Обобщенная структурная схема зу.
Накопитель
Накопитель состоит из k ячеек, каждая из которых - n ЗЭ.
Блок управления
Блок управления состоит:
СВА (схема выборки адреса)
Схема выборки адреса обеспечивает дешифрацию кода, полученного из РА и обращение к определенной ячейке запоминающей части.
РА (регистр адреса)
РА – для приема и хранения кода адреса ячейки ЗУ (код адреса поступает по АШ из Пр).
РСЛ (регистр слова)
Предназначен для хранения содержимого ячейки ЗУ при записи и считывании информации в ЗУ.
Он играет роль буферного регистра при обмене информацией по информационной шине между процессором и ЗУ.
УА ЗУ ( управляющий автомат)
Для управления записью и считыванием информации в ЗУ.
Моменты времени начала записи ЗП и считывания СЧ координируются сигналами ЗП и СЧ из Пр.
На основании этих сигналов УА ЗУ вырабатывает свою определенную последовательность сигналов: У1, У2 при записи, У1, У3 при считывании.
Рис. 8. Структурная схема ЗУ.
Основные характеристики зу.
1. Емкость Е – максимальное количество информации, которое может хранится в ЗУ. Емкость исчисляется в битах, байтах, ячейках.
2. Разрядность «n» – равна числу двоичных разрядов числу ЗЭ, выделяемых одним адресом. Обычно разрядность равна 8, 16, 32.
3. Быстродействие – определяется временем, которое необходимо для поиска (выборки), записи или считывания информации по заданному адресу ячейки ЗУ. Быстродействие и емкость взаимосвязанные величины (увеличение емкости приводит к уменьшению быстродействия).
Быстродействие ЗУ характеризуется временем обращения Тобр, которое представляет собой временной интервал, равный сумме времени записи или считывания и времени поиска нужной ячейки ЗУ.
Тобр = Тп + Тзп или Тобр = Тп +Т сч
4. Удельная стоимость С определяется затратами средств на хранение одного бита информации. Если S – стоимость и Е – емкость ЗУ, то удельная стоимость определяется :
С = S / Е
5. Надежность характеризуется вероятностью сохранения основных параметров в допустимых пределах в течение заданного промежутка времени. Она зависит от типа и числа ЗЭ, структуры памяти и т.п.
6. Потребляемая мощность и габаритно-массовые показатели являются комплексными характеристиками и зависят от многих факторов, в том числе от емкости, быстродействия, типа применяемых элементов, структуры памяти и т.п.
Классификация зу.
По функциональному назначению:
1. СОЗУ входит в состав ЦПр является его вспомогательным блоком, увеличивает производительность (хранит всевозможные промежуточные данные) Обычно емкость СОЗУ не более 64 ячейки. СОЗУ строится на тех же элементах, на которых выполнены все остальные блоки Пр, поэтому время записи и считывания информации СОЗУ соизмеримо со временем переключения элементов ЦПр. Время выборки нужной ячейки СОЗУ зависит от его емкости.
2. ОЗУ – основной вид ЗУ предназначен для хранения изменяющейся информации о состоянии устройств коммутационного и управляющего оборудования, а также состоянии линий, подключенных ко входам и выходам узла коммутации. ОЗУ имеет большую емкость и быстродействие, но меньше чем СОЗУ. Емкость ОЗУ несколько десятков тысяч и более ячеек, время обращения - от долей до единиц микросекунд.
3. ПЗУ только для хранения и выдачи не изменяющейся информации. Запись однократная при его изготовлении. Время обращения к ПЗУ то же, что и обращение к ОЗУ или несколько меньше, так как информация считывается из ПЗУ без разрушения и затрат времени на регенерацию.
4. ВЗУ для запоминания, выдачи и хранения больших объемов информации (накопители).
По способу доступа к ячейкам:
1. Произвольный доступ - осуществляется независимо от расположения к ЗУ. К таким ЗУ относятся СОЗУ, ОЗУ, ПЗУ. Этот способ наиболее гибкий и совершенный по сравнению с другими. При этом доступе наименьшее время поиска адреса требуемой ячейки ЗУ.
2. Последовательный доступ – обращение к заданной ячейке происходит в порядке позиционного расположения адресов ячеек в ЗУ. Представителем таких ЗУ являются накопители на магнитных лентах (НМЛ). При последовательном доступе время поиска требуемой ячейки (области) может иметь довольно значительную величину. В данном случае оно зависит от местоположения адресуемой ячейки (области) на НМЛ. Если адресуемая ячейка (область) находится близко к началу ленты, время поиска относительно невелико; если адресуемая ячейка (область) расположена близко к концу ленты, то время поиска сильно возрастает, поэтому время поиска в НМЛ оценивают по величине среднего значения.
3. Циклический доступ – нужная ячейка периодически появляется под записывающими (считывающими) головками и момент ее появления осуществляется запись в данную ячейку. Такой способ используется в НМД. Время поиска информации превышает время поиска информации при способе с произвольным доступом и значительно меньше, чем при способе с последовательным доступом.
По способу хранения информации.
1. Статические ЗУ. При считывании информации из ячейки ее содержимое не изменяется, и содержимое одной ячейки можно многократно считывать. При записи старая информация стирается , а записывается новая. К статическим ЗУ относятся все типы ВЗУ, СОЗУ, ПЗУ и отдельные виды ОЗУ.
2. Динамические ЗУ. В них разрушается информация через определенный промежуток времени после ее считывания. Поэтому предусматриваются специальные узлы для регенерации информации считанной из данной ячейки ЗУ. В данном ЗУ время обращения при считывании информации увеличивается, если момент обращения попадает на период регенерации. К данным ЗУ относятся только ОЗУ.
По физической природе.
1. Магнитные – на магнитных элементах. Один элемент служит для хранения единицы информации (бита). Это накопители НМЛ, НМД. В качестве ЗЭ используются ферромагнитные материалы или покрытия, сохраняющие намагниченность того или иного знака, один из которых отождествляется со значением 1, другой со значением 0. запись и считывание в магнитных ЗУ осуществляется изменением напряженности электрического поля.
2. ЗЭ полупроводниковых ЗУ – микросхема (триггер, который может быть установлен в состояние 1 или 0). Если триггер находится в состоянии 1, то это состояние в нем сохраняется до тех пор, пока не будет подан сигнал, переводящий его в 0, или не будет выключено питание. Запись и считывание в полупроводниковых ЗУ производится электрическим путем.
3. Оптические ЗЭ. Информация хранится в виде рисунка из прозрачных и непрозрачных участков на гладкой плоской поверхности. Считывание осуществляется световым лучом, проходящим через носитель. Прозрачный элемент поверхности пропускает световой луч и соответствует «1», а непрозрачный «0». При считывании световой сигнал преобразуется в электрический. Оптические ЗУ используются в качестве ПЗУ. Это наиболее перспективный вид ЗУ.
Рис. 9. Классификация ЗУ
11