Набірно – асоціативний кеш

В набірно – асоціативній структурі кеш пам'ять поділяють на набори з невеликим числом рядків, кратних 2. Середні розряди адреси, що задаються процесором визначають не один рядок, а весь набір. Кожний рядок в наборі обслуговується власним блоком кеш пам’яті, тегом, компаратором та буфером даних.

За структурою паралельна система подібна до паралельної узгодженої роботи кількох каналів прямого зміщення. Контролер кеш пам’яті визначає в якому з рядків наборів розміщується черговий пакет даних.

Таку структуру називають двовходовою, оскільки блоки А та В групують відповідно за парними та непарними сторінками оперативної пам’яті. Сторінку даних з оперативної пам’яті можна помістити тільки в той набір, номер якого дорівнює адресі сторінки за модулем. Місце сторінки в наборі може бути довільним. Зчитування та порівняння даних з тегу проводиться одночасно для парних та непарних рядків. Зчитування даних йде з того блоку, де є збіг тегу і тегової адреси від процесора. Якщо такого збігу немає, то проводиться перезапис даних з оперативної пам’яті в кеш.

Постійна пам’ять. Типи і номенклатура пзп

До ПЗП відносять пристрої одно- та багаторазового перезаписування інформації, які програмуються до початку їх експлуатації. Розділяють наступні типи ПЗП:

1. Одноразово програмовані в процесі виготовлення ПЗП (ROM), інформація в яких записується при виготовленні.

2. Програмовані ПЗП (ППЗП (PROM)). Запис інформації в них здійснюється з допомогою спеціальних програма торів електричним способом. Метод запису – перепалювання окремих комутаційних доріжок.

3. Перепрограмовані ПЗП з ультрафіолетовим стиранням (РПЗП – УФ (EPROM)). Дозволяють кількаразовий запис інформації, що забезпечується накопиченням електричних зарядів в окремих областях запам’ятовуючих комірок, та стирання – розсіювання електричного заряду при освітленні кристалу ультрафіолетовим випромінюванням.

4. Р епрограмовані ПЗП з електричним стиранням (РПЗП – ЕС (EEPROM)). Вони дозволяють кількаразовий запис і зчитування інформації з допомогою електричного поля. ПЗП елементи пам’яті реалізуються, як правило, на діод них структурах, багатоемітерних транзисторах або уніполярних транзисторах, в яких при поданні високої напруги, порядка 15 – 25В, протікає в окремих комірках струм, достатній для розігріву і розплавлення плавких перемичок. Кожна комірка має свою окрему адресу.

До таких схем відносяться інтегральні схеми типу КР1656РЕ4. В них розділяють шину даних та адресну шину.

В програмованих ПЗП, окрім входів для напруги живлення передбачаються входи програмування, на які подаються підвищені значення програмуючого потенціалу. Фізичний принцип організації запам’ятовуючих комірок аналогічний попередньому, однак напруги, які використовуються для програмування, є значно вищі за напруги живлення комірок, тому відповідно входи розділяються в процесі виготовлення. До програмованих ПЗП відносяться інтегральні схеми КР556РТ5 (РТ1, РТ2, РТ16, РТ17, і т. д.), які відрізняються тільки структурною організацією і загальним об’ємом запам’ятовуючих комірок.

В даний час широко застосовуються також так звані програмовані логічні матриці (ПЛМ). Такий же принцип застосовується і в репрограмованих схемах з електричним стиранням. В залежності від типу структур, загальна споживана потужність схем може коливатися в межах від 200 до 800 – 900мВт. Час вибірки сигналів в ПЗП дещо менший порівняно з програмованими ПЗП, і складає порядка 0,2-0,5мксек.

Найширшого застосування знайшли репрограмовані ПЗП з комірками на основі польових транзисторів спеціальної конструкції. Розрізняють 2 різновидності конструктивного виконання таких ПЗП:

1. З багатошаровим діелектриком, що відділяю затвор від каналу провідності.

2. З так званим плаваючим затвором, що виготовляються з полікристалічного кремнію і розміщається в середині шару підзатворного діелектрика.

Структурно комірки пам’яті на МОН транзисторах фактично не відрізняються від аналогічних польових структур, однак діелектрик виконується у вигляді двошарової системи з оксиду та нітриду кремнію. За рахунок такої будови, стокозатворні характеристики зміщуються по вісі напруг для станів логічної одиниці та логічного нуля. Логічна комірка складається з двох транзисторних елементів, один з яких є запам’ятовуючим, інший – керуючим.

Структурна схема КР1601РР3, основою якої є запам’ятовуюча матриця на МОН транзисторах, включає вузли дешифрації рядків DCX комутуючого регістра RX та вузли керування. Матриця має розмірність 128 128. Її основою є 16384 транзистори. Адресний простір ділиться на 2 частини. Старші адреси А₄-А₁₀ використовуються для дешифрації одного з 128 рядків матриці. Стовбці дешифруються окремо за кодом молодших адрес А₀-А₃. Окрім того, виходи дешифратора у керують електронами для зчитування з матриці певних елементів вибраного рядка. Це забезпечує вибірку з 128-розрядного слова одного 8-розрядного коду, що подається через буфер вводу/виводу на зовнішню шину даних. Вузол керування генерує сигнали управління в залежності від наявності вхідних керуючих імпульсів: чіпсет , , та сигнал дозволу стирання - .

Комбінація керуючих сигналів забезпечує 4 режими роботи інтегральної схеми:

					UPR(B)	t, мкс
Стирання Запис Зчитування Зберігання	0 0 0 1	1 1 0 Х	1 0 1 Х	0 1 1 Х	-36 -36 -12 Х	200 20 0,4

В структурах пам’яті з ультрафіолетовим стиранням, до яких відносять КР573РФІ-РФ6 використовують 2 типи комірок:

- ввімкнені за схемою з одним плаваючим затвором;

- з одним плаваючим і стаціонарним (додатковим) затвором.

Тоді комірки пам’яті схемотехнічно мають вигляд:

Запис логічної одиниці реалізується при наведенні потенціалу в плаваючому затворі. Це приводить до створення індуктивного каналу провідності. Оскільки плаваючий затвор є ізольованим від комутаційно з’єднаної схеми, то заряд в ньому може зберігатися довго. Так в мікросхемах РФ6 гарантований термін зберігання інформації складає до 10 років. Стирання інформації забезпечується опроміненням комірок пам’яті ультрафіолетовим випромінюванням. Час доступу до інформації в інтегральних схемах фірми Atmel складає до 45нс.