Особенности построения и основные параметры типовых озу.

Микросхемы памяти изготавливают по полупроводниковой технологии на основе кремния с высокой степенью интеграции на кристалле, что определяет их принадлежность к БИС. Для самой общей характеристики БИС памяти принимают в расчёт, прежде всего, их информационную ёмкость, быстродействие, энергопотребление.

Основной составной частью микросхем ОЗУ является массив элементов памяти, объединенных в матрицу накопителя (рис.1). Элемент памяти (ЭП) может хранить 1 Бит (0 Бит) информации. Каждый ЭП имеет свой адрес. Для обращения к ЭП необходимо его выбрать с помощью кода адреса. ОЗУ которое допускает обращения по адресу к любому ЭП в произвольном порядке, называется ОЗУ с произвольным доступом. Последовательный доступ предусматривает обращение к отдельным ЭП только в порядке возрастания или убывания их адресов.

Элемент памяти (ЭП)

Матрица накопителя

Uпит Общ

Выход

1

i

m

Зп/сч

Вход

Рис.1

Разрядность кода адреса т, равна числу двоичных единиц в нём, определяет информационную ёмкость микросхемы ОЗУ, т. е. число ЭП в матрице накопителя, которое можно адресовать (2^т). Для ввода и вывода информации служит вход и выход микросхемы. Для управления режимом микросхемы памяти необходим сигнал «Запись /считывание», значение 1 определяет режим записи бита информации в ЭП , а 0 - режим считывания. Такую организацию матрицы накопителя, когда одновременно ведется запись и считывание, называют одноразрядной. Существуют и матрицы с многоразрядной организацией, иначе называемой «словарной». У таких микросхем несколько информационных входов и столько же выходов, и поэтому они допускают одновременную запись (считывание) многоразрядного кода, который принято называть словом.

Оперативная память предназначена для сравнительно кратковременного хранения информации и её принято называть RAM (Random Access Memory).

Постоянная память обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в течение длительного времени. Постоянная память имеет собственное название - ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения.

Долгое время подсистема ОЗУ не развивалась: увеличивался объём памяти, в РС и больших ЭВМ пришёл кэш, несколько возросло быстродействие микросхем.

Энергозависимая и энергонезависимая память.

Э ВМ первого поколения по элементной базе были крайне ненадежными. Так, среднее время работы до отказа для ЭВМ “ENIAC” составляла 30 минут. Скорость счета при этом была несравнима со скоростью счета современных компьютеров. Поэтому требования к сохранению данных в памяти компьютера при отказе ЭВМ были строже, чем требования к быстродействию оперативной памяти. Вследствие этого в этих ЭВМ использовалась энергонезависимая память.

Рис.В.1. Диаграмма намагниченности ферромагнетиков.

Энергонезависимая память позволяла хранить введенные в нее данные продолжительное время (до одного месяца) при отключении питания. Чаще всего в качестве энергонезависимой памяти использовались ферритовые сердечники. Они представляют собой тор, изготовленных из специальных материалов — ферритов. Ферриты характеризуются тем, что петля гистерезиса в зависимости от их намагниченности и от внешнего магнитного поля носит практически прямоугольный характер.

Вследствие этого намагниченность этого сердечника меняется скачками (положение двоичного 0 или 1, смотри рисунок B.1.) Поэтому, собрав схему, показанную на рисунке B.2, практически собран простейший элемент памяти емкостью в 1 бит. Память на ферритовых сердечниках работала медленно и неэффективно: ведь на перемагничивание сердечника требовалось время и затрачивалось много электрической энергии. Поэтому с улучшением надежности элементной базы ЭВМ энергонезависимая память стала вытесняться энергозависимой — более быстрой, экономной и дешевой. Тем не менее, ученые разных стран по-прежнему ведут работы по поиску быстрой энергозависимой памяти, которая могла бы работать в ЭВМ для критически важных приложений, прежде всего военных.

Рис. B.2. Схема элемента памяти на ферритовых сердечниках.

Полупроводниковая память.

В отличие от памяти на ферритовых сердечниках полупроводниковая память энергозависимая. Это значит, что при выключении питания ее содержимое теряется.

Преимуществами же полупроводниковой памяти перед ее заменителями являются:

• малая рассеиваемая мощность;

• высокое быстродействие;

• компактность.

Эти преимущества намного перекрывают недостатки полупроводниковой памяти, что делают ее незаменимой в ОЗУ современных компьютеров.