Энергозависимые зу

Энергозависимые ЗУ - устройства, которые для сохранения информации требуют затрат энергии. К ним относят динамические и статические ЗУ используемые для оперативной памяти МПС.

Динамические запоминающие элементы способны хранить информацию только короткое время. В микросхемах памяти динамического типа функции ЭП выполняет электрический конденсатор (0.1-0.2 пФ), образованный внутри МОП структуры. Наличие заряда на конденсаторе соответствует логическому 0, а отсутствие – 1. Поскольку время хранения заряда ограничено, то предусмотрены меры восстановления заряда (периодическая регенерация).

Рис. 71

Важным элементом динамической памяти является система синхронизации, требуемая для последовательного включения и выключения модулей памяти (сигналы синхронизации RAS и CAS). Использование динамических элементов приводит к упрощению схем, снижению потребляемой мощности, а иногда и к повышению скорости работы.

Статические элементы способны хранить записанную в них информацию как угодно долго, пока подается электропитание. К элементам, обладающим этим свойствам, относят триггеры. Элемент памяти (ЭП) на КМОП-транзисторах, для хранения одного бита информации, изображена ниже.

Рис. 72

ЭП на транзисторах Т_1-4 соединен с линиями данных D_i парафазно (совмещенные входы/выходы) через два ключа на транзисторах Т_5-6. По линиям D_i подводится при записи и отводится при чтении информация. Ключи своими затворами соединены с адресной линией A_k (строка). При A_k = ’1’ ключи открываются и позволяют по линиям данных записать информацию. Линия D_i служит для записи логической ’1’ (установить), а инверсная линия - для записи логического ’0’ (сбросить).

Чтение осуществляется по любой из линий, которые при чтении всегда находятся в третьем стабильном состоянии, и отдают значение потенциала соответствующего плеча. Поэтому при чтении информация не разрушается. Для сохранения информации необходим источник питания E.

Микросхема памяти содержит большое число ЭП, которые объединены в матрицу памяти следующим образом:

Рис. 73

Рис. 74

В качестве ЗУ широко применяют регистры. Их объединяют в регистровое ОЗУ (регистры общего назначения, буферные регистры, регистры управления и т.д.). Регистровое ОЗУ по своей структуре очень похоже на статическое, с разницей лишь в том, что доступ к осуществляется сразу ко всем триггерам регистра, а не к отдельному ЭП.

Рис. 75

Адресная память.

Адресная память - запись и чтение информации осуществляется по указанному адресу ячейки памяти.

С целью идентификации, каждая ячейка имеет свой адрес. Адрес – это целое двоичное число, номер ячейки. Адреса передаются по магистрали адреса (МА).

Все микросхемы памяти оснащены трехстабитными выходными каскадами. Это позволяет соединять микросхемы памяти непосредственно к магистрали данных, минуя специальные согласующие устройства (порты ввода/вывода).

Рис. 76

Число лини МА определяет максимально возможное количество адресов. Максимально возможное количество адресов равно 2^L, где L –число линий магистрали.

Всю совокупность адресов памяти называют адресным пространством памяти

В микро-ЭВМ L =16, это позволяет адресоваться к 2¹⁶ = 65 536 ячеек. Таким образом, базовый объем основной памяти в микропроцессорных системах составляет 64К. Большие объемы памяти делят на блоки или сегменты. Размер блока 64К. Для выбора сегмента используют специальную систему адресации.

Рис. 77

Все МПС имеют множество регистров распределенных по всей системе и необходимых для управления различными устройствами. Это могут быть регистры аккумуляторы, регистры состояния, индексные регистры, регистры управления, регистры управления прерываниями, регистры управления таймерами.

Одним из важнейших вопросов является размещение этих регистров. В некоторых МП все регистры устройств располагаются в общем адресном пространстве памяти. Такой подход называется «отображением устройств на память» или с общим адресным пространством. В других микропроцессорных системах адресное пространство для устройств отделено от общего пространства памяти - разделенные магистрали. Преимущество каждой концепции зависит от решаемой задачи.

На рис.77 приведен фрагмент адресного пространства памяти условной МПС. В левой части рис.77 представлен вариант, когда ОЗУ, ПЗУ и регистры устройств ввода- вывода находятся в общем адресном пространстве. Это и есть память с общим адресным пространством. Возможна и другая организация (рис.77 справа), когда адресное пространство разделено на две части с независимой адресацией. Например, ОЗУ и ПЗУ находятся в одном пространстве, а регистры ввода/вывода в другом.