5.3.2.2. Общее сравнение
Магниторезистивная память имеет быстродействие, сравнимое с памятью типа SRAM, такую же плотность ячеек, но меньшее энергопотребление, чем у памяти типа DRAM, она более быстрая и не страдает деградацией по прошествии времени в сравнении с флэш-памятью. Это та комбинация свойств, которая может сделать её «универсальной памятью», способной заменить SRAM, DRAM и EEPROM и Flash. Этим объясняется большое количество направленных на её разработку исследований.
Магниторезистивная память всё ещё в значительной степени находится «в разработке», и производится с помощью устарелых технологических процессов. Так как спрос на флэш-память в настоящее время превышает предложение, то еще не скоро появится компания, которая решится перевести одну из своих фабрик, с новейшим технологическим процессом на изготовление микросхем магниторезистивной памяти. Но и в этом случае, конструкция магниторезистивной памяти на сегодняшний момент проигрывает флэш-памяти по размерам ячейки, даже при использовании одинаковых технологических процессов.
Раздел 6. Схемотехническая реализация автомата
Как известно из ранее прослушанных курсов (дискретной математики и теории автоматов), функциональная схема автомата Мура может быть представлена в виде, показанном на рисунке 6.1.
Рис. 6.1. Функциональная схема автомата Мура
С точки зрения схемотехники и выполняемой функции, элементы этой схемы могут быть реализованы:
- блок - блок логики, вычисляющий на основании номера текущего состояния s(t) и текущей комбинации входных сигналов x(t) номер следующего состояния s(t+1);
- блок «память», хранящий в себе номер текущего состояния, однозначно реализуется с помощью параллельного регистра. Однако, следует учесть, что выбирать следует регистр, построенный на базе двухтактных триггеров, поскольку сквозное прохождение сигнала недопустимо;
- блок - блок логики, вычисляющий выходные сигналы на основании номера текущего состояния s(t).
Таким образом, функциональную схему, показанную на рисунке 6.1 можно преобразовать в другую, показанную на рисунке 6.2.
Рис. 6.2. Модифицированная схема автомата Мура
Прежде, чем дальше доводить функциональную схему автомата Мура до схемного решения, целесообразно обсудить проблему выбора тактовой частоты автомата FT. Самый простой случай – когда эта частота жестко задана в ТЗ. Однако гораздо чаще её вынужден выбирать сам разработчик. Для корректного выбора необходимо сформулировать критерии ограничения этой частоты сверху и снизу.
Ограничение снизу.
Автомат способен реагировать на изменение входных сигналов только в том случае, если сигнал длится более одного периода тактовой частоты (см. рис. 6.3). Однако этот эффект можно использовать для фильтрации неинформативных изменений входного сигнала, например – подавления дребезга.
Рис. 6.3. Регистрация автоматом сигналов различной длительности
Ограничение сверху.
В реальном автомате так или иначе оказываются несколько циклов ожидания. Например, если в ТЗ задано «…выдать сигнал 1, выдержать время предустановки, выдать сигнал 2, выдержать время записи, снять сигнал 2, выдержать время удержания и снять сигнал 1…». В этом случае задержки организуются введением в граф дополнительных вершин (вершины N+1, N+2, N+4, N+5 на рисунке 6.4), задача которых – выдержка паузы в один такт. Излишне высокая частота увеличивает количество таких вершин и, как следствие, количество требуемых битов обратной связи.
Рис. 6.4. Пример цикла с ожиданиями
Интересная ситуация возникает, когда требуется максимально быстрая реакция автомата на изменение входных сигналов при априорной неопределенности их поведения. Например, следует выполнить со скоростью в сотни наносекунд ряд действий по приходу комбинации сигналов, притом, что время повторения этой комбинации варьируется от единиц миллисекунд до единиц часов.
В этом случае рекомендуется выделить из входных сигналов ключевые, изменение которых порождает событие, а затем воспользоваться схемой, показанной на рисунке 6.5. Тактовая частота такого автомата будет переменной, но, как правило, в подобных ситуациях это некритично.
Рис. 6.5. Активация автомата по наступлению события
Поскольку выход блока логики 1 строго синхронен (благодаря регистру), то этот блок логики может быть заменен на ПЗУ, в которую «прошита» (термин, которым обозначают как содержимое ПЗУ – «прошивка», так и процесс её занесения) таблица истинности логического блока 1. Результат замены показан на рисунке 6.6.
Рис. 6.6. Схема автомата Мура с таблицей в ПЗУ
К сожалению, так же поступить с логической схемой 2 не позволяет отсутствие регистра на её выходе. Однако, в наиболее часто встречающемся случае количество состояний автомата не превосходит 16, а выходных сигналов требуется не более 4. В этом случае логическую схему 2 можно переместить в то же ПЗУ, что и автомат, воспользовавшись для синхронности выходным регистром автомата. То, что получается в таком случае, можно увидеть на рисунке 6.7.
Рис. 6.7. Схема автомата с небольшим количеством состояний и выходов