1.4.1 Оперативное запоминающее устройство

ОЗУ предназначены для использования в условиях, когда необходимо выбирать и обновлять информацию в высоком темпе работы процессора цифрового устройства. Используется для хранения быстроизменяющихся данных. Практически все типы ОЗУ являются энергозависимыми. Информация в ОЗУ теряется даже при кратковременном падении напряжения питания ниже определенной величины.

ОЗУ имеет 3 режима работы:

-режим хранения

-режим чтения

-режим записи

В режиме чтения и записи ОЗУ должно функционировать с высоким быстродействием. Все ОЗУ подразделяются на:

-статические ОЗУ

-динамические ОЗУ

Статическое ОЗУ основано на триггере (на транзисторных каскадах). Достоинство – нет цикла регенерации. Недостаток – большая площадь элемента памяти, невысокая скорость цикла записи и чтения.

Статическое озу на биполярных и полевых транзисторах

Динамические запоминающие устройства реализуют принцип хранения заряд на емкости. В качестве конденсатора используют барьерную емкость p-n перехода или МДП структуры.

Ячейкой памяти является конденсатор в виде входной емкости МОП транзистора. Память осуществляется путем удержания заряда емкости, соответствующей логической единице в течение нескольких микросекунд. По истечении времени необходимо выполнить перезарядку конденсатора. Отсутствие заряда – логический 0.

П овторная запись данных в ячейку называется регенерацией. Регенерация ячейки памяти таких устройств производится при каждом обращении к ней. Из-за непрерывной природы этого процесса такая память называется динамической.

Устройства динамической памяти снабжены специальными устройствами регенерации. Такие схемы автоматически осуществляют обращение к каждому столбцу памяти с интервалом в несколько десятков микросекунд. При этом ЗУ построены так, что само обращение к столбцу обеспечивает регенерацию его ячеек.

Отличительная особенность – необходимость поддержания заряда. Достоинство – минимальная площадь запоминающего элемента.

Альтернативные виды ОЗУ

Память на приборах с зарядной связью (ППЗС); на пузырьковых магнитных доменах. Ориентированы на принцип последовательного доступа. Имеют невысокое быстродействие, но позволяют создавать память большого объема.

Достоинство ППЗС – сверхмалое потребление энергии. Они очень просты в применении и изготовлении. Но память на ППЗС энергозависима, необходима постоянная регенерация. Но за счет малой величины потребляемой мощности появилась возможность сохранения информации с помощью резервных аккумуляторов мощности, причем на длительное время.

Память на пузырьковых магнитных доменах является энергонезависимой. Размер ячейки памяти намного меньше, чем у динамической и статической, что позволяет изготовлять память большого объема. Но кроме недостатка последовательного доступа, эта память требует большого числа вспомогательных схем.

Стековая память: организация стековой памяти организует безадресное задание операндов. Стек представляет собой группу последовательно пронумерованных регистров или ячеек памяти, снабженных указателем стека, в которую автоматически при записи и считывании устанавливается адрес последней занятой ячейки – вершина стека. При операции занесения в стек слово помещается в следующем по порядку свободную ячейку стека, а при считывании извлекается последнее.

Поступившее в него слово, т.е. реализуется процедура обслуживания типа "последний пришел- первый ушел". Эта процедура при обращении стеку организуется автоматически, т.е. при операции со стеком организуется безадресное задание операндов. Команда не содержит адреса ячейки стека, но содержит адреса ячейки памяти или регистра, откуда слово передается в стек, или куда загружается из стека.

Существует также буферная кэш-память (используется для временного хранения данных и последующей передачи их в ОЗУ или МП, работает на частоте МП). Существует двухуровневая Кэш память. Различные уровни работают с различными частотами (равными 1 и 0,5 частоте МП).