Цифровые запоминающие устройства

Цифровыми запоминающими называют устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде. Запоминающие устройства (ЗУ) классифицируют по назначению, технологии изготовления, способу адресации, способу хранения информации и т.д. По назначению запоминающие устройства подразделяют на оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). ОЗУ обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе ее обработки. ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.

По технологии изготовления ЗУ делятся на биполярные (ТТЛ-, ТТЛШ-, ЭСЛ-, И²Л-технологии) и униполярные (n-МОП, КМОП- и другие технологии).

По способу адресации все ЗУ делятся на адресные и безадресные (ассоциативные). В адресных ЗУ обращение к элементам памяти производится в соответствии с их адресом, задаваемым двоичным кодом. Большинство ЗУ являются адресными. В ассоциативных ЗУ считывание информации осуществляется по ее содержанию и не зависит от физических координат элементов памяти. Ассоциативные ЗУ не имеют входов адресных сигналов.

К основным параметрам ЗУ относятся информационная емкость, потребляемая мощность, время хранения информации, быстродействие и др.

Основой любого ЗУ является матрица памяти (накопитель), которая состоит из n строк. Каждая строка имеет m ячеек памяти, образующих

m-разрядное слово.

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) подразделяются на статические и динамические. В статических ОЗУ запоминающая ячейка представляет собой триггер на биполярных или полевых транзисторах, что определяет потенциальный характер управляющих сигналов и возможность считывания информации без ее разрушения.

ОЗУ динамического типа позволяют реализовать большой объем памяти, но они сложнее в использовании, так как необходимо наличие специальной схемы управления режимами работы. В современных динамических ОЗУ имеются встроенные системы регенерации и синхронизации. Такие ОЗУ по внешним сигналам управления не отличаются от статических ОЗУ.

Рассмотрим в качестве примера некоторые микросхемы ОЗУ (рис. 17.1).

Рис. 17.1. Микросхемы ОЗУ

Выводы микросхем имеют следующие обозначения: CS – выбор микросхемы, A_i – адресные входы, DI_i – информационные входы, DO_i – информационные выходы, W/R – разрешение записи/считывания, RAS – строб адреса строки, CAS – строб адреса столбца, CE –сигнал разрешения.

Микросхема К155РУ2 – это статическое ОЗУ с открытым коллекторным выходом – выполнена на основе ТТЛ-структур емкостью 64 бит. Имеет структуру 16×4, т.е. может хранить 16 слов длиной 4 разряда каждое.

Микросхема К537РУ8 – это статическое ОЗУ объемом 2 Кбайта, выполнена на основе структур КМОП, по входу и выходу совместима с ТТЛ-структурами. Имеет двунаправленную 8-разрядную шину данных, которая используется и для записи, и для считывания информации.

Микросхема К565РУ5 – это динамическое ОЗУ на основе n-МОП-структурами, по входам и выходам совместима с ТТЛ-структурами, имеет организацию 64К×1. Шина адреса работает в мультиплексном режиме.

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) можно разделить на следующие группы:

· программируемые при изготовлении (обозначают как ПЗУ или ROM);

· с однократным программированием, позволяющим пользователю однократно изменить состояние матрицы памяти электрическим путем по заданной программе (обозначаются как ППЗУ или PROM);

· перепрограммируемые (репрограммируемые), с возможностью многократного электрического перепрограммирования, с электрическим или ультрафиолетовым стиранием информации (обозначают как РПЗУ или RPROM).

Приведем некоторые характеристики ПЗУ (табл. 17.1).

Таблица 17.1

Промышленность выпускает большое количество микросхем ПЗУ. Приведем для примера две микросхемы ПЗУ (рис. 17.2). На схемах использованы следующие обозначения: A_i – адресные входы; D_i – информационные выходы; CS – выбор микросхемы; CE – разрешение входа.

Рис. 17.2. Микросхемы ПЗУ

Микросхема К573РФ5 – это репрограммируемое ПЗУ (РПЗУ) с ультрафиолетовым стиранием, имеющее структуру 2К×8. По входу и выходу эта микросхема совместима с ТТЛ-структурами. Микросхема К556РТ5 – это однократно программируемая ПЗУ, выполнена на основе ТТЛШ-структур, по выходу совместима с ТТЛ-структурами, имеющая структуру 512 бит×8.