памяти, называется запоминающим устройством (ЗУ). Полупро­водниковая микросхема памяти в общем случае представляет собой и функционально, и конструктивно часть ЗУ, поскольку, как будет показано далее, для построения ЗУ требуется набор микросхем памяти.

Микросхема памяти содержит выполненные в одном полупро­водниковом кристалле матрицу-накопитель, представляющую собой совокупность элементов памяти (ЭП), и функциональные узлы, не­обходимые для управления матрицей-накопителем, усиления сигна­лов при записи и считывании, обеспечения режима синхронизации. Функции ЭП обычно выполняют или триггер (в статических ЗУ), или электрический конденсатор (в динамических ЗУ). Элемент памя­ти может хранить один разряд числа, т. е. один бит информации. Элементы памяти расположены на пересечениях т строк и n столб­цов матрицы (рис. 5.8), так что их общее число равно произведе­нию тп. Для обращения к нужному ЭП (выборки ЭП) сигналами единичного уровня возбуждаются адресные шины строки и столбца, на пересечении которых находится данный ЭП. На всех остальных адресных шинах должны быть сигналы нулевого уровня. Такая система адресации информации (выборки ЭП) при обращении к на­копителю получила название двухкоординатной.

Рис. 5.8. Струк­турная схема мик­росхемы памяти К155РУ1

Рис. 5.9. Запоминающее устройство 16X4 бит на микросхе­мах К155РУ1

Формирование сигналов выборки производится дешифратором кода адреса, который может быть внешним для микросхемы памяти (рис. 5.9) или ее внутренним функциональным узлом (рис. 5.12).

Элемент памяти выбирается для того, чтобы в него записать О или 1, либо считать хранящуюся в нем информацию. Запись и считывание производятся по информационным шинам, иначе назы­ваемым разрядными. Часто предусматриваются две шины, что обусловливает парафазное представление записываемой информации. Обычно разрядные шины снабжаются усилителями записи и считы­вания, назначение которых состоит в формировании сигналов с тре­буемыми параметрами.

Разрядные шины соединены со всеми элементами накопителя, но информацией они могут обменяться только с выбранным ЭП. Операции записи и считывания разделяются во времени, поскольку они выполняются с использованием одних и тех же разрядных шин.

Для объединения микросхем в ЗУ с разрядностью чисел N не­обходимо, как показано на рис. 5.9 для N=4, соединить параллель­но адресные входы N микросхем и подключить их к выходам де­шифратора. Поскольку матрица-накопитель одной микросхемы (рис. 5.8) содержит 16 ЭП, то при параллельном соединении N таких микросхем получают ЗУ, способное одновременно хранить 16 W-разрядных чисел, или, иначе, имеющее организацию 16ХN бит.

Для адресации любого из 16 чисел необходимо иметь 16 раз­личных комбинаций адресных сигналов. Такое число различных ком­бинаций получается при четырехзлементном коде адреса. Например, при коде адреса 0000 появятся сигналы единичного уровня на шинах X1 и Y1, которыми во всех микросхемах выбирают ЭП11. Следова­тельно, подведенное ко входам W1, W0 всех микросхем число А= =a4а3а2a1 попадает своими разрядами именно в эти элементы памя­ти. Часть ЗУ, которая предназначена для хранения многоразрядно­го числа, называется ячейкой памяти.

Рассмотренный пример показывает, что для построения ЗУ на микросхемах нужны матрицы-накопители и дешифраторы кода адре­са. Кроме того, необходимы регистры перед входами дешифратора и информационными входами для кратковременного хранения ко­дов и другие устройства управления. Все эти функциональные узлы имеют микроэлектронное исполнение и при построении ЗУ могут быть выбраны из серий микросхем, но тогда ЗУ будет громоздким и дорогим. Поэтому в большинстве микросхем памяти необходимые устройства управления выполнены в одном кристалле с матрицей-накопителем.

По назначению микросхемы памяти делят на две группы: для оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) и для постоянных за­поминающих устройств (ПЗУ).

Оперативные запоминающие устройства предназначены для хранения переменной информации: программ и чисел, необходимых для текущих вычислений. Такие ЗУ позволяют в ходе выполнения программы заменять старую информацию новой.

Обращенная характеристика БИС ЗУ

Виды микросхем памяти.

Микросхемы памяти — компактные компоненты материнских плат, отвечающие за хранение данных. Они представляют собой матрицы ячеек, состоящих из запоминающих элементов. Модели микросхем отличаются по способу записи информации, необходимости подключения к источнику питания для сохранения информации и другим параметрам.

Какими бывают микросхемы памяти

Отличия видов микросхем памяти определяют область их применения. В зависимости от того, нужно ли питания микросхеме для записи информации, они бывают энергозависимыми и энергонезависимыми. Последние стабильно хранят данные без подключения к источнику энергии, и обычно используются для редко меняющихся данных. Другое их название — постоянные запоминающие устройства, или ПЗУ.

Оперативные, или ОЗУ, — энергозависимые микросхемы, которые при отключении демонстрируют неопределенность сохранения информации. Используются как временные хранилища для выполнения оперативных задач.

Также различают несколько типов микросхем по способу записи информации.

  • ROM (Read Only Memory) — записываются при помощи масочного программирования, не могут быть перезаписаны и применяются при серийном производстве электронных компонентов для определенной области.
  • PROM (Programmable Read Only Memory) — на эти устройства можно записывать данные самостоятельно. На модели OTP (One Time Programmable) можно записать содержимое однократно, на EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) — неограниченное количество раз.
  • По методу удаления данных с микросхем они делятся на UV-EPROM и EEPROM — с ультрафиолетовым и электрическим стиранием соответственно. Вторые также известны под названием флэш.
  • ОЗУ бывают статическими — SRAM и динамическими — DRAM. Первые стабильно хранят данные, вторые требуют постоянной регенерации — обращения к данным для повторной перезаписи.

Как выбирать микросхемы памяти

Существенное значение при выборе микросхем имеют их технические параметры. Основные характеристики микросхем памяти — это:

  • энергозависимость;
  • информационная емкость;
  • скорость считывания информации;
  • сроки хранения данных;
  • количество циклов перезаписи;
  • номинальное потребляемое напряжение;
  • параметры энергопотребления;
  • диапазон рабочих температур.

При выборе микросхем памяти в нашем большом каталоге микросхем сверяйтесь с описаниями в товарных карточках. Также в выборе при покупке помогут наши менеджеры — с ними можно связаться по бесплатному номеру вверху страницы или в форме обратного звонка.

МИКРОСХЕМЫ ПАМЯТИ

Принципиально микросхемы памяти делятся на энергонезависимые, не теряющие информацию при выключении питания, и энергозависимые, содержимое которых при каждом включении считается неопределенным. Первые из них предназначены для хранения программ, констант, таблиц и других, не меняющихся или редко меняющихся данных, и называются ПЗУ (постоянные запоминающие устройства). Вторые предназначены для временного хранения данных, возникающих в процессе функционирования устройства, и называются ОЗУ (оперативные запоминающие устройства). В свою очередь, ПЗУ классифицируются по способу занесения информации и по способу ее стирания, если только такая возможность существует в данном классе ПЗУ. Самым дешевым способом записи является масочное программирование в процессе изготовления кристалла. Микросхемы ЗУ с <прошитой>информации — ROM (Read Only Memory) — невозможно перепрограммировать, и применяются они только при массовом производстве, большой серийности и гарантированной безошибочности заносимого текста. Следующая разновидность ПЗУ — PROM (Programmable Read Only Memory) — поставляется в виде и предоставляет пользователю возможность самостоятельно, с помощью программатора, занести требуемое содержимое. Если этот процесс необратим, то такие микросхемы называются OTP (One Time Programmable) — однократно программируемые. Если существует возможность очистки содержимого с последующим занесением нового, то микросхемы называются EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory). И, наконец, в зависимости от способа стирания они могут быть либо UV-EPROM, с ультрафиолетовым стиранием, либо EEPROM, с электрическим стиранием. Однако, сложившаяся за последние годы терминология чаще использует аббревиатуру EEPROM за определенной разновидностью памяти, которая, в каком-то смысле, может считаться энергонезависимым ОЗУ.
Собственно ПЗУ с электрическим стиранием принято называть Flash памятью. Отличия между ними достаточно велики. EEPROM допускает при записи произвольный доступ к ячейкам памяти, Flash память предполагает только страничный, то есть с разбивкой на сектора, доступ при стирании/записи. Переписать содержимое единственной ячейки памяти невозможно. При чтении принципиальной разницы между ними нет. Кроме того, программирование Flash памяти — это целый процесс, который требует дополнительных программных шагов для перевода микросхемы в режим программирования и контроля его окончания. В итоге, область применения Flash памяти — тексты программ, таблицы и другие данные, изменение которых или не предполагается вовсе, или допускается, но весьма редко. EEPROM память используется для текущего запоминания данных в процессе работы, при смене констант, настроек (например в телевизоре), с автоматическим их сохранением при выключении питания. В то же время Flash память обладает большей емкостью и меньшей ценой при пересчете на стоимость хранения одного байта информации.
Оперативная память (RAM — Random Access Memory) принципиально делится на два типа: статическая — SRAM и динамическая — DRAM. Первая, при наличии питающего напряжения, может сохранять записанную информацию как угодно долго без всяких обращений к ней. Запоминающей ячейкой является триггер. Вторая требует постоянной , то есть считывания и повторной записи в соответствующие ячейки. Это связано с физической основой хранения, которой в DRAM является конденсатор ничтожно малой емкости, включенный на пересечении строк и столбцов матрицы. Этим достигается сверхвысокая плотность упаковки и большая удельная информационная емкость микросхемы. Платой является необходимость периодически осуществлять цикл регенерации. Также приходится жертвовать энергопотреблением. Микросхемы DRAM применяются сегодня практически только в компьютерах и другой вычислительной технике.
Для нас больший интерес представляют микросхемы SRAM, которые, в свою очередь подразделяются на микромощные со сравнительно небольшим (55 — 120 нс) быстродействием и высокоскоростные (7 — 25 нс) со значительно большим энергопотреблением.
Существуют и другие разновидности ОЗУ, например «Zero-Power» со встроенной литиевой батареей или «Dual-Port» с отличной от обычных системой доступа к информации.

Основные параметры микросхем памяти:

  • информационная емкость. Cпособность хранить определенное число бит двоичной информации;
  • организация микросхем ЗУ. Она может быть различной при одном и том же объеме памяти. Например, 65 536 бит могут выглядеть как 4 096 х 16, или как 8 192 х 8, или в другом сочетании. Внутренняя организация запоминающей матрицы при этом остается неизменной, изменяется только внешний интерфейс и, соответственно, число внешних выводов;
  • время выборки. Bремя от подачи последнего из сигналов, разрешающих чтение до появления на выходе устойчивых данных;
  • потребляемая мощность. Как обычно, существует компромисс между потребляемой мощностью и быстродействием микросхемы;
  • напряжение питания. Общая тенденция к снижению напряжения питания привела к появлению микросхем ЗУ, работающих при 3,3, 2,5 и даже 1,8 вольт;
  • температурный диапазон. Коммерческий, индустриальный или расширенный.

К специфическим параметрам ЗУ относятся такие как: время хранения (часов, лет), число циклов перезаписи, время стирания и другие.

В заключение, необходимо отметить, что микросхемы EEPROM и Flash типов часто имеют последовательный внешний интерфейс обмена данными. Это значительно уменьшает скорость обмена, но, в тех применениях, где она не критична, позволяет экономить число внешних выводов микросхем, занимаемую на печатной плате площадь, число паек.

Классификация и принцип работы микросхемы памяти

Открытие новых способов регистрации и хранения цифровой информации вовсе не означает полный отказ от использования ранее применяемых систем. Они занимают свою нишу в разных сферах в соответствии с имеющейся структурой и набором требуемых характеристик микросхем памяти основных типов ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) и ППЗУ (программируемое постоянное запоминающее устройство).

Устройство микросхем памяти динамических ОЗУ — набор транзисторных ячеек, содержащих конденсатор для хранения логического 0 или 1. Наноразмеры ячеек и стоимость такого типа регистров меньше, чем у транзисторных триггеров. Но частой необходимости обновления информации используется сложная система управления. ДОЗУ используется в персональных компьютерах, смартфонах и др.

Статические ОЗУ

Логические состояния 0 или 1 в статических ОЗУ устойчивые и могут сколько угодно долго храниться в памяти микросхемы, пока на нее подано питание. Ячейки статических ОЗУ больше, чем у динамических, поэтому компоненты этого типа сравнительно дороже и потребляют больший ток. Однако, интерфейс ввода/вывода проще, он обладает высоким быстродействием, поэтому широко применяются в качестве ОЗУ микроконтроллеров, в базовой аппаратной конфигурации компьютера или другого устройства.

Сверхоперативное запоминающее устройство (СОЗУ) строится, чаще всего, на регистрах, состоящих из статических триггеров. Энергонезависимость достигается использованием микроаккумуляторов, размещенных в корпусе изделия. Ввод/вывод информации может быть:

  • последовательный;
  • параллельный;
  • реверсивными регистрами сдвига.

При этом запись и чтение может идти как через отдельные регистры, так и через общие. высокоскоростного доступа микросхемы такого типа применяются для реализации микропроцессоров.

Ячейка состоит из полевого транзистора с, так называемым, «плавающим» затвором, который изолирован и управляется полем. При этом информация может мгновенно перезаписываться, а храниться до 20 лет. Достоинствами являются:

  • энергонезависимость;
  • высокая скорость доступа к информации;
  • экономичность;
  • компактность;
  • устойчивость к механическим повреждениям и вибрациям и др.

Благодаря большому набору положительных качеств применяется очень широко.

Общая характеристика микросхем памяти

Микросхемы памяти представляют собой функционально и конструктивно законченные микроэлектронные изделия. Разработаны микросхемы оперативно запоминающих устройств ОЗУ, постоянных запоминающих устройств ПЗУ, перепрограммируемых постоянных запоминающих устройств ППЗУ.

Структура МКС ОЗУ включает:

— массив элементов памяти (ЭП) объединенных в матрицу накопителя (МП), расположенных вдоль строк и столбцов;

— дешифратор кода строк X;

— дешифратор кода столбцов У;

— устройство ввода-вывода УВВ.

Запоминающее устройство (ЗУ) – это совокупность аппаратных средств, обеспечивающих существование информации во времени. В состав вычислительных систем входит одновременно несколько типов запоминающих устройств, а чаще всего все: сверхоперативные, оперативные, постоянные и внешние. Все они отличаются принципом действия, характеристиками, техническими решениями.

Основными действиями в памяти являются операции записи, хранения и чтения. Время выполнения операции обращения к памяти определяет быстродействие данного типа ЗУ. Количество информации, которое может одновременно храниться в ЗУ, называется емкостью. Показатель, определяющий количество слов и их разрядность, которые могут храниться в ЗУ, называется организацией.

Ёмкость запоминающих устройств принято измерять в битах. Бит – это один двоичный разряд. Более крупная единица – байт, это машинное слово длиной в восемь бит. Далее используются следующие единицы:

1Кбайт = 1024 байта = 8∙2 10 бит;

1 Мбайт = 2 20 байт = 8∙2 20 бит;

1Гбайт – 2 30 байт = 8∙2 30 бит.

ОЗУ предназначены для хранения программ и данных, непосредственно используемых процессором в ходе выполнения операций. Содержимое ОЗУ в ходе решения задачи изменяется. Для повышения быстродействия ОЗУ в состав вычислительного устройства вводится сверхоперативная память (СОЗУ). Она предназначена для хранения небольшого числа слов (несколько десятков) и конструктивно входит в состав процессора.

Постоянное ЗУ (ПЗУ) содержит информацию, которая не должна изменяться в ходе выполнения процессором задачи. Это обычно стандартные программы, таблицы данных, постоянные коэффициенты. Существует разновидность постоянных ЗУ, допускающая неоднократное перепро-граммирование (РПЗУ). Как и ОЗУ, постоянные ЗУ реализуются на основе микроэлектронной элементной базе и выпускаются в виде микросхем.

Внешние ЗУ предназначены для хранения больших массивов информации в течение длительного промежутка времени. Они обычно строятся на основе магнитных свойств вещества.

Основной частью запоминающего устройства является массив элементов памяти, объединенных в матрицу накопителя. Элемент памяти (ЭП) может хранить один бит информации (0 или 1). Каждый ЭП имеет свой адрес. Для обращения к ЭП необходимо его выбрать с помощью кода адреса, который подается на входы. ЭП объединяются в группу, называемую ячейкой. Все элементы ячейки выбираются одним адресом. В качестве оперативной памяти обычно используются полупроводниковые ЗУ, которые по способу хранения информации делятся на статические и динамические. В статических ОЗУ в качестве ЭП применяются статические триггеры на биполярных или МДП — транзисторах. При наличии напряжения питания триггер сохраняет свое состояние неограниченное время.

В динамических ОЗУ элементы памяти выполнены на основе конденсаторов, сформированных внутри полупроводникового кристалла. Такие элементы памяти не могут долгое время сохранять свое состояние и нуждаются в периодическом восстановлении (регенерации). Динамические ОЗУ отличаются от статических большей информационной емкостью, что обусловлено меньшим числом компонентов в одном элементе памяти и, следовательно, более плотным их размещением в кристалле полупроводника. Однако они сложнее в применении, так как нуждаются в организации принудительной регенерации, в дополнительном оборудовании и в усложнении устройств управления.

Обозначение сигналов (выводов) микросхем

Наименование выводаОбозначение
АдресA
Тактовый сигналC
Строб адреса столбцаCAS
Строб адреса строкиRAS
Выбор микросхемCS
РазрешениеCE
ЗаписьWR(write)
СчитываниеRD(read)
Запись/считываниеW/R
Входные данныеDI
Выходные данныеDO
Данные: вход-выходDIO
РегенерацияREF
ПрограммированиеPR
СтираниеER
Напряжение питанияUcc
Напряжение программированияUPR
Общий выводOV

Условное обозначение микросхем памяти

ИндексНазначение
РММатрицы ОЗУ
РВМатрицы ПЗУ
РУОЗУ
РТПрограммируемые ПЗУ
РЕПЗУ масочные
РРРепрограммируемые ПЗУ с электрическим стиранием
РФРепрограммируемые ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием
РААссоциативные ОЗУ
РЦЗУ на ЦМД
РППрочие

Обозначение функций элементов

Наименование выводаОбозначение
Постоянное ЗУ (ПЗУ)ROM
Перепрограммируемое ПЗУ (ППЗУ)PROM
ПЗУ с многократным программи-рованием (РПЗУ)RPROM(EEPROM)
Репрограммируемое ППЗУ с ультра-фиолетовым стиранием (РФПЗУ)UVPROM(EPROM до 1993 г.)
Оперативное запоминающее уст-ройство (ОЗУ)RAM

Технологии изготовления микросхем

Серия МКСТехнологияПояснение
КМОП, КМДП Совместимы с МКС ТТЛ технологииКомплементарные полевые транзисторы со структурой металл-окисел-полупроводник. Комплементарный-взаимо- дополняющий (разные проводимости)
КМДПФункциональный ряд серии включает более 20 типономиналов, отличающихся ёмкостью от 1024 до 65536 бит. Организация одноразрядная, словарная. Ucc = 5в
ИИЛ-ТТЛБиполярные транзисторы статических ОЗУ
ТТЛШДинамические ОЗУ
n-МДПЭлектрический конденсатор внутри МДП структуры
n-МДПВходы и выходы имеют уровни ТТЛ, логическая 1 = 2,4 в
МНОПЛогический 0 = 0,4 в. Выходы с тремя состояниями. Быстродействие 55…200Нс
n-МДП
n-МДПВ режиме считывания взаимозаменяемы с МКС РПЗУ К573РФ2, К573РФ5

Характеристики устройств

Центральный процессор представляет собой интегральную микросхему, которая выполняет арифметические и логические операции, расшифровывает и реализует команды; управляет работой компьютера. Представляет собой миллионы транзисторов, объединенных в одну микросхему. Эти транзисторы используются как усилители и переключатели.

В эту схему входят усилители и конденсаторы. Эту схему называют чипом.

Современные процессоры могут включать в себя и сопроцессор. В современных устройствах используется двуядерный процессор.

Обработка данных осуществляется циклами, в три операции:

В целом это называется цикл инструкции.

Совокупность инструкций и есть та программа, которая располагается в памяти, откуда и загружается в процессор. Данные этой программы поступают в процессор, который выполняет программы в соответствии с инструкцией.

  1. Степень интеграции – какое количество элементов (транзисторов, конденсаторов, резисторов) объединяется в этой микросхеме.
  2. Внутренняя и внешняя разрядности. Внутренняя – это количество бит, которые могут обрабатываться в процессоре при совершении операции. Внешняя разрядность – соответствует числу бит, которые одновременно передаются по магистралям шин. Эти шины характеризует разрядность и тактовая частота. Под тактовой частотой системы понимается тактовая частота системной шины. Для задания тактовой частоты в системе используется несколько тактовых генераторов.

КЭШ-память характеризуется тем, что она очень короткая и весьма оперативная. Все команды поступают в первую очередь в нее. Если процессор использует ее, то команды извлекаются из КЭШ-памяти значительно быстрее, чем из постоянной. Таким образом, все происходит значительно быстрее, чем, если бы работали только с основной памятью.

Сама память разделяется на основную – внутреннюю и внешнюю.

Основная память – это такая память, которая постоянно обращается в процессор за получением команд и данных, необходимых для работы системы.

Внешняя память – это запоминающее устройство, где храниться память до и после обработки компьютера.

Основная память включает в себя оперативную и основную.

Оперативная память используется для оперативного обмена информации – командами и данными между процессорами и периферийными устройствами – монитором и т. д.

Оперативное запоминающее устройство ОЗУ

Устройство ОЗУ или (RAM) – память с произвольным доступом; возможны операции чтения-записи с любой ячейкой ОЗУ в произвольном порядке.

Требования к ОЗУ

— Большой объем хранимой информации

— Высокая надежность хранения

Роль оперативной памяти

Для того, чтобы программа заработала, ее нужно перегрузить из постоянной в оперативную. Тогда к этим данным у процессора будет доступ.

При недостатке процессор будет вынужден обращаться к постоянной памяти, но уже через специальный буфер, который будет являться частью оперативной памяти. Такое обращение будет замедлять работу всей системы.

Оперативная память может выполняться с использованием статических и динамических элементов памяти.

Динамические системы построены на использовании системы конденсаторов, которые либо заряжены (1) либо нет (0). В идеальном конденсаторе заряд может храниться неограниченно. Реальные конденсаторы имеют большой ток утечки, поэтому необходима постоянная регенерация хранимой информации. Такая регенерация производится наряду со считыванием. Если обращения к памяти нет в течении нескольких миллисекунд, то нужно задействовать специальную программу, обновляющую через определенные интервалы времени (все те же миллисекунды).

Статическое ОЗУ – состоит из ячеек, содержащих триггеры и связанную с ним систему управления.

Триггер – это транзистор, который может быть либо открыт либо закрыт. Каждая такая ячейка хранит один бит информации. В такой ячейке бит храниться до тех пор, пока не будет отключено питание.

Статическое ОЗУ имеет существенно большее быстродействие доступа, чем динамическое, но стоит дороже. Оно может выполняться для функций, где это быстродействие обязательно.

И динамическое и статическое ОЗУ являются энергозависимыми, и при отключении питания происходит потеря информации. Если необходимо сохранить информацию, ТО нужно периодически включать батареи или аккумуляторы для поддержания элементов.

Вследствие медленности обмена информацией между ОЗУ и другими компонентами процессора вводится сверхоперативная КЭШ-память.

Эта КЭШ-память не хранит конкретную информацию самостоятельно, а в нее копируются блоки данных тех областей, к которым происходили последние обращения. Так как вероятность повторных обращений велика, то при повторном обращении информация будет черпаться из КЭШ-памяти. Объем КЭШ-памяти в сотни раз меньше, чем ОЗУ, но дает большой выигрыш в быстродействии.

К внутренней памяти также относится устройство энергонезависимого, постоянного хранения системной информации – BIOS. Система BIOS содержит набор основных функций управления включения компьютера при начале его работы. Выполняется на статических элементах и поддерживается аккумуляторами. Продолжительность хранения – до двух лет.

Оперативная память выполняет три основные функции:

— Представляет операционной системе аппаратные драйверы и осуществляет первичное сопряжение между материнской платой и остальными устройствами компьютера.

— Содержит тестовую программу проверки системы – т. н. POST. POST – это тестовая программа, которая при включении компьютера проверяет все компоненты.

— Содержит программу CMOS set up – для установки параметров BIOS и аппаратных конфигураций компьютера.

Для установки CMOS может отводиться специальная область памяти, называемая CMOS RAM. Поэтому могут быть непрограммируемые или перепрограммируемые BIOS. Там же храниться системный таймер. Для хранения BIOS могут использоваться микросхемы электрически стираемой, программируемой памяти – FLASH BIOS. CMOS – полупроводниковая память проводимого типа.

Основные характеристики микросхем памяти.
Эти микросхемы вделаны в виде модулей, можно заполнять память.
Основные характеристики микросхем памяти
— тип памяти
— емкость
— разрядность
— быстродействие

Емкость памяти. Для повышения быстродействия обычно используется 4, 8, 16, 32, 64 линий ввода-вывода. Это и есть разрядность памяти. Производится одновременное чтение, запись всех ячеек по одному адресу. Адрес один, но хранится информации в разных матрицах. Одновременная запись нескольких бит информации – разрядов.
Количество бит информации, которые находятся в ячейках каждой матрицы, называется глубиной адресного пространства. Общая емкость памяти будет определяться произведением глубины адресного пространства на количество разрядов.
Если глубина адресного пространства 5 мегабайт и 16 линий ввода, то общая емкость будет равна 5 16=80 мегабайт.
Быстродействие будет определяться временем действия между двумя операциями чтения и записи.

Методы повышения скорости обмена данными:

— Применение пакетного режима

— Разбиение памяти на страницы

В пакетном режиме запрос осуществляется не побайтно, а производится считывание несколько рядом расположенных байт. Чередование байтов – логически связанные байты располагаются друг за другом. Но вследствии регенерации считывание следующего может быть недоступно из-за паузы – для регенерации того, что есть. Чтобы этого не было, эти последовательно связанные байты располагаются не последовательно, а в параллельные банки памяти.

Тогда, когда идет регенерация в первом банке, производится считывание из второго банка, а контроллер распределяет информацию по страницам.

Разбиение по страницам

Поскольку соседние байты связаны логически, то разбив память на страницы, и зная, что мы обращаемся последовательно, то можно не повторять координаты страницы, а можно давать только координаты самого байта.

КЭШ – быстродействующая память, работающая на тактовой частоте процессора, не требует никаких циклов ожидания.

Количество требуемой памяти зависит от самой программы. Сам объем оперативной памяти должен быть в 2-3 раза больше, чем объем самой обрабатываемой страницы.

Шины и порты

Совокупность линий проводников, по которым идет обмен информацией, компоненты и устройства компьютера называются шиной BASF.

Часто шины имеют разъемы для подключения внешних портов, которые сами становятся частью обмена информацией.

Шины различаются по функциональному назначению.

— Системная шина – по ней производится обмен информацией между процессором и микросхемами chipset.

— Шина памяти – предназначена для обмена информацией между процессором и оперативной памятью.

— КЭШ-шины – для обмена информацией между процессором и КЭШ-памятью.

— Шины ввода и вывода – могут быть стандартные или локальные.

Стандартные – для подключения к компьютеру вводных устройств – модема, мыши, клавиатуры. Могут использоваться шины USB. Можно подключать до 250 устройств. Эти устройства можно подключать и отключать во время работы компьютера. Для подключения устройств хранения информации и ввода видеоданных могут использоваться шины FIREWIRE. Существуют также шины SCSI – достаточно скоростная – также предназначена для подключения устройств, требующих высокого скоростного обмена – CD-ROM и др.

Скоростная локальная шина – предназначена для подключения между системной шиной и периферийными устройствами – адаптеры, видеокарты и другие.

В настоящее время – это шины PSI. Также имеется шина AGP – для подключения видеоданных. По сути, является портом.

Архитектура любой шины включает в себя следующие компоненты:

— Линии для обмена данных

— Линии для адресации данных

— Линии управления данных

Линии для адресации данных – предназначены для адресации данных какому-либо устройству.

Линии управления данных – по ним передаются служебные данные – сигнал готовности к приему передачи данных, сигнал подтверждения приема данных, сигнал начала считывания и т. Д.

Контроллер шины – управляет процессом обмена данными и сигналами.

Дата добавления: 2016-07-22 ; просмотров: 1358 ;

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий