6.2.2. Динамические озу Принцип действия динамических озу

ОЗУ, в которых требуется периодически восстанавливать записанную ранее информацию, называются динамическими (DRAM – Dynamic RAM). В них данные хранятся в виде зарядов емкостей, в качестве которых чаще всего используются небольшие конденсаторы, образованные элементами МОП структур. Наличие заряда на нем соответствует логической единице, отсутствие – логическому нулю. Такое решение позволяет получить очень простой элемент памяти и располагать их очень плотно. Для управления процессом заряда-разряда конденсатора используется ключевой транзистор (один МОП-транзистор на разряд хранимого числа).

Известны конденсаторные запоминающие элементы разной сложности. Чаще всего используются однотранзисторные зарядовые элементы, позволяющие получить запоминающие устройства большой степени интеграции. В них запоминающий конденсатор подключается к линии записи-считывания (ЛЗС) через полевой транзистор, при этом для выборки элементов, с которых осуществляется чтение или куда производится запись информации, используют линии выборки (ЛВ). Ключевой транзистор отключает запоминающий конденсатор от линии записи-считывания или подключает его к ней (рис.6.3).

С ток транзистора не имеет внешнего вывода и образует одну из обкладок запоминающего заряд конденсатора (в качестве запоминающего элемента используется емкость стока). Высокое сопротивление закрытого полевого транзистора ограничивает разрядный ток, поэтому при комнатной температуре заряд сохраняется на достаточном для различения записанной цифры уровне некоторое время, после чего требуется его восстановление (регенерация).

Поступление на затвор через ЛВ потенциала о

Рис.6.3 Запоминающий элемент

ткрывает соответствующий полевой транзистор, через который заряд либо поступает на запоминающий конденсатор, либо стекает с него.

При обращении к запоминающему элементу с линии выборки на затвор подается напряжение, открывающее транзистор и запоминающая емкость подключается к линии записи-считывания. При записи потенциал линии передается на конденсатор, определяя его состояние. Перед считыванием обычно производится подзаряд линии записи-считывания (ее емкости) до половины напряжения питания. Затем подключается конденсатор. При этом потенциал (заряд) конденсатора определит потенциал линии записи-считывания, т. к. произойдет перераспределение заряда между конденсатором С_з и емкостью линии.

Ток, сопровождающий процесс перезарядки конденсатора, служит сигналом для определения записанного в конденсаторе логического уровня.

По возникающему скачку напряжения при подключении конденсатора определяется его состояние. Для этого к линии записи-чтения подключен усилитель-регенератор, представляющий триггерную схему, которая в зависимости от направления скачка напряжения формирует на своем входе-выходе полное напряжение высокого или низкого уровня. Тем самым восстанавливается на емкости полное значение считанного сигнала и, таким образом, происходит регенерация данных в запоминающем элементе. Состояние триггерной схемы определяет сигнал, выводимый в качестве считанной информации.

Восстанавливать заряд (регенерировать) требуется примерно пять раз каждую миллисекунду. Регенерация заключается в чтении содержимого каждой ячейки памяти, определении ячеек, где хранится единица, и перезаписывании ее в этой же ячейке. При этом заряд ячеек, где хранилась единица, восстанавливается, а ячейки с хранящимся в них нулем остаются разряженными. Регенерация требует времени, при этом во время восстановления информации в ячейках считывание из них невозможно. Более дешевые в изготовлении динамические ОЗУ оказываются более дорогими в обслуживании и более медленными, чем статические.