Stfw.RuПо функциональному назначению: сверхоперативная, оперативная, постоянная, буферная. Сверхоперативная и оперативная память предназначены для записи, хранения и считывания изменяемой информации (операндов, промежуточных результатов вычислений и т. п.). Принципиальных различий между сверхоперативной и оперативной памятью нет. Конструктивно оперативное ЗУ (ОЗУ) обычно выполняется в виде отдельного функционально и конструктивно законченного модуля, который подключается к интерфейсу [19]. Сверхоперативным ЗУ (СОЗУ) обычно называют регистры, конструктивно встроенные в МП БИС, например РОН БИС АУ (см. § 1.2). Время обращения к СОЗУ, как правило, не превышает одного такта работы МП. Поэтому при составлении программ стремятся максимально использовать СОЗУ, емкость которого из-за ограниченных размеров кристалла невелика (8 - 16 регистров). При отключении питания содержимое ОЗУ и СОЗУ теряется.
Для сохранения содержимого памяти при отключенном питании используют постоянное ЗУ (ПЗУ), которое предназначено-для хранения и считывания неизменяемой во время работы МПУ информации. В зависимости от способа записи информации различают: ПЗУ, программируемые маской, однократно программируемые пользователем (ППЗУ) и ПЗУ с многократной перезаписью информации, или репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ) [4]. Первый тип ПЗУ используется при массовом производстве универсальных микро-ЭВМ, система команд которых не (изменяется. При разработке специализированных МПУ применяются ППЗУ и. РПЗУ, причем РПЗУ может применяться, например, на этапе отладки программы, когда вносится много изменений. Отлаженная программа записывается в ППЗУ и совместно с аппаратными, средствами представляет собой опытный образец разрабатываемого МПУ. Программирование ППЗУ осуществляется пережиганием, металлических или поликристаллических плавких вставок [4, 110].
Пережигание происходит при подаче импульсов напряжения соответствующей амплитуды и длительности на программирующие входы ППЗУ. В табл. 1.4 приведены режимы программирования наиболее распространенных биполярных ППЗУ.
Устройства, с помощью которых осуществляется запись (информации в ППЗУ, называются программаторами. В последнее время разработаны программаторы, работающие в автономном режиме или совместно с управляющей микро-ЭВМ [20].
Таблица 1.4
Серия ППЗУ Амплитуда программирующих имнуль-сов, В Длительность импульсов,
МКС Длительность цикла про-граммирования, с Скважность импульсов
К541РТ1 (4,5-12)+0,5
(2,4-4,5)±0,5 1-8 0,5 2
КР556РТ5 5±0,5, 12,5+0,5; 25 - 100 0,25-1 10
Репрограммируемые ПЗУ выпускаются двух типов: с электрическим и ультрафиолетовым стиранием информации. Оба типа РПЗУ выполняются на основе МДП-структур. В первом случае запись информации осуществляется подачей программирующих импульсов, амплитуда которых в несколько раз превышает напря-жение питания. Стирание информации происходит при подаче импульсов напряжения обратной полярности. Во втором случае для стирания информации матрица РПЗУ облучается ультрафиолетовым излучением в течение 30 - 60 мин. Несмотря на очевидные преимущества перед ППЗУ, РПЗУ пока не находят широкого при-менения в МПУ обработки радиотехнических сигналов. Основной причиной этого является их невысокое быстродействие (время выборки составляет сотни наносекунд - единицы микросекунд).
Важной разновидностью ПЗУ являются программируемые логические матрицы (ПЛМ), которые могут быть запрограммированы в виде различных комбинаций, реализующих логические функции входных сигналов. Конструктивно модули ПЗУ выполняются а виде ФЯ и подключаются к общей магистрали.
Буферные ЗУ представляют собой ОЗУ, выполняющие функции согласования между двумя устройствами, например между периферийным устройством и памятью МПУ; между двумя ЗУ, работающими с различным быстродействием и т. п. Пример использования буферного ЗУ для согласования быстродействия РЛС и маг-нитного накопителя рассмотрен в § 2.1.
По принципу хранения информации: статические и динамические. В статических ЗУ для хранения каждого бита информации используется отдельный триггер. В динамических ЗУ один бит информации хранится в виде заряда паразитной емкости затвор - лодложка. С течением времени напряжение заряда емкости снижается и может стать меньше допустимого значения. Во избежание этого необходима периодическая подзарядка (регенерация) содержимого ОЗУ. Для динамических ЗУ характерно более низкое быстродействие, обусловленное постоянной цепи заряда - разряда емкости, и большая информационная емкость. Для хранения одного бита информации в динамическом ЗУ требуется 1 - 3 транзистора вместо 6 - 8 транзисторов у статического ЗУ.
По функционально-технологическому принципу: на биполярные (ТТЛШ, И2Л, И3Л, ЭСЛ) и МОП («МОП, КМОП, рМОП). Биполярные ЗУ характеризуются высоким быстродействием (единицы - десятки наносекунд) и соответственно большей потребляемой мощностью; МОП ЗУ обладают большей плотностью размещения, но меньшим быстродействием при меньшей мощности потребления; КМОП БИС могут также сохранять информацию при пониженном напряжении питания, например КР537РУЗ сохраняет информацию при снижении напряжения питания до 1,3 В (номинальное значение 5 В).
Кроме перечисленных выше признаков полупроводниковая память может также классифицироваться по способу организации обмена информацией: с произвольной выборкой и с последовательным обращением; по конструктивной реализации: на встроенную в кристалл МП, реализованную в виде отдельной БИС, вы-полненную в !виде ФЯ или блока. В качестве признаков классификации могут быть также использованы следующие характеристики ЗУ: емкость памяти, разрядность слова, время выборки, потребляемая мощность и др. В табл. 1.5 приведены основные характеристики наиболее распространенных типов полупроводниковой памяти.
Таблица 1.5
Тип микросхемы Емкость, бнт Организация БИС Время выбор-ки, НС Потребляемая мощность, Вт Напряжение питания, В Тип корпуса Функционально-технологический принцип реализации
ОЗУ
КР132РУ6А 16К 16КХ1 75 0,5 5 2104.18 - 1 лМОП
КМ132РУ8А 4К 1КХ4 60 0,9 5 2104.18 - 1 «МОП
К155РУ7 1К 1КХ1 60 0,8 5 238.16 - 2 ТТЛ
КР537РУЗА 4К 4КХ1 320 0,16 5 2107.18 - 4 кмоп
КР537РУ8А 16К 2КХ8 220 0,2 5 239.24 - 2 кмоп
К500РУ415А 1К 1КХ1 20 0,7 -5,2 238.16 - 2 эсл
К500РУ470 4К 4КХ1 35 0,93 -5,2 2107.18 - 3 эсл
КР541РУ1А 4К 4КХ1 120 0,45 5 2107.18 - 1 иил
КР541РУ2 4К 1КХ4 120 0,5 5 427.18 - 1 иил
КР541РУЗ 16К 16КХ1 150 0,57 5 2118.20 - 1 иил
КР541РУ31 8К 8КХ1 150 0,52 5 2118.20 - 1 ииил
К565РУ5Б 64К 64КХ1 230 0,25 5 2103.16 - 5 пМОП
ПЗУ
К596РЕ1 64К 8КХ8 350 0,8 5 4131.24 - 3 ТТЛ
КА596РЕ2 1М 64КХ16 450 1,1 5 42-контактный ТТЛ
КР568РЕЗ 128К 16КХ8 800 0,3 5 2121.28 - 3 nМОП
К555РЕ4 16К 2КХ8 100 0,45 5 239.24 - 2 ттлш
ППЗУ
К541РТ1 1К 256X4 80 0,4 5 402.16 - 21 иил
КР556РТ5 4К 512X8 80 1,0 5 239.24 - 2 ттлш
КР556РТ15 8К 2КХ4 60 0,74 5 2104.18 - 5 ттлш
КР556РТ16 64К 8КХ8 85 1,0 5 239.24 - 5 ттлш
КР556РТ18 16К 2КХ8 60 0,95 5 239.24 - 2 ттлш
РПЗУ
К573РФЗ 64К 4КХ16 450 0,45 5 210Б.24 - 5 «МОП
К573РФ4 64К 8КХ8 500 0,7 5,12 2121.28 - 4 «МОП
К573РФ6А 64К 8КХ8 300 0,87 5,12 2121.28 - 6.04 пМОП
Для построения ЗУ большего объема и разрядности отдельные БИС памяти могут объединяться с целью наращивания разрядности и емкости памяти. Структурные схемы таких ЗУ показаны на рис 1.5. Для увеличения разрядности слов объединяются информационные выводы БИС (рис. 1.5,а). Для наращивания числа адресуемых слов в качестве управляющих сигналов используются сигналы «Выборка кристалла» (ВК), осуществляющие подключение выходов БИС к шине данных (рис. 1.5,6). При разработке модулей памяти используются оба способа наращивания ЗУ.
1.5. Структурные схемы ОЗУ с объединением информационных выводов ((о) и наращиванием числа адресуемых слов (б)
1.6. Функциональная схема модуля ОЗУ емкостью 4КХ16
Подключение ЗУ к общей магистрали осуществляется с помощью схемы внутримодульного интерфейса. На рис. 1.6 показана функциональная схема модуля ЗУ емкостью 4КХ16, реализованная на статических ОЗУ типа КР537РУ2 [21]. Модуль состоит из двух блоков емкостью 4КХ8, реализованных на восьми микросхемах. Внутримодульный интерфейс выполнен на микросхемах D17, D18 типа К588ИР1, D19, D20 магистрального приемопередатчика (МОП) типа К588ВА1 и D21 контроллера ЗУ (КЗУ) типа К588ВГ2. Контроллер ЗУ обеспечивает сопряжение блоков статических ОЗУ с унифицированным межмодульным интерфейсом типа «общая шина». Этот модуль ОЗУ может использоваться совместно с процессором, рассмотренным в примере 1.2. Назначение сигнальных проводов магистрали показано в табл. 1.3.
Разряды ДА1 - ДА12 кода адреса используются для выборки необходимой ячейки памяти. Через МБР они поступают на адресные входы ОЗУ. Гри разряда кода адреса (ДА13 - ДА15) КЗУ используются для подключения одного из восьми модулей к магистрали. Адрес каждого модуля определяется выводами А13 - А15 КЗУ, которые подключаются к общей шине или шине питания. При совпадении кода ДА13 - ДА15 с кодом А13 - А15 КЗУ формирует сигналы ВКО, ВК.1, обеспечивающие подключение информационных выводов блоков 1 и 2 ОЗУ к магистрали данных через МПП (D19, D20). К выводам «Задержка чтения» (ЗДЧ) и «Задержка записи» (ЗДЗ) КЗУ подключаются RС-цепочки, которые определяют задержку выдачи сигнала СИП относительно сигналов ВКО, ВК1 при считывании или записи данных в модуле ОЗУ. Параметры RC-цепочек выбирают такими, чтобы при наличии сигнала «Ввод» О сигнал СИП-0 не опережал выдачу информации из модуля ОЗУ на магистраль данных, а при наличии сигнала «Вывод»-0 гарантировалась запись информации в ОЗУ. К одному контроллеру ЗУ может быть подключено до восьми модулей ОЗУ.
Модуль ОЗУ имеет следующие параметры: длительность цикла ввода или вывода около 0,8 мкс, мощность потребления: при частоте обращения 1 МГц не более 250 мВт, в режиме хранения не более 8 мВт. Параметры модуля могут быть изменены при использовании других микросхем ОЗУ (см. табл. 1.5). Так, при использовании БИС КР537РУ8А для построения модуля ОЗУ емкостью 4КХ16 потребуется всего 4 микросхемы вместо 16 микросхем КР537РУ2. При использовании биполярных ОЗУ уменьшается время выборки, но увеличивается потребляемая мощность.
