Структура и элементная база цифровых систем. Реализуемая логическая функция. Нагрузочная способность, страница 22

      B                                                         С    1 не                                     C   1  не                   F1

                                                                 С       

C    1  не             

 


F0        

5. Устройства памяти

Одной из основных функциональных частей ЭВМ является запоминающее устройство (ЗУ), которое предназначено для приема, хранения и выдачи информации. ЗУ характеризуется объемом хранимой информации и временем доступа к ней. Требования к ЗУ по этим параметрам определяются структурой и функциональным назначением цифровых систем.

Обычно в цифровых системах  различают внутреннее ЗУ и внешнее. Они различаются по объему хранимой информации, времени доступа к ней и типу носителя. Внешние ЗУ предназначены для длительного хранения программ и данных. Они подключаются к цифровым системам через интерфейсные устройства В качестве внешних ЗУ чаще всего используются различные типы дисковой памяти: на жестких и гибких магнитных дисках, компакт-дисках, а также на магнитных лентах. Достоинствами внешних ЗУ являются большие объемы памяти (десятки гигабайт), а также способность сохранять информацию при отключении питания. Основной недостаток –относительно большое время доступа к данным.

При работе цифровой системы программы и данные, хранящиеся на внешних ЗУ загружаются  во внутреннее (оперативное) ЗУ, откуда они передаются в процессор.  Для обеспечения высокой производительности системы быстродействие ОЗУ должно быть близким к быстродействию операционного устройства  и устройства управления. Поэтому внутренние ЗУ реализуются на элементах, обеспечивающих достаточно малые времена  записи- считывания информации.

Классификация и основные параметры микросхем памяти

По выполняемым функциям внутренние ЗУ делятся на оперативные (ОЗУ) и постоянные (ПЗУ). ОЗУ выполняют запись, хранение и выдачу произвольной двоичной информации.  ПЗУ осуществляют хранение и выдачу информации, заранее записанной с помощью специального устройства и  не меняющейся в процессе работы системы. Информация представляется в виде двоичных чисел, каждое из которых хранится в отдельной ячейке памяти.

Основным устройством памяти ЭВМ является ОЗУ. В нем   хранятся в процессе работы программы, данные, подлежащие обработке, и результаты вычислений. Часто для повышения производительности в систему вводится сверхоперативное ЗУ для хранения промежуточных результатов, имеющее ограниченный объем памяти, но время доступа к информации в котором соизмеримо с быстродействием процессора.

Применение ПЗУ позволяет разгрузить ОЗУ от информации, не изменяющейся в процессе вычислений.

Например, зто могут быть стандартные программы обработки прерываний, таблицы значений различных функций и т.д.

В специализированных машинах в ПЗУ хранятся и основные программы.

В состав микросхемы ОЗУ или ПЗУ входят накопитель информации и схемы обслуживания. Накопитель  содержит множество элементов памяти(ЭП), каждый из которых хранит один разряд двоичного числа. Схема обслуживания обеспечивает выборку определенных ЭП и производит запись или считывание информации в каждом из них.

Микросхемы памяти реализуются на раличной элементной базе. В накопителе используются ЭП со статическим или динамическим хранением информации. Статические ЭП строятся на основе простейших бистабильных  ячеек, которые реализуются на элементах различных серий ТТЛ, ЭСЛ, КМДПТЛ с учетом специфики организации ОЗУ.

В динамических ЭП в качестве хранящего элемента используются накопительные ёмкости, а  в качестве схем обслуживания – КМДП- транзисторы. В состав схем обслуживания включаются усилительные каскады для усиления считанных с ЭП сигналов.

По способу записи или считывания ЗУ делятся на ЗУ с произвольной выборкой и ЗУ с последовательной выборкой.

В первом случае в любой момент времени можно обратиться по записи или считыванию к любой ячейке памяти (ЯП).