Лекция 9 модули памяти микропроцессорных су
9.1 Особенности и принцип построения озу
Все оперативные запоминающие устройства делятся на два класса: статические и динамические ОЗУ. В статических АЗУ для хранения информации используются бистабильные схемы (триггеры), и эта информация сохраняется в течение всего времени, пока включено питание. В динамических АЗУ информация запоминается в виде зарядов на конденсаторах, в качестве которых в частности, может выступать емкость затвор – подложка МОП – транзистора. Так как эти конденсаторы в течение определенного времени (несколько микросекунд) разряжаются, то запоминающие устройства должны периодически подзаряжаться, т.е. должна осуществляться регенерация. Время регенерации составляет около 1-2% от всего рабочего времени.
Достоинства динамических ОЗУ по сравнению со статическими сводятся к следующему:
- в динамических ОЗУ используется меньшее количество элементов на один бит запоминаемой информации (обычно 2-4 транзистора против 6-8 у статических ОЗУ), за счет чего может быть достигнут более высокий уровень интеграции;
- динамические ОЗУ потребляют очень мало энергии в режиме готовности (когда модель памяти еще не выбрана для работы).
Главным недостатком динамических ОЗУ по сравнению со статическими является необходимость организации цикла регенерации, для чего требуется дополнительное схемное оборудование и дополнительное время.
Статические озу
Статические ОЗУ на биполярных схемах являются самыми быстродействующими запоминающими устройствами, что предопределяет их широкое распространение во многих МПУ.
ОЗУ состоит из матрицы запоминающих элементов объемом N*M бит, схемы дешифрации адреса, включающей в себя буферные и управляющие схемы и собственно дешифратор, входной и выходной буферной схем, а также записи/считывания (рисунок 9.1)
Рисунок 9.1
В состав сигнальных линий статического ОЗУ входят:
-адресная шина на которой задается код адреса хранимой в ОЗУ информации. Ширина адресной шины (количество адресных линий) определяется объемом ОЗУ и равна log2N. Например, в ОЗУ емкостью 4096*8 бит имеется 12 адресных линий;
- шина ввода данных используется для ввода (записи) в соответствующую ячейку памяти М двоичных разрядов;
- шина вывода данных используется для вывода (считывания) адресованных М двоичных разрядов из памяти;
- линия считывания/запись используется для задания необходимого режима работы ОЗУ. При помощи этой линии на ОЗУ подается либо команда "считывание" (вывод информации), либо команда "запись" (ввод информации). Как правило, в случае отсутствия сигнала на этом линии
устройство постоянно находится в состоянии "считывание";
- линия выбора кристалла используется для управления доступом к ОЗУ.
При отсутствии сигнала на этой линии ОЗУ отключается от системы шин МПУ.
В режиме "считывание" для вывода М бит информации из памяти выполняется такая последовательность операций:
1) линия считывания/запись переводится в состояние "считывание";
2) адрес ячейки ОЗУ, из которой считывается информация, подается на адресную шину;
3) ОЗУ отпирается путем подачи соответствующего сигнала на линию выбора кристалла;
4) через промежуток времени, необходимый для передачи информации на шину вывода данных, производится считывание искомых М бит с шины вывода.
Режим "Запись" аналогичен режиму "Считывание", с той лишь разницей, что линия считывания/запись должна быть переведена, в состояние "Запись" только после выдачи адреса через промежуток времени, достаточный для прохождения сигнала через память.
Для ввода М бит информации в память выполняется последовательность операций:
1) адрес, по которому должна, быть записана информация, подается на адресную шину;
2) ОЗУ отпирается соответствующим сигналом, подаваемым на линию выбора кристалла;
3) линия считывания/запись переводится в состояние «Запись»;
4) записываемые М бит информации подаются на шину ввода данных, откуда они записываются в память.