17. Цифровые запоминающие устройства
Цифровыми запоминающими называют устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде. Запоминающие устройства (ЗУ) классифицируют по назначению, технологии изготовления, способу адресации, способу хранения информации и т.д. По назначению запоминающие устройства подразделяют на оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). ОЗУ обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе ее обработки. ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.
По технологии изготовления ЗУ делятся на биполярные (ТТЛ-, ТТЛШ-, ЭСЛ-, И2Л-технологии) и униполярные (n-МОП, КМОП- и другие технологии).
По способу адресации все ЗУ делятся на адресные и безадресные (ассоциативные). В адресных ЗУ обращение к элементам памяти производится в соответствии с их адресом, задаваемым двоичным кодом. Большинство ЗУ являются адресными. В ассоциативных ЗУ считывание информации осуществляется по ее содержанию и не зависит от физических координат элементов памяти. Ассоциативные ЗУ не имеют входов адресных сигналов.
К основным параметрам ЗУ относятся информационная емкость, потребляемая мощность, время хранения информации, быстродействие и др.
Основой любого ЗУ является матрица памяти (накопитель), которая состоит из n строк. Каждая строка имеет m ячеек памяти, образующих
m-разрядное слово.
Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) подразделяются на статические и динамические. В статических ОЗУ запоминающая ячейка представляет собой триггер на биполярных или полевых транзисторах, что определяет потенциальный характер управляющих сигналов и возможность считывания информации без ее разрушения.
ОЗУ динамического типа позволяют реализовать большой объем памяти, но они сложнее в использовании, так как необходимо наличие специальной схемы управления режимами работы. В современных динамических ОЗУ имеются встроенные системы регенерации и синхронизации. Такие ОЗУ по внешним сигналам управления не отличаются от статических ОЗУ.
Рассмотрим в качестве примера некоторые микросхемы ОЗУ (рис. 17.1).
Рис. 17.1. Микросхемы ОЗУ
Выводы микросхем имеют следующие обозначения: CS – выбор микросхемы, Ai – адресные входы, DIi – информационные входы, DOi – информационные выходы, W/R – разрешение записи/считывания, RAS – строб адреса строки, CAS – строб адреса столбца, CE –сигнал разрешения.
Микросхема К155РУ2 – это статическое ОЗУ с открытым коллекторным выходом – выполнена на основе ТТЛ-структур емкостью 64 бит. Имеет структуру 16×4, т.е. может хранить 16 слов длиной 4 разряда каждое.
Микросхема К537РУ8 – это статическое ОЗУ объемом 2 Кбайта, выполнена на основе структур КМОП, по входу и выходу совместима с ТТЛ-структурами. Имеет двунаправленную 8-разрядную шину данных, которая используется и для записи, и для считывания информации.
Микросхема К565РУ5 – это динамическое ОЗУ на основе n-МОП-структурами, по входам и выходам совместима с ТТЛ-структурами, имеет организацию 64К×1. Шина адреса работает в мультиплексном режиме.
Постоянные запоминающие устройства можно разделить на следующие группы:
программируемые при изготовлении (обозначают как ПЗУ или ROM);
с однократным программированием, позволяющим пользователю однократно изменить состояние матрицы памяти электрическим путем по заданной программе (обозначаются как ППЗУ или PROM);
п
ерепрограммируемые
(репрограммируемые), с возможностью
многократного электрического
перепрограммирования, с электрическим
или ультрафиолетовым стиранием
информации (обозначают как РПЗУ или
RPROM).
Некоторые характеристики ПЗУ приведены в табл. 17.1.
Таблица 17.1
Промышленность выпускает большое количество микросхем ПЗУ. Приведем для примера две микросхемы ПЗУ (рис. 17.2). На схемах использованы следующие обозначения: Ai – адресные входы; Di – информационные выходы; CS – выбор микросхемы; CE – разрешение входа.
Рис. 17.2. Микросхемы ПЗУ
Микросхема К573РФ5 – это репрограммируемое ПЗУ (РПЗУ) с ультрафиолетовым стиранием, имеющее структуру 2К×8. По входу и выходу эта микросхема совместима с ТТЛ-структурами. Микросхема К556РТ5 – это однократно программируемая ПЗУ, выполнена на основе ТТЛШ-структур, по выходу совместима с ТТЛ-структурами, имеющая структуру 512 бит×8.