1.2. Оперативные запоминающие устройства.

1.2.1. Общие принципы организации озу.

Ныне ОЗУ строятся на принципах СБИС. Какие-либо другие типы ОЗУ – почти абсолютная экзотика.

В современных полупроводниковых интегральных схемах обеспечен режим считывания без разрушения информации, но для сохранения информации зачастую необходимо постоянное питание.

<41>

Элемент физической среды, использующийся для хранения единицы информации, именуется элементом памяти.

В этом определении неявно подразумевается, что элемент памяти хранит 1 (всего один!) бит.

Совокупность элементов памяти называется запоминающей средой или запоминающим массивом. В этом понятии не определена структура совокупности, правила распределения элементов в массиве.

В настоящее время в подавляющем большинстве случаев используются элементы памяти (ЭП), пригодные для запоминания двоичного кода. Именно этим в главной степени и определяется применение в ЦВМ двоичных систем счисления.

ЭП объединяются в ячейки памяти (ЯП), служащие для хранения машинного слова определенной длины. Количество битов в ЯП называется разрядностью памяти. ЯП объединяются обычно в конструктивную единицу, именуемую блоком памяти. Предполагается, что в каждый момент времени обращение может производиться только к одной ячейке блока памяти.

ОЗУ относятся к классу ЗУ с произвольной выборкой; для них практически неограниченным является срок хранения информации с весьма малыми затратами энергии (или почти без затрат).

<42>

Поясним организацию ОЗУ с произвольным доступом по структурной схеме:

Рис. 1.2.1.1

(1) Блок памяти (БП), служащий для хранения N штук n-разрядных слов (запоминающая часть, структурно организованная запоминающая среда);

(2) Адресная часть, служащая для организации поиска по заданному адресу ячейки, к которой производится обращение;

РгА – регистр адреса, предназначен для приема кода адреса с кодовых шин адреса (КША) и врéменного хранения этого кода в течение одного периода обращения;

Дш – дешифратор кода адреса;

ФА – адресные формирователи. Дш и ФА предназначены для выявления и возбуждения ЯП, к которым происходит обращение.

(3) Числовая или разрядная часть с двойной функцией:

для приема записываемых в ОЗУ слов;

для выдачи считанных слов (чисел);

состоит из n-разрядного регистра чисел (РгЧ) или регистра слов (РгС), усилителей считывания (УС) и разрядных формирователей записей (ФР):

РгЧ – для приема числа с кодовых шин числа (КШЧ) или данных (КШД), хранения в течение периода обращения и передачи числа на ФР, а также для считанного числа с УС, временного хранения и, далее, передачи в КШЧ при считывании.

УС – для выделения сигналов из помех и различного рода наводок, а также их усиления до уровня стандартных сигналов логических элементов.

ФР – вырабатывает сигналы для записи информации в блок памяти.

(4) Блок местного управления (БМУ), вырабатывающий различные последовательности импульсов для управления работой всех узлов ЗУ.

<43>

Рассмотрим работу ЗУ с произвольным доступом в режимах записи и считывания информации.

Запись. В ЗУ должны поступить:

• сигнал (разрешения) записи – ЗП

• код адреса

• код записываемого слова

Далее удобно рассмотреть диаграмму:

Рис. 1.2.1.2

Наиболее просто представить эту процедуру так, что сигнал с выходных шин дешифратора возбуждает соответствующую ячейку БП (открывает входные цепи записи). Информация же, которая должна быть записана, поступает в РгС и, далее, в зависимости от кода возбуждаются разрядные формирователи (и цепи записи).

Считывание. Адресная часть работает аналогично.

Рассмотрим диаграмму:

Рис. 1.2.1.3

Сложность здесь связана почти исключительно с режимом регенерации (если считывание происходит с разрушением). Но режим регенерации идентичен режиму записи.

Подчеркнем, что в режимах записи и считывания передача информации должна быть строго синхронизирована. Эту задачу решает БМУ, который в свою очередь управляется сигналами ЗП и СЧ, и формирует в определенные моменты времени (следовательно он должен как-то исчислять время!) на разные узлы сигналы С1 – С6.

<44>