60. Цифровые запоминающие устройства

Цифровые запоминающие устройства (ЗУ) предназначены для записи, хранения и выдачи информации, представленной в виде цифрового кода.

В составе микропроцессорных систем выделяют следующие типы памяти:

– регистровая память или сверхоперативное запоминающее устройство (СОЗУ) представляет собой совокупность регистров общего назначения. Обращение к СОЗУ не требует от микропроцессора выставления адреса на адресную шину при считывании и записи информации, поэтому операции с этим типом памяти являются наиболее быстродействующими.

– кэш-память – это оперативное ОЗУ статического типа емкостью 1–64 Кбайт, встроенное непосредственно в микропроцессор. Кэш-память работает на тактовой частоте процессора. В моделях i386, i486 кэш-память – общая для данных и команд, в Pentium кэш-память состоит из двух блоков – отдельно для команд и данных.

– оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) – устройства памяти цифровой информации, объединенные со схемами управления, обеспечивающие режимы записи, хранения и считывания информации в процессе ее обработки. Оперативная память является энергозависимой, так как записанная в ней информация теряется при отключении питания.

Оперативные запоминающие устройства подразделяются на статические (SRAM) и динамические (DRAM).

– постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM) – устройства памяти, содержащие информацию, которая не должна изменяться в процессе выполнения программы. Эта информация заносится в ПЗУ при изготовлении или на этапе его программирования в программаторе, и в процессе работы микропроцессорной системы может только считываться. Постоянная память используется для хранения таблиц, констант, кодов команд программ, стандартных подпрограмм, например, подпрограмм BIOS, DOS. БИС ПЗУ являются энергонезависимыми.

Постоянные запоминающие устройства делятся на масочные (МПЗУ), однократно программируемые (ППЗУ или PROM) и репрограммируемые, которые в свою очередь подразделяются на РПЗУ с электрическим программированием и ультрафиолетовым стиранием (РПЗУ УФ или EPROM), с электрическим программированием и электрическим стиранием информации (РПЗУ ЭС или EEPROM).

– внешняя память реализуется в виде накопителей со сменными и постоянными носителями: на жестких и гибких магнитных дисках, стримерах, оптических и лазерных компакт-дисках (CD-ROM). Устройства памяти этого типа характеризуются самой малой скоростью обмена информацией, однако обладают наибольшей емкостью.

– специализированные виды памяти, характерные для некоторых специфических архитектур (многопортовые, ассоциативные, видеопамять и др.).

61. Классификация запоминающих устройств по технологии выполнения и по способу обращения к массиву памяти. Основные параметры зу

По технологии выполнения полупроводниковые ЗУ можно разделить на следующие виды:

– на основе биполярных структур, использующих схемотехнику ТТЛ, ЭСЛ и др.;

– на основе полевых транзисторов с изолированным затвором: -МОП,-МОП и КМОП;

– на основе приборов с зарядовой связью.

Независимо от технологии изготовления ЗУ уровни их входных и выходных сигналов обычно приводятся к уровням стандартных серий элементов ТТЛ, ЭСЛ или КМОП. Для использования в РПЗУ разработаны специальные структуры:

– с лавинной инжекцией заряда и плавающим затвором, которые применяются в РПЗУ УФ;

– со структурой металл–нитрид кремния–оксид кремния–полупроводник (МНОП), которые используются в РПЗУ с электрическим стиранием.

По способу обращения к массиву памяти все ЗУ делятся на адресные и безадресные (ассоциативные). Большинство видов ЗУ относятся к адресным ЗУ, в которых обращение к элементам памяти производится по их физическим координатам, задаваемых внешним двоичным кодом-адресом. Адресные ЗУ бывают следующих типов:

– с произвольным обращением, которые допускают любой порядок следования адресов;

– с последовательным обращением, в которых выборка элементов памяти возможна только в порядке возрастания или убывания адресов (обычно такие ЗУ выполняются на регистрах сдвига).

Ассоциативный доступ реализует поиск информации по некоторому признаку, а не по ее расположению в памяти (адресу или месту в очереди). В наиболее полной версии все хранимые в памяти слова одновременно проверяются на соответствие признаку, например, на совпадении определенных полей слов (тегов – от англ. tag) с признаком, задаваемым входным словом (теговым адресом). На выход выдаются слова, удовлетворяющие признаку.

К основным параметрам запоминающих устройств относятся:

– разрядность данных определяет число разрядов ячейки памяти;

– число слов определяет число адресов слов в накопителе ЗУ;

– информационная емкость – максимально возможный объем хранимой информации в битах.

– быстродействие ЗУ оценивают временем считывания, записи, длительностями циклов чтения/записи и др.;

– время считывания – интервал между моментами появления сигнала чтения и слова на выходе ЗУ;

– время записи – интервал после появления сигнала записи, достаточный для установления запоминающей ячейки в состояние, задаваемое входным словом.

– цикл памяти – минимально допустимый интервал между последовательными повторными операциями чтения или записи.