Запоминающие устройства. Программируемые логические матрицы. Динамическая память

Страницы работы

8 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Запоминающие устройства

Все запоминающие устройства делятся на два типа:

Постоянные запоминающие устройства ПЗУ

ПЗУ бывают двух типов: перепрограммируемые и однократно перепрограммируемые.

Однократно программируемые ПЗУ

Однократно программируемые ПЗУ являются самым простым типом ПЗУ. В их основу положены ячейки на плавких перемычках.

Изначально все перемычки целые. Однако в результате программирования состояние изменяется.

Процедура программирования:

1. На шину адреса подается адрес

2. Выбирается ячейка

3. На шину данных – данные

4. На вход подается импульс повышенного напряжения.

5. Ожидание, пока ни сгорит перемычка.

Таким образом, получаем запрограммированное ПЗУ.

При каждой загрузке производится тестирование схемы на правильность хранения данных. Даже в однократно программируемых ПЗУ бывают ситуации, когда перемычки восстанавливаются.

Перепрограммируемые ПЗУ

Цикл чтения для данной микросхемы:

Все времена ПЗУ регламентируются по сигналу.

Если во время действия стробирующего сигнала CS изменяется адрес, то возникает так называемый звон по адресу (» 100 нс) с переходными процессами на входе и выходе – включены как выходные мультиплексоры, так и входные дешифраторы.

При этом t2 всегда больше t1.

Цикл записи

Существует два типа перепрограммируемых ПЗУ:

1) с ультрафиолетовым стиранием;

2) с электрическим стиранием.

Репрограммируемые ПЗУ с УФ стиранием

В ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием используется принцип смещения уровней Ферми светом с определенной длиной волны. При этом выбиваются электроны из кристаллов.

Особенности:

1)  во время работы возможно изменения состояния вследствие действия космических лучей

2)  боятся ультрафиолетовых лучей.

Репрограммируемые ПЗУ с электрическим стиранием

ПЗУ с электрическим стиранием (Flash-память)  не требуют повышенного напряжения для стирания информации. Длительность импульса записи – 10-20 мс.

Характерные времена обращения: 100 нс.

Оперативные запоминающие устройства ОЗУ

ОЗУ подразделяются на следующие типы: статическая память и динамическая память.

Статическая память

Основой статической памяти является триггер. Имеет два состояния: 0 или 1.

Режим обмена

Особенности данной реализации:

1)  микросхемы с произвольной выборкой;

2)  обладают большим быстродействием;

3)  используется как Кэш-память;

4)  недостаток: на одном кристалле очень мало ячеек;

5)  высокая стоимость производства микросхем данной реализации.

Программируемые логические матрицы (ПЛМ)

На первом этапе были отнесены к ПЗУ.

В них применяются не перемычки, а набор логики 2 И-Не, 2 Или-Не. Используя их, можно запрограммировать любую функцию. ПЛМ используются для создания микроавтоматов.

На сегодня существуют ПЛМ не только с логическими входами, но и с ячейками памяти.

ПЛМ бывают двух типов: статического типа (при частоте 1ГГц задержка компенсируется на уровне 3 нс); с электрическим стиранием.

Их недостаток – по выключение питания данные теряются, поэтому должно быть ПЗУ для загрузки.

Таким образом, реализуется МП с любой системой команд, которую можно менять в процессе работы (т.е. можно получить программируемые процессоры).

Динамическая память

В основу положен принцип хранения информации на паразитных емкостях. В отличие от статической памяти, где на ячейку приходится до 200 транзисторов (4 на триггер, остальные на мультиплексоры и т.п. ), в динамической памяти используется 1 транзистор и его паразитная емкость.

Время, в течении которого самопроизвольно разряжается паразитная емкость, составляет порядка 2 мс, поэтому через каждые 2 мс необходимо регенерировать информацию.

При адресации 1 Кб N=10, а разрядность данных n=8

Для 1 Гб адресных входов 30 и микросхема сильно разрастается (за счет количества входов). Поэтому характерно использование мультиплексирование. Кристалл разбивается на строки и столбцы. Выставляя номера строки и столбца, попадаем в соответствующую ячейку.

Счетчик регенерации находится внутри микросхемы.

Конфигурация динамической памяти:

одноразрядная структура (N=10, количество ячеек 2N*1, n=1).

Время цикла большое: 20-70 нс. Для  регенерации используется обращение по столбцам.

Псевдостатическая память – с внешней стороны обычно реализована динамически, а счетчик и контроллер регенерации находятся внутри самой микросхемы.

Оптимизация схемы чтения и повышение быстродействия реализуется следующим образом: столбец выставляется один раз,  и данные снимаются пакетом.

Эта оптимизация основана на том, что в программах , как правило, используются данные, расположенные в последовательных ячейках.

Обобщенная структура использования памяти

Процессор должен постоянно работать с КЭШ. Быстродействие зависит от каналов обмена информацией.

Многопортовые ОЗУ

Многопортовые ОЗУ:  в них используется распараллеливание обмена данными с ОЗУ. Например, ОЗУ делится на 2 части, работающие независимо.  При обращении двух устройств к одной области начинает работать приоритетная система либо по времени, либо по приоритету.

Кол-во портов, превышающее два, редко оправдано. Это используется, обычно, в серверах

Похожие материалы

Информация о работе