.Классификация зу

Для классификации ЗУ важнейшим признаком является способность доступа к данным. При адресном доступе код на адресном входе указывает ячейку, с которой ведётся обмен. Все ячейки адресной памяти в момент обращения равнодоступны. Эти ЗУ наиболее разработаны, и другие виды памяти часто строят на основе адресной с соответствующими модефикациями.

Адресные ЗУ делятся на RAM и ROM. Русские синонимы термина RAM: ОЗУ (оперативные ЗУ) или ЗУПВ (ЗУ с произвольной выборкой). Оперативные ЗУ хранят данные, участвующие в обмене при исполнении текущей программы, которые могут быть изменены в произвольный момент времени. ОЗУ, как правило, не обладают энергонезависимостью.

В РОМ (русский эквивалент – ПЗУ, т. е. постоянные ЗУ) содержимое либо вообще не изменяется, либо изменяется, но редко и в специальном режиме. Для рабочего режима это «память только для чтения».

RAM делятся на статические и динамические. В первом варианте запоминающими элементами являются триггеры, сохраняющие своё состояние пока на схему подаётся питание и нет новой записи данных. Во втором варианте данные хранятся в виде зарядов конденсаторов, образуемых элементами МОП-структур. Саморазряд конденсаторов ведёт к разрушению данных, поэтому они должны периодически (каждые несколько миллисекунд) регенерироваться. В то же время плотность упаковки динамических элементов памяти в несколько раз превышает плотность упаковки, достижимую в статических RAM.

Регенерация данных в динамических ЗУ осуществляется с помощью специальных контроллеров. Разработаны также ЗУ с динамическими запоминающими элементами, имеющие внутреннюю встроенную систему регенерации, у которых внешнее поведение относительно управляющих сигналов становится аналогичным поведению статических ЗУ. Такие ЗУ называютквазистатическими.

Статические ЗУ называются SRAM, а динамические – DRAM.

Статические ОЗУ разделяются на асинхронные, тактируемые и синхронные. В асинхронных сигналы управления могут задаваться как импульсами, так и уровнями. Например, сигнал разрешения работы может оставаться неизменным и разрешающим на протяжении многих циклов обращения к памяти. В тактируемых ЗУ некоторые сигналы обязательно должны быть импульсными, например, сигнал разрешения работы  в каждом цикле обращения к памяти должен переходить из пассивного состояния в активное (должен формироваться фронт этого сигнала в каждом цикле). Этот тип ЗУ часто называют синхронными. Здесь использован термин «тактируемые», чтобы «освободить» термин «синхронные» для новых типов ЗУ, в которых организован конвейерный тракт передачи информации, синхронизируемый от тактовой системы процессора, что даёт повышение темпа передач в несколько раз. Это играет важную роль в повышении быстродействия динамических ЗУ (вариант SDRAM). В более современных ЗУ организован конвейерный тракт передачи данных, синхронизируемый от тактовой частоты процессора, что даёт повышение темпа передачи данных в несколько раз.

Динамические ЗУ характеризуются наибольшей информационной ёмкостью и невысокой стоимостью, поэтому они используются как основная память вычислительных устройств. Поскольку от этой памяти требуется высокое быстродействие, разработаны многочисленные архитектуры повышенного быстродействия.

Статические ЗУ заметно дороже динамических и приблизительно во столько же раз меньше по информационной ёмкости. Их достоинством является высокое быстродействие, а основной областью использования – схемы КЭШ-памяти.

Запоминающие устройства можно разделить на;

· адресуемую память;

· программируемые логические устройства (ПЛУ).

Адресуемая память используется для хранения данных, программ и т. д.

Именно её имеют в виду, когда говорят о запоминающих устройствах. В ПЛУ организуются соответствующие соединения между элементами для выполнения определённых логических функций.

Адресуемую память можно разделить на две группы:

· постоянные запоминающие устройства(ПЗУ);

· оперативные запоминающие устройства(ОЗУ).

При отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ПЗУ, не исчезает. Информация в ОЗУ является временной, поскольку она исчезает при отключении напряжения питания. Данные можно как записать в ОЗУ, так и прочесть их из него.

Организация ОЗУ и ПЗУ позволяет быстро найти требуемую ячейку памяти по её адресу. Так как адреса ячеек шифруются двоичным кодом, объём адресуемой памяти всегда определяется числом, являющимся степенью 2.

· ЗУ с поразрядной организацией по каждому адресу хранят только один бит информации;

· ЗУ с пословной организацией по каждому адресу хранят 4, 8, 16 или 32 бита информации.

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) – энергонезависимая память, используемая для хранения массива неизменных данных.

Классификация по разновидностям микросхем:

· ROM (англ. read-only memory, постоянное запоминающее устройство), масочное ПЗУ, изготовляется фабричным методом. В дальнейшем нет возможности изменить записанные данные.

· PROM – (англ. programmable read-only memory, программируемое ПЗУ (ППЗУ), однократно «прошиваемое» пользователем.

· EPROM – (англ. erasable programmable read-only memory, перепрограммируемое ПЗУ

(ППЗУ). Например, содержимое микросхемы К537РФ1 стиралось при помощи ультрафиалетовой лампы. Для прохождения ультрафиолетовых лучей к кристаллу в корпусе микросхемы было предусмотрено окошко с кварцевым стеклом.

· EEPROM – ( англ. electrically erasable programmable read-only memory, электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ). Память такого типа может стираться и заполняться данными несколько десятков тысяч раз. Используется в твёрдотельных накопителях. Одной из разновидностей ЕЕРRОМ является флеш-память (англ.flash memory).

. Запоминающие устройства типа ROM, их характеристика, матрица ЗУ

Запоминающие устройства типа ROM (память только для чтения) хранят информацию, которая вообще не изменяется.

В ЗУ типа ROM(M) информация записывается при изготовлении микросхем на промышленных предприятиях с помощью шаблона (маски) на завершающем этапе технологического процесса.

Программирование постоянной памяти заключается в том или ином размещении элементов связи между горизонтальными и вертикальными линиями матрицы запоминающих элементов.

Запоминающие элементы типа ROM имеют многоразрядную организацию (чаще всего 8-ми разрядную или 4-х разрядную, для некоторых ИС – 16-ти разрядную) и обычно выполняются по технологической структуре 2DM. Простейшие ЗУ могут иметь структуру 2D. Технологии изготовления постоянных ЗУ разнообразны – ТТЛ(Ш), КМОП, n-МОП и др.

В структуре 2D запоминающие элементы (ЗЭ) образуют прямоугольную матрицу размерностью М = km, где М ─ информационная ёмкость памяти (бит); k ─ число хранимых слов; m ─ их разрядность. Структура типа 2D применяется в ЗУ малой ёмкости, т. к. при росте ёмкости резко проявляются её недостатки:

·     черезмерно сложный дешифратор адреса;

·     форма матрицы далека от квадратной, которая даёт большие преимущества.

В структуре 2DM упрощается дешифрация адреса, улучшается форма матрицы и упрощаются запоминающие элементы.

Элементами связи в масочных ЗУ могут быть диоды, биполярные транзисторы, МОП-транзисторы и др.

В матрице диодного РОМ(М) (Рис.95,а) горизонтальные линии являются линиями выборки слов, а вертикальные – линиями считывания. Cчитываемое слово определяется расположением диодов в узлах координатной сетки. При наличии диода высокий потенциал выбранной горизонтальной линии передаётся на соответствующую вертикальную линию, и в данном разряде появляется сигнал логической единицы. При отсутствии диода потенциал близок к нулевому, т. к. вертикальная линия через резистор связана с «землёй». В изображённой матрице при возбуждении линии выборки Ш1 считывается слово 11010001 (в ячейке номер один хранится это слово). При возбуждении Ш2 считывается слово 10101011 (оно хранится в ячейке номер 2). Шины выборки являются выходами дешифратора адреса, каждая адресная комбинация возбуждает свой выход дешифратора, что приводит к считыванию слова из адресуемой ячейки.

В матрице с диодными элементами в одних узлах матрицы диоды изготовляются, а в других – нет. При этом, чтобы удешевить производство, при изготовлении ЗУ стремятся варьировать только один шаблон так, чтобы одни элементы связи были законченными и работоспособными, а другие – не завершёнными и как бы отсутствующими. Для матриц с МОП-транзисторами часто в МОП-транзисторах, соответствующих хранению нуля, увеличивают толщину подзатворного окисла, что ведёт к увеличению порогового напряжения транзистора. В этом случае рабочие напряжения ЗУ не в состоянии открыть транзистор. Постоянно закрытое состояние транзистора аналогично его отсутствию. Матрица с МОП-транзисторами показана на рис.95,б).

Область применения масочных ЗУ – хранение стандартной информации, имеющей широкий круг потребителей (коды букв алфавитов, таблицы типовых функций, стандартное программное обеспечение и т. п.).

Альтернативой масочному программированию ROM служит лазерное. В этом случае матрица вначале содержит все элементы связи, а при программировании отключаются лишние путём пережигания лазером соответствующих проводников. Для лазерного программирования не требуется изготовление шаблона (маски) и при наличии соответствующего технологического оборудования заказ может быть выполнен быстро (масочное программирование сопровождается изготовлением шаблонов и занимает много времени), Однако стоимость ЗУ в целом оказывается более высокой, чем при масочном программировании, которое в настоящее время является основным вариантом изготовления запоминающих устройств типа РОМ