KonspLektsy

			5.2 ЗУ с произвольной (однокоординатной) выборкой.
			>6	>6	>6
					RG
					7
			ЗЭ	ЗЭ	ЗЭ
			>3
			ЗЭ	ЗЭ	ЗЭ
	RG	RG	>3
	адре	адре	ЗЭ	ЗЭ	ЗЭ
	с	с
			>3
		>5
	RG	>5
	адре
	с	>5
	Элементы в одной строке образуют ячейку памяти, в которой хранится
	многоразрядное слово.
	Запоминающая среда – это матрица из запоминающих элементов.

1– регистр адреса для хранения адреса на время обращения к ЗУ.

2– дешифратор адреса для возбуждения одной адресной шины (открывает

ячейку памяти).

5, 6, 3 – усилители (электронное обрамление ЗУ) для создания тока в соответствующих шинах.

Усилители 3 – для возбуждения адресной шины.

Усилители 5 – для возбуждения разрядных шин для чтения/записи с ЗЭ.

Усилители 6 - для возбуждения шины записи в выходной регистр 7.

(На схеме не показано устройство управления и синхронизации).

Емкость такого ЗУ равно 2m n , m - разрядность кода адреса, n - разрядность слова хранимой ин6формации.

Для того чтобы записать информацию в ЗУ, подается код адреса той ячейки, куда необходимо записать информацию, на вход. Потом этот адрес дешифрируется, а через усилитель возбуждается соответствующая шина адреса. Если подали слова на регистр 4 разрядностью m, то там, где 1 –

81

возбуждаются разрядные соответствующие шины и информация записывается в ячейку памяти, т.е. это слово отобразится в виде состояния элементов памяти данной ячейки, таким образом, произошла запись.

Для считывания – подается адрес, по которому информация считывается,

возбуждается адресная шина, в соответствии с состояниями (0,1) открывается ячейка памяти и возбуждаются разрядные шины, отображая состояние элементов памяти этой ячейки. Состояния элементов памяти записываются в регистр 7.

Часто ЗЭ в таком ЗУ – это триггера (статические устройства используют данный принцип).

В динамических устройствах в качестве ЗУ используется заряженная емкость.

Недостаток: большое количество элементов.

5.3 ЗУ с двухкоординатной записью и считыванием.

	Вход	Т
		>5
		4

RG DCx

2

1

Т

>6

7

		ЗЭ		…	ЗЭ
…
				…
		ЗЭ			ЗЭ
			DCy
				…
			2

Координата – это адрес.

1 – регистр адреса.

2, 3 – дешифратор координаты x, y с помощью которого выбирается один элемент матрицы ( c 2m 1).

4 – триггер для записи информации и ее хранения на время обращения.

82

5, 6 – усилители для возбуждения соответствующих шин считывания либо
	записи информации.
7	- выходной триггер памяти, куда записывается выходная информация.
			Запоминающий элемент статических ЗУ.
					E
		РШ	T	T4		РШ
			2
		T1			T6
			T3	T5
			АШ
	T2 ,T3 ,T4 ,T5 - на этих транзисторах выполнен триггер;
	T3 ,T5 - рабочие транзисторы;
	T2 ,T4 - являются нагрузочными сопротивлениями;
				T1 ,T6	- соединяют				разрядные
				шины с ЗЭ, т.е. триггером.
U АШ
U	РШ "1"			Если на АШ подать 1,				тогда T1 ,T6			-
U РШ "0"				открываются и		ЗЭ подключаются					к
				РШ.
U СИ 3
U СИ 5
iРШ "1"				Записать		0,	т.е.	необходимо
				поменять	состояние			триггера.			С
iРШ "0"				подачей на РШ«0» и АШ импульса
	хран.	счит.	запис	открывается		T6 ,	T1		на	грани
	«1»	«1»	«0»	запирания и, следовательно, триггер
от РШ«1» отключен. С отпиранием T6				ток проходит через T4 ,				T6	и РШ«0»,
											83

происходит уменьшение потенциала на стоке T5 , который передается на затвор

T3 , потом возрастает потенциал затвора T5 , затем T5 открывается и развивается лавинообразное опрокидывание триггера, затем происходит отпирание T5 , т.е.

переключение схемы.

Для двухкоординатного ЗУ используется 8-митранзисторный ЗЭ. В ЗЭ динамических ЗУ используется в качестве элемента памяти заряженная емкость. Если на емкости напряжение высокого уровня, то произойдет запись

«1», если же емкость разряжена, то запись «0».

Недостаток: Информацию, записанную в ЗУ, необходимо регенерировать,

т.к. произвольный разряд емкости приводит к искажению информации.

5.4 Полупроводниковые ПЗУ.

ПЗУ содержат информацию, которая не может быть изменена. Различают ПЗУ:

−масочные ПЗУ;

−прожигаемые ПЗУ.

Прожигаемые – программируются после изготовления с помощью

специальной аппаратуры, но они могут программироваться и пользователем.

Масочные ПЗУ изготавливаются при большом тиражировании, а вторые – при малом. В обоих ПЗУ нет ограничения на время хранения информации.

Запоминание бита информации сводится к наличию или отсутствию некоторого элемента связи между АШ и шинами считывания.

Элементами связи могут быть:

−диод;

−биполярный транзистор;

−МОП – транзистор.

84

Фрагмент ПЗУ с диодами в качестве элементов связи.

ш1
ш2
…		…	…	…	…		…	…	…
шn
ш1	1	1	1		0	0	0		1
ш2	1	0	1		0	1	1		0

Узлы, образованные пересечением горизонтальных и вертикальных шин,

образуют ячейки памяти. В узлах, в зависимости от хранимого кода,

размещаются элементы связи.

Если на ш1 подать импульс, проходящий, сначала, через диод, а затем попадающий на шину считывания и т.д. имеет значение «1». Там, где нет элемента диода – «0».

В масочных ЗУ программирование ЗУ состоит в изготовлении или в не изготовлении элемента связи, это производится с использованием соответствующей маски.

Чтобы удешевить производство, варьируют только один шаблон.

Фрагмент ПЗУ на МДП - транзисторах

E

ш1

"1101"

ш2

"1111"

85

брак

5.5Прожигаемые ЗУ.

Вузлах либо присутствуют элементы связи, либо их нет. Элементами связи могут быть диоды и транзисторы.

Диодные прожигаемые ПЗУ.

Обычно при их изготовлении используют два встречно включенных диода.

В нормальном состоянии сопротивление меду АШ и СШ большое и записывается «0». Для записи «1» в нужный узел связи к диодам подключают повышенное напряжение. И тот диод, который под действием этого напряжения смещается в обратном направлении и получается короткое замыкание и один диод пробивается и записывается «1».

Если используется в качестве элемента связи транзистор, то последовательно с ним включают плавкую вставку. Если необходимо произвести запись в этом узле, эту вставку выплавляют.

Фрагмент ПЗУ с плавкими вставками.

При изготовлении элементы связи делаются во всех узлах. Здесь используют один коллектор и много эмиттеров с одной базой.

выход1

выход2

…

выходn

ш1

ш2

ш3

Если вставка есть, эмиттер подключен к шине, то происходит запись «1».

86

а)	б)
"1"		"0"
ш	вых ш	вых

На рисунке (а) вставка есть, на (б) – отсутствует.

Достоинство таких ЗУ – это небольшая цена изготовления. Они могут использоваться для реализации логических функций.

5.6 Программируемые ПЗУ (ППЗУ)

ППЗУ в процессе эксплуатации можно перепрограммировать.

Они строятся на основе:

− лавинно-инжекционных транзисторах МДП-типа с плавающим затвором

(ЛИПЗ).

−транзисторов МДП-типа со структурой «металл – нитрид – окисел – полупроводник» (МНОП).

ППЗУ с электронной записью информации и стиранием информации

ультрафиолетовым светом.

Такие ППЗУ строятся на основе ЛИПЗ. Рассмотрим структуру и

конструкцию:

T1

- адресный транзистор МДП-типа

АШ

АШ

T1

T

- ЛИПЗ

2

T2

При положительном потенциале на АШ транзистор T1

подключает разрядную шину к T2 .

T2 может находиться в одном из двух устойчивых состояний (открытом или

закрытом).

В открытом состоянии T2 хранит «0», в закрытом – «1».

87

сток p+

n

затвор

p+

окисел кремния

SiO2

исток

Работа T2 при записи информации заключается в том, что под действием высокого напряжения, прикладываемого к p-n-переходу истока или стока,

происходит лавинная инжекция (проникновение) электронов в изолированный затвор через окисел кремния. На затворе накапливается отрицательный заряд.

В приборе с каналом p-типа отрицательный заряд на затворе вызывает появление инверсного слоя, за счет чего канал становится проводящим и транзистор открыт, т.е. в нем хранится «0». Т.к. затвор изолирован SiO2, заряд может храниться достаточно долго и, следовательно, транзистор может долго быть открытым и хранить «0». Если этого заряда на затворе нет, следовательно,

транзистор закрыт и хранит «1».

Стирание заряда ППЗУ осуществляется не электрическим способом, а

путем облучения транзистора ультрафиолетовым светом или рентгеновским излучением. Под действием ультрафиолета, заряд нейтрализуется

(рассасывается).

88

ППЗУ на транзисторах МНОП (с электронной перезаписью

информации)

Такие ППЗУ позволяют осуществлять запись и стирание информации электрическим способом. Они широко используются в качестве логических устройств.

5. 7 Воспроизведение произвольных функций, функциональных

зависимостей, арифметических операций.

Пусть имеется произвольная функция.

f (x)

2m – отсчетов

Для задания функции используется n-

nразрядное слово. 2m – ячеек памяти

с = 2m × n

x

2m

Задание х может формировать адрес, по которому в ЗУ хранится значение функции.

Пример: m = n = 10

c = 10240 бит ≈ 10 Кбит точность = 0,1% (погрешность)

Однако с ростом числа аргументов, требуемая емкость возрастает резко.

Если имеется 2 аргумента:

с = n×22m

c ≈ 107 бит ≈ 1014 бит

Табличный способ задания функций становится неприемлемым. Здесь используются таблично-алгоритмические методы (при большом числе аргументов).

89

Табличный метод

Рассмотрим пример использования табличного способа при умножении двух чисел: f (x) a b

А ДС

В

Пусть m = 8

c = 22×8 × 16 = 2020 > 106 бит

…

22m 1

22m

…

p0

2m 1 (если № с нуля) p A B

5.2.3. Таблично-алгоритмический метод

Представим числа А, В в следующем виде:

A= Ac + Aм = a7 a6 a5 a4 0000 + 0000 a3 a2 a1 a0

B= Bc + Bм = a7 a6 a5 a4 0000 + 0000 a3 a2 a1 a0

А×В = (Ас + Ам)×( Вс + Вм) = AcBc + AмBc + AcBм + AмBм

где Ac, Bc – описывается старшими разрядами

Aм, Bм – младшими разрядами

Числа A и B получаются четырехразрядными, т.к. там содержатся нули,

поэтому их можно отдельно перемножить с использованием сумматора. Для хранения результатов перемножения четырехразрядных чисел без их округления, требуется емкость для четырех «перемножителей» равная 8 Кбит.

90