РефератыИнформатика, программированиеПрПринципы построения ОЗУ

Принципы построения ОЗУ

Изучение принципов построения оперативных запоминающих устройств


Цель работы: Изучение основных принципов построения оперативных запоминающих


устройств статического и динамического типов.


Введение:


Одним из ведущих направлений развития современной микроэлектроники элементной


базы являются большие интегральные микросхемы памяти, которые служат основой для


построения запоминающих устройств в аппаратуре различного назначения. Наиболее


широкое применение эти микросхемы нашли в ЭВМ, в которых память представляет


собой функциональную часть, предназначенную для записи, хранения, выдачи команд


и обрабатываемых данных. Комплекс механических средств, реализующих функцию


памяти, называют запоминающим устройством. В лабораторной работе представлены


програмно реализованные модели двух типов оперативных запоминающих устройств -


статического и динамического.


Описание ЗУ:


Статическое запоминающее устройство.


Программная модель статического оперативного запоминающего устройства


представляет традиционную структуру ЗУ с призвольной выборкой, состоящую из


дешифраторов строк и столбцов и матрицы накопительных элементов. При выполнении


работы имитируются режимы записи и чтения данных для любой ячейки памяти. Помимо


общей структуры представлена схема отдельной ячейки памяти, представляющей собой


триггер на КМДП-транзисторах, имеющих каналы разного типа проводимости: VT1, VT2


-каналы n-типа, VT3, VT4 -каналы p-типа. У триггера два парафазных совмещенных


входа-выхода. Ключевыми транзисторами VT5, VT6 триггер соединен с разрядными


шинами РШ1, РШ0, по которым подводятся к триггеру при записи и отводятся от него


при считывании информации в парафазной форме представления: РШ1=D,


РШ0=D(инверт.). Ключевые транзисторы затворами соединены с адресной


шиной(строкой). При возбуждении строки сигналом выборки X=1, снимаемым с выхода


джешифратора адреса строк, ключевые транзисторы открываются и подключают


входы-выходы триггера к разрядным шинам. При отсутствии сигнала выборки строки,


т.е. при X=0, ключевые транзисторы закрыты и триггер изолирован от зарядных шин.


Таким образом реализуют в матрице режим обращения к ЭП для записи или считывания


информации и режим хранения мнформеции.


Для сохранения информации в триггере необходим источник питания, т.е. триггер


рассматриваемого типа является энергозависимым. При наличии питания триггер


способен сохранять свое состояние сколь угодно долго. В одно из двух состояний,


в которых может находиться триггер, его приводят сигналы, поступающие по


разрядным шинам в режиме записи: при D=1(РШ1=1,РШ0=0) VT1, VT4,-открыты, VT2,


VT3 -закрыты, при D=0(РШ1=0,РШ0=1)транзисторы свои состояния изменяют на


обратные. В режиме считывания РШ находятся в высокоомном состоянии и принимают


потенциалы плеч триггера, передавая их затем через устройство ввода-вывода на


выход микросхемы DO, DO(инверт). При этом хранящаяся в триггере информация не


разрушается.


Особенность КМДП-триггеров заключается в том, что в режиме хранения они


потребляют незначительную мощность от источника питания, поскольку в любом


состоянии триггера в той или другой его половине один транзистор, верхний или


нижний, закрыт. В режиме обращения, когда переключаются элементы матрицы,


дешифраторы и другие функциональные узлы микросхемы,

уровень ее


энергопотребления возрастает на два-три порядка.


Вместе со структурой ОЗУ, схемы запоминающей ячейки на экране представлены


четыре типовые временные диаграммы работы статического запоминающего устройства,


которые описывают циклы записи (слева) и считывания информации. В режиме записи


на вход памяти вначале подаются сигналы адреса, сигнал записи W/R=1 и


информационный сигнал D. Затем устанавливают сигнал CS(инверт.)с задержкой во


времени tус.вм.а относительно сигналов адреса.


Длительность сигнала CS(инверт) определяют параметром tвм. Кроме того, указывают


длительность паузы tвм(инверт.) в последовательности сигналов CS(инверт.),


которую следует выдержать для восстановления потенциалов емкостных элементов


схемы.


Сигналы адреса необходимо сохранить на время tсх.а.вм после снятия сигнала


CS(инверт.). В течении всего цикла записи tц.зп выход микросхемы находится в


высокоомном (третьем) состоянии.


В цикле считывания порядок подачи сигналов тот же, что при записи, но при


условии W/R=0. Время появления сигнала на информационном выходе DO определяют


параметрами tв.вм(время выбора) и tв.а (время выборки адреса), причем


tв.а=tв.вм+tус.вм.а .


Запоминающая ячейка динамического ОЗУ.


В лабораторной работе изучается типичная ячейка динамического ОЗУ на трех


транзисторах. В дополнение к этим трем транзисторам, необходимым для компоновки


основной ячейки, вводится четвертый, используемый при предварительной зарядке


выходной емкости Cr.Бит информации хранится в виде заряда емкости


затвор-подложка (Cg). Для опроса ячейки подается импульс на линию


предварительной зарядки и открывается транзистор T4. При этом выходная емкость


Cr заряжается до уровня Ec и возбуждается линия выборки при считывании. В


результате открывается транзистор T3, напряжение с которого подается T2. Если в


ячейке хранится 0 (Cg разряжена), то T2 закрыт и на Cr сохранится заряд. Если же


в ячейке содержится 1 (Cg заряжена), то транзистор T2 открыт и Cr разрядится. На


выход поступает инвертируемое содержимое адресуемой ячейки.


Операция ЗАПИСЬ выполняется путем подачи соответствующего уровня напряжения на


линию записи данных с последующей подачей импульса на линию выборки при записи.


При этом транзистор T1 включен и Cg заряжается до потенциала линии записи


данных.


Существуют различные схемные варианты реализации динамического ОЗУ. Во всех этих


вариантах используется МОП-технология, поскольку для предотвращения быстрой


зарядки емкости Cg необходимо высокое полное входное сопротивление. Однако и для


случая МОПприборов необходима периодическая регенерация ячейки (подзарядка Cg).


Период регенерации зависит от температуры и для современных приборов находится,


как правило,в интервале 1-3 мс при температуре от 0 до 55С. Регенерация ячейки


динамического ОЗУ выполняется путем считывания хранимого бита информации,


передачи его на линию записи данных и последующей записи этого бита в ту же


ячейку при помощи импульса, подаваемого на линию выборки при записи.


Вывод: Данная лабораторная работа проведена в соответствии с методическим


указанием, представленным в виде текстового файла в приложении к обучающей


программе. На данной лабораторной работе я изучил основные запоминающие


устройства и разобрался с принципом их действия.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Принципы построения ОЗУ

Слов:898
Символов:7757
Размер:15.15 Кб.