Speichergeräte. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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RAM

RAM-Chips basieren auf Bipolar- und MOS-Transistoren. Das Speicherelement im ersten von ihnen ist der einfachste Auslöser, im zweiten ein Auslöser oder ein Kondensator, der auf eine Spannung geladen ist, die einem einzelnen Zustand des Elements entspricht. Bipolare Trigger-Mikroschaltungen haben eine erhebliche Geschwindigkeit und MIS-Mikroschaltungen haben eine größere Speicherkapazität. Darüber hinaus verbrauchen MIS-Mikroschaltungen deutlich weniger Energie.

Ein typisches Beispiel für Trigger-RAM ist ein Parallelregister. Mit vier Bits an gespeicherten Informationen passen alle Komponenten in ein Gehäuse mit 14 Pins, die Zugriff auf alle Ein- und Ausgänge von vier Speicherelementen bieten. Die Organisation des Speichers in Form separater Register wird beim Erstellen von RAM mit geringer Kapazität verwendet.

Mit zunehmender RAM-Kapazität entsteht bei einer begrenzten Anzahl von Pins im Gehäuse das Problem des Zugriffs auf jedes Speicherelement. Dieses Problem wird mit Hilfe der Adressorganisation des Speichers mithilfe eines Adresscode-Decoders gelöst. Wie bereits erwähnt, entschlüsselt ein Decoder mit n Adresseingängen 2ⁿ Zustände. Somit ist es möglich, mit vier Eingängen den Zugriff auf 16 Speicherelemente mit 10 bis 1024 Elementen zu organisieren.

Ein Speichergerät vom Adresstyp besteht aus drei Hauptblöcken: einem Array von Speicherelementen (Akkumulator), einem Adressabrufblock (Adressdecoder) und einem Steuerblock.

Betrachten Sie den Zweck und die Interaktion dieser Blöcke am Beispiel eines 64-Bit-RAM mit einer Adressabtastorganisation von 16 Vier-Bit-Wörtern (16 Wörter x 4 Bit = 64 Bit).

Ein bedingtes Bild und ein Funktionsdiagramm einer solchen Mikroschaltung sind in Abbildung 1, a dargestellt. Das Speicherarray besteht aus 16 Vier-Bit-Triggerketten. Mit dem Signal V=0 geht einer der der eingestellten Adresse A1-A4 entsprechenden Ketten in Betrieb und seine Signale werden den Eingängen des UND-Glieds (7-10) zugeführt. Bei einem V-1-Signal sind alle DC-Ausgänge niedrig und daher sind alle Trigger an den Ausgangsbussen des Antriebs deaktiviert. Wenn V=0 und W=0, empfängt die ausgewählte Kette Informationssignaleingänge (D0–D4) und Element 1 erzeugt ein Aufzeichnungssignal. Wenn in diesem Modus Informationen am RAM-Eingang geändert werden, werden die Informationen im angegebenen Wort des Arrays überschrieben. Bei den Signalen V=1 und W=0 gelangen die Eingangsinformationen unter Umgehung des Trigger-Arrays direkt zum Ausgang des Mikroschaltkreises (der Decoder wählt keinen der Schaltkreise aus). Und schließlich, wenn V=1 und W=1, ist der Betrieb des Decoders, des Knotens, der das „Record“-Signal erzeugt, und der Eingabeelemente AND verboten.

Fig. 1

Somit stellt die Steuereinheit (zehn Elemente Und) den Betrieb des RAM in den folgenden Modi sicher: Schreiben, Lesen, End-to-End-Übertragung, Informationsspeicherung.

Die Ausgangs-UND-Gatter sind Open-Collector-Gatter, wodurch die Q-Ausgänge mehrerer RAM-Chips miteinander verbunden werden können. In diesem Fall wird die Kapazität des RAM erhöht – zwei Mikroschaltungen – 32 Wörter, drei – 48 usw.

Die Adresssteuerung A1-A4, die Informationseingänge D1-D4 und der Ausgang Q1-Q4 aller Mikroschaltungen sind zu gemeinsamen Bussen zusammengefasst, und die Auswahl des Arbeitsarrays erfolgt durch einen zusätzlichen Decoder für die Eingänge V und W. So funktioniert der K155RU2 Mikroschaltung ist aufgebaut, Abbildung 1,b.

Reis. 2 (zum Vergrößern anklicken)

Beim Entwurf eines RAM mit einer Kapazität von Hunderttausenden Bits in einem Gehäuse ist es schwierig, Decoder mit einer solchen Anzahl an Ausgängen zu erstellen. Sie wurden beim Aufbau von Matrixakkumulatoren überwunden, bei denen jedes Speicherelement nicht entlang eines Busses, sondern entlang zweier (in Zeilen und Spalten) abgetastet wird. Das Funktionsdiagramm eines solchen RAM mit einer Kapazität von 256 Bit ist in Abbildung 2 dargestellt. Zur Auswahl von 256 Zellen sind acht Adresseingänge erforderlich. Sie sind in zwei Quadrupel aufgeteilt, die jeweils den Decoder für 16 Positionen steuern. Für jede Kombination der Signale A1–A8 befinden sich die Einheitswerte der Signale auf dem Zeilenbus und dem Spaltenbus in nur einem Speicherelement. Nur dieses Element nimmt die Steuersignale wahr, die über die gemeinsamen Busse laufen: Chip Select CS (Chip Select), Bitbus 1, Bitbus 0. Eine Analyse der logischen Struktur der lokalen Steuereinheit (drei UND-Elemente) ermöglicht die Kompilierung eine Tabelle der Betriebsmodi dieses RAM.

Der RAM-Ausgangsverstärker befindet sich im Modus zum Aufzeichnen und Speichern von Informationen im dritten Zustand (Zustand mit hohem Widerstand), wodurch die Speichermenge auf die gleiche Weise wie beim K155RU2-Chip erhöht werden kann.

Die Pinbelegung der Mikroschaltungen K176RU2 und 1K561RU2 (RAMs mit einer solchen Struktur werden gemäß der CMDP-Technologie hergestellt) ist in Abbildung 2, b dargestellt. Bei deren Verwendung ist zu beachten, dass die Informationen zur Adresse (A1-A8) und Informationseingänge muss sich bei einem hohen Pegel des CS-Signals, wie im Aufnahmemodus, und im Lesemodus ändern. Andernfalls werden die zuvor aufgezeichneten Informationen zerstört. Die Änderung der Informationen sollte mindestens 0,1 µs vor Beginn des CS= durchgeführt werden 0-Signal bzw. frühestens 0,5 µs nach dessen Ende.

ROM

Permanente Speicher ermöglichen nur das Lesen der darin eingegebenen Informationen. Das ROM enthält ein voreingestelltes m-Bit-Wort für jede n-Bit-Adresse. Somit sind ROMs Konverter des Adresscodes in einen Wortcode, also ein kombinatorisches System mit n Eingängen und m Ausgängen.

Ein ROM-Laufwerk wird normalerweise als System von zueinander senkrechten Bussen implementiert, an deren Schnittpunkten entweder ein Element vorhanden ist (logisch 1) oder nicht vorhanden ist (logisch 0), das die entsprechenden horizontalen und vertikalen Busse verbindet. Wörter werden auf die gleiche Weise wie im RAM mithilfe eines Decoders abgetastet. Die Ausgangstransistoren von Verstärkern können Open-Collector- oder Third-State-Transistoren sein. Dann wird mit einem Strobe-Signal V = 1 die Mikroschaltung vom Ausgangsbus getrennt, was eine Vergrößerung des Speichers durch einfache Kombination der Ausgänge der ROM-Mikroschaltungen ermöglicht.

Derzeit wird eine große Menge an ROM oder nichtflüchtigem Speicher produziert, sowohl serieller als auch paralleler Art. In diesem Artikel werde ich nur über parallele ROMs sprechen, da ich über serielle ROMs wie I². Betrachten Sie ein einmalig programmierbares ROM k155re3. Seine Informationskapazität beträgt 256 Bit, die Organisation beträgt 32x8. Bei diesen ROMs ist das Speicherelement ein Bipolartransistor mit einem brennbaren Jumper. Beim Programmieren in einer Zelle, in die 0 geschrieben werden soll, wird ein Stromimpuls durch den Transistor geleitet, der ausreicht, um den Jumper zu zerstören.

Chip K573RF6 ROM mit UV-Löschung, Speichergröße 64Kbit Organisation 8192x8. Der Mikroschaltkreis hat ein Fenster in seinem Gehäuse, das beim Löschen mit ultraviolettem Licht verwendet wird. Nach dem Löschen wird dieses Fenster mit einer lichtundurchlässigen Folie verschlossen. Nach dem Löschen befinden sich alle Zellen in einem logischen Eins-Zustand. Die Mikroschaltung arbeitet im Programmiermodus, wenn die Versorgungsspannung 25 Volt beträgt und die Eingangsspannung -OE hoch ist. Um Informationen zu schreiben, müssen Sie ein Datenbyte an die Datenausgänge senden. Adresssignale und Datensignale haben TTL-Pegel. Beim Setzen der Adress- und Eingangsinformationen wird am Eingang -CE / PGM ein Programmierimpuls mit TTL-Pegel und einer Dauer von 50 ms angelegt. Für jedes zu schreibende Informationsbyte wird ein Programmierimpuls gegeben. Nach dem Programmieren jeder Zelle muss überprüft werden, ob sie richtig programmiert ist. Stimmt das aus dem ROM gelesene Byte nicht mit dem geschriebenen überein, so muss der Programmiervorgang für diese Zelle wiederholt werden.

Autor: -=GiG=-, gig@sibmail; Veröffentlichung: cxem.net

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