Реферат на тему:
Мікросхеми пам’яті, ОЗП і ПЗП.
План.
1. Мікросхеми пам’яті
2. ОЗП і ПЗП.
Мікросхеми пам’яті
Перевага пам’яті, зображеної на рис. 13, полягає в тому, що подібна
структура застосовна при розробці пам’яті великого обсягу. Ми намалювали
схему 4×3 (для 4 слів по 3 біти кожне). Щоб розширити її до розмірів
4×8, потрібно додати ще 5 стовпчиків тригерів по 4 тригери в кожної, а
також 5 вхідні і 5 вихідних ліній. Щоб перейти від розміру 4×3 до
розміру 8×3, ми повинні додати ще чотири ряди тригерів але три тригери в
кожному, а також адресну лінію А2. При такій структурі число слів у
пам’яті повинне бути ступенем двійки для максимальної ефективності, а
число битов у слові може бути кожним.
Оскільки технологія виготовлення інтегральних схем добре підходить для
виробництва мікросхем із внутрішньою структурою повторюваної плоскої
поверхні, мікросхеми пам’яті є ідеальним застосуванням для цього. З
розвитком технології число битов, яких можна вмістити в одній
мікросхемі, постійно збільшується. З появою більших мікросхем маленькі
мікросхеми не завжди застарівають через компроміси між перевагами
ємності, швидкості, потужності та ціни. Звичйно самі більші сучасні
мікросхеми користуються величезним попитом отже, коштують набагато
дорожче за 1 біт, чим мікросхеми невеликого розміру.
При будь-якому обсязі пам’яті існує кілька різних способів организації
мікросхеми. На рис. 15 показані дві можливі структури мікросхеми в 4
Мбит: 512 Кх8 і 4096 Kxl. (Розміри мікросхем пам’яті звичайно даються в
бітах, а не в байтах, тому тут ми будемо дотримуватися цих вимог) На
рис.15, а можна бачити 19 адресних ліній для звертання до одному з
байтів і 8 ліній даних для завантаження або зберігання обраного байта.
Зробимо невелике зауваження із приводу термінології. На одних виходах
високу напругц викликає яка-небудь дія, на інші – низьке напруга.
Щоб уникнути плутанини, ми будемо вживати термін “встановилння сигналу”,
коли викликається якась дія, замість того щоб говорити, що напруга
підвищується або знижується. Таким чином, для одних висновків установка
сигналу значить установку на 1, а для інших – установку на 0.
Назви висновків, котрі встановлюються на 0, містять зверху риску.
Рис. 15. Два способи організації пам’яті обсягом 4 Мбит.
Сигнал CS установлюється на 1,а сигнал CS – на 0. Протилежний термін –
“скинути”.
Оскільки звичайно комп’ютер мстить багато мікросхем пам’яті, потрібний
сигнал для вибору необхідної микросхеми, такий, щоб потрібна нам
мікросхема реагувала на виклик, а інші немає.
Сигнал СS (Chіp Select – вибір елемента пам’яті) використається саме для
цієї мети. Він установлюється, щоб запустити мікросхему. Крім того,
потрібний спосіб відмінності зчитування від запису. Сигнал WE (Wrіte
Enable – дозвіл запису) використається для вказівки того, що дані
повинні записуватися, а не считуватись. Нарешті, сигнал ОЕ (Output
Enable – дозвіл видачі вихідних сигналів) установлюється для видачі
вихідних сигналів. Коли цього сигналу немає, вихід відєднаний від іншої
частини схеми.
На мал. 15, 6 використається інша схема адресації. Мікросхема
представляє собою матрицю 2048×2048 однобітних з, що становить 4 Мбит.
Щоб звернутися до мікросхеми, спочатку потрібно вибрати рядок. Для цього
11-бітний номер цього рядка подається на адресні висновки. Потім
установлюється сигнал RAS (Row Address Strobe – строб адреси рядка).
Після цього на адресні виходи подається номер стовпця й установлюється
сигнал CAS (Column Address Strobe – строб адреси стовпця). Мікросхема
реагує на сигнал, приймаючи або видаючи 1 біт даних.
Більші мікросхеми пам’яті часто виробляються у вигляді матриць mxn,
звернення до яких відбувається по рядку й стовпцю. Така організація
пам’яті скорочує число необхідних висновків, але, з іншого боку,
сповільнює звертання до мікросхеми, оскільки потрібно два цикли
адресації: один для рядка, а іншої для стовпця. Щоб прискорити цей
процес, у деяких мікросхемах можна викликати адресу ряду, а потім кілька
адрес стовпців для доступу до послідовним бітам ряду.
Багато років тому самі більші мікросхеми пам’яті звичайно були
влаштовані так, як показано на рис. 15, б. Оскільки слова виросли від 8
до 32 битов і вище, використовувати подібні мікросхеми стало незручно.
Щоб з мікросхем 4096 Kxl побудувати пам’ять із 32-бітними словами,
потрібно 32 мікросхеми, що працюють паралельно. Ці 32 мікросхеми мають
загальний обєм, 16 Мбайт.
Якщо використати мікросхеми 512 Кх8, то буде потрібно всього 4
мікросхеми, але при цьому обсяг пам’яті буде становити 2 Мбайт. Щоб
уникнути наявності 32 мікросхем, більшість виробників випускають
сімейства мікросхем з довжиною слів 1,4,8 і 16 битов.
ОЗП та ПЗП.
Всі види пам’яті, які ми розглядали дотепер , мають одну загальну
властивість: в них можна записувати інформацію та зчитувати її. Така
пам’ять називается ОЗП (оперативний запам’ятовувальний пристрій). Існує
два типи ОЗП: статичне й динамічне. Статичне ОЗП конструюється з
використанням D-тригерів. Інформація в ОЗП зберігається протягом усього
часу, поки до нього подається живлення. Статичне ОЗП працює дуже швидко.
Звичайний час доступу становить кілька наносекунд. Із цієї причини
статичне ОЗП часто використається в якості кэш-памяти другого рівня.
У динамічному ОЗП, навпаки, тригери не використаються. Динамічне ОЗП
являє собою масив ячейок, кожна з яких містить транзистор і конденсатор.
Конденсатори можуть бути зарядженими й разряженими, що дозволяє
зберігати нулі й одиниці. Оскільки електричний заряд має тенденцію
зникати, кожний біт у динамічному ОЗП повинен обновлятися
(перезаряжаться) кожні кілька мілісекунд, щоб запобігти витоку даних.
Оскільки відновлення даних повинна реалізувати зовнішня логіка,
динамічне ОЗП вимагає більш складного сполучення, чим статичне, хоча цей
недолік компенсується більшим обсягом.
Оскільки динамічному ОЗП потрібний тільки 1 транзистор і 1 конденсатор
на біт (статичному ОЗП потрібно в найкращому разі 6 транзисторів на
біт), динамическое ОЗП має дуже високу щільність запису (багато бітів на
одну мікросхему). Із цієї причини основна пам’ять майже завжди будується
на основі динамичних ОЗП. Однак динамічні ОЗП працюють дуже повільно
(час доступу займає десятки наносекунд). Таким чином, сполучення
кеш-пам’яті на основі статичного ОЗП та основної пам’яті на основі
динамічного ОЗП поєднує в собі переваги обох пристроїв.
Існує кілька типів динамічних ОЗП. Найстаріший, – використається, – FPM
(Fast Page Mode – швидкий посторінковий режим). Це ОЗП являє собою
матрицю битов. Апаратне забезпечення представляє адресу рядка, а потім –
адреси стовпців (ми описували цей процес, коли говорили про пристрій
пам’яті, показаному на рис. 15, б).
FPM поступово заміщається EDO (Extended Data Output – пам’ять із
розширними можливостями виходу), що дозволяє звертатися до пам’яті ще до
того, як закінчився попередній обіг. Такий конвеєрний режим не прискорює
доступ до пам’яті, але зате збільшує пропускну здатність, видаючи більше
слів у секунду.
І FPM, і EDO є асинхронними. На відміну від них так зване синхронне
динамічне ОЗП управляється одним синхронізуючим сигналом. Даний пристрій
являє собою гібрид статичного й динамічного ОЗП.
Синхронне динамічне ОЗП часто використається при виробництві кэш-памяті
великого обсягу. Можливо, дана технологія в майбутньому стане поширеною
у виготовленні основної пам’яті.
ОЗП – не єдиний тип мікросхем пам’яті. У багатьох випадках дані повинні
зберігатися, навіть якщо живлення відключене. Більше того, після
установки ні програми, ні дані не повинні змінюватися. Ці вимоги привели
до появи ПЗП (постійних запам’ятовувальних пристроїв), які не дозволяють
змінювати й стирати інформацію, що зберігається в них.
Дані записуються в ПЗП в процесі роботи. Для цього виготовляється
трафарет з певним набором битов, що накладається на фоточутливий
матеріал, а потім відкриті (або закриті) частини поверхні витравлюються.
Єдиний спосіб змінити програму в ПЗП – поміняти целую мікросхему. ПЗП
коштують набагато дешевше ОЗП і тому були випущені програмувальні ПЗУ.
На відміну від звичайних ПЗП, їх можна програмувати в умовах
эксплуатації. Програмовані ПЗП містять масив плаваючих перемичок.
Можна перепалити певну перемичку, якщо вибрати потрібний рядок і
потрібний стовпець, а потім подати високу напругу для досягння певного
виходу мікросхеми.
Наступна розробка цієї лінії – стираєме програмоване ПЗП, яке можна не
тільки програмувати в умовах експлуатації, але й стирати інформацію з
нього. Якщо кварцове вікно в даному ПЗП піддавати впливу сильного
ультрафіолетового світла протягом 15 хвилин, всі біти встановляться на
1.
Якщо потрібно зробити багато змін під час одного етапу проектування,
стираємі ПЗП набагато экономічні, ніж звичайні програмовані ПЗП,
оскільки
їх можна використати багаторазово. Стирання програмованих ПЗП звичайно
влаштоване так само, як статичні ОЗП.
Наступний етап – электронно-перепрограммовувані ПЗП, з якого можна
стирати інформацію, додаючи до нього імпульси, і яке не потрібно для
цього
поміщати в спеціальну камеру, щоб піддати впливу ультрафіолетовых
променів. Крім того, щоб перепрограмувати даний пристрій, його не
потрібно вставляти в спеціальний апарат для програмування, на відміну
від стираемого програмувального ПЗП. Але з іншого боку, самі більші
електрон-
но-перепрограмоаних ПЗП в 64 рази менше звичайних що стирають ПЗП, і
працюють вони у два рази повільніше. Электронно-перепрограмовані ПЗП не
можуть конкурувати з динамічними й статичними ОЗП, оскільки вони
працюють в 10 разів повільніше, їхня обєм в 100 разів менше й вони
коштують набагато дорожче. Вони використаються тільки в тих ситуаціях,
коли необхідне збереження інформації при вимиканні живлення.
Більше сучасний тип электронно-перепрограмованого ПЗП – флэш-па-
м’яти. На відміну від що стираємих ПЗП, що стирається під впливом
ультра-
фіолетових променів, і від электронно-програмованоно ПЗП, що стирається
по байтах, флэш-память стирається й записується блоками. Як і будь-яке
электронно-перепрограмованиий ПЗП, флэш-память можна стирати, не
виймаючи її з мікросхеми. Багато викобників роблять невеликі друковані
плати – флэш-памяті. Вони використаються для зберігання даних.
Основною технічною проблемою в цей момент є те, що флэш-память
зношується після 10 000 стирань, а диски можуть служити роками незалежно
від того, скільки разів вони перезаписувалися. Короткий опис різних
типів пам’яті дане в таблиці 1.
Таблиця 1. Характеристики різних видів пам’яті
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
