Запоминающие устройства (ЗУ)

1.1 простейшие ЗУ триггер и регистр рассмотрены в первой части

1.2 ЗУ большой емкости – матричные ЗУ

Классификация ЗУ на постоянные ЗУ (ПЗУ) и временного(оперативного) хранения- ОЗУ.

В современных ЭВМ (в том числе персональных) матричные ЗУ используются для хранения больших массивов числовых данных и прог­рамм: в обоих случаях записи и хранению подлежат многоразрядные двоичные числа. Пользователь ЗУ должен иметь возможность, указав номер нужной ячейки памяти (адрес), сравнительно быстро записать в нее или считать из нее двоичное число. Часть служебных программ (инициализации, ввода-вывода и т.п.) имеют неизменный текст и долж­ны записываться однократно на постоянное хранение, т.е. требуют для своего хранения постоянных ЗУ (ПЗУ), в которых информация сохра­няется даже при отключенном питании (самовосстанавливается при его включении). Большая не часть пользовательских программ и данных, как правило, непрерывно обновляются и требуют для своего хранения оперативных ЗУ (ОЗУ), предусматривающих возможность быстрой много­кратной записиинформации, которая пропадает, стирается при отклю­чении питания.

Структурная схема классификации ЗУ

На рис. 1.2.1 представлена классификация ЗУ. Следует разобрать­ся в основных типах ЗУ, понять разницу между статическими и динами­ческими ЗУ. Важным классификационным признаком является.технология изготовления ЗУ: на униполярных (n-МОH, р- МОH, КMОП, n-ЛИЗМОН) или биполярных (ТТЛ, ТТЛШ. И²Л, ЭСЛ) транзисторах. Основными пара­метрами ЗУ являются: емкость (число ячеек памяти), разрядность и время обращения.

Рис. 1.2.1

Подробности ОЗУ для ЭВМ.

Устройства памяти или запоминающие устройства ЭВМ выполня­ется в виде БИС по различным электронным технологиям. Запоминаю­щие устройства (3У) представляют собой комплекс средств для при­ема, хранения и выдачи данных - чисел., команд, символов, слов из символов и т.п. Комплекс включает в себя средства адресации данных, накопитель данных (запоминающую среду) а устройство уп­равления (местное), синхронизируещее, связывающее весь комплекс.

При любом принципе построения я работы запоминающей среды она состоит из запоминающих элементов (ЗЭ), хранящих один дво­ичный разряд. По технологии изготовления и тину запоминающих элементов различают биполярные 37 на биполярных транзисторах (ТТЛ- или ЭСЛ- схемы) и МОП-ЗУ с МОП- транзисторами.

Биполярные ЗУ имеет более высокое быстродействие (время выборки 40 - 100 кс и 10-30 но соответственно- для ТТЛ и ЭСЛ-. схем, но меньшую плотность размещения 33 на кристалле и мень­шую емкость для одной БИС (256 бит - 4 Кбит), большую стоимость. В биполярном ЗУ запоминающими элементами служат статические триггеры с парафазным управлением (статическая запоминающая среда).

МОП- схемы имеет более простую технологию изготовления, меньшие размеры транзисторов, меньшую потребляемую мощность, благодаря этому МОП-ЗУ имеет значительно большую емкость для од­ного кристалла (корпуса) (4 -- 64 Кбит), значительно меньшую удельную стоимость, но существенно большее время выборки (2СО-350 но). В МОП-ЗУ запоминающим элементом макет быть либо триг­гер, тогда это статическое МОП-ЗУ, либо МОП- транзистор, на ем­кости затвор- исток которого в течение некоторого времени сохра­няется электрический заряд - носитель информации. Этот заряд периодически необходимо поддерживать, регенерировать запись данных, поэтому такие МОП-ЗУ называется динамическими.

Запоминающие элементы в кристалле образуют плоскую матри­цу с двумя координатам X и Y, матрица хранит один, одно­именный, разряд всех слов. Для организация ЗУ п -разрядных слов используют параллельно n кристаллов, БИС. Каждый кристалл имеет адресное и разрядное управление. Разрядное управление содержит усилитель записи и усилитель считывания для нулевой разрядной фазы линии запоминающих элементов и точно такие же усилители для единичной разрядной фазы. Адресное управление со­держит два дешифратора:.для координаты X и координаты Y.

ГГо заданному коду адреса обращения дешифраторы выбирают по од­ной своей выходной шине x_i и y_i; эти шины управляют горизон­тальными и вертикальными линиями запоминающей матрицы; в резуль­тате при всяком обращении оказывается выбранным единственный ЗЭ -элемент, находящийся на пересечении выбранных шин х_i и y_i. При обращении для считывания выбранный ЗЭ выдает на разрядные линии сигнал, соответствующий его состоянию, при обращении для записи сигнал с разрядных линий воздействует на состояние выбран­ного S3, устанавливая его в "I" и "0", и не затрагивает состояния остальных ЗЭ матрицы.

Запоминающие устройства классифицируются по различным признаками на оперативные (ОЗУ), постоянные (ПЗУ), перепрограммируе­мые или полупостоянные (ППЗУ) и внешние (БЗУ). Оперативными на­зываются запоминающие устройства, имеющие прямую, непосредствен­ную, т.е. оперативную связь с процессором. Интервалы времени обращения к оперативной памяти входят в машинный цикл ЭВМ, ко­манды процессора адресуются к оперативной памяти. Как правило, хотя и не обязательно, ОЗУ работают как на считывание, так и на запись данных, иначе говоря, хранят сменяемую информацию. Харак­теристики ОЗУ: быстродействие и емкость - прямо влияют на харак­теристики ЭВМ или системы в целом, т.е., например, для быстро­действующих ЭВМ требуются быстродействующие и имеющие большую емкость запоминающие устройства для использования в качестве оперативных.