Все запоминающие устройства делятся на два типа:
ПЗУ бывают двух типов: перепрограммируемые и однократно перепрограммируемые.
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.
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.
ОЗУ подразделяются на следующие типы: статическая память и динамическая память.
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.
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).
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: 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
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.