Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) ( 33 ) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (33)

нется выключенным, приводя к появлению на выходе единицы.

Главное достоинство такого СППЗУ заключается в возможности перепрограммирования устройства с помощью подачи на затвор транзистора импульса напряжения противоположной полярности, чтобы удалить заряд, захваченный в слое нитрида кремния. Такое действие возвращает переход транзистора в исходное непроводящее состояние. Рассмотренное СППЗУ может перепрограммироваться в микро-ЭВМ.

Второй тип СППЗУ образуется матрицей рМОП-тран-зисторов с плавающим затвором, и все транзисторы вначале находятся в непроводящем состоянии. Подача большого напряжения между истоком и стоком удаляет положительные носители от плавающего затвора, и изолированные отрицательные носители остаются захваченными на затворе. Результирующий отрицательный заряд порождает проводящий канал между истоком и стоком транзистора. В этом отнощении устройство напоминает рассмотренное выше СППЗУ. Однако содержимое СППЗУ второго типа нельзя стереть подачей обратного импульса напряжения между истоком и стоком. Вместо этого для разряда затвора через кварцевую крышку подается УФ-излучение, которое переводит все транзисторы устройства в непроводящее состояние. Комнатное освещение, солнечный свет и флюоресцентные лампы не оказывают заметного влияния на хранимые данные даже при длительной экспозиции. УФ-излучение в продолжение 10-30 мин полностью возвращает все запрограммированные биты в исходное состояние.

3-11. ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С ПРОИЗВОЛЬНОЙ ВЫБОРКОЙ

По принципу действия различают два типа ЗУПВ: статические, которые могут быть выполнены по любой технологии, и динамические, которые выполняются только по МОП-технологии. Сейчас наибольшее распространение получили кристаллы МОП-памяти, характеризующиеся большой плотностью упаковки и малой потребляемой энергией, хотя по быстродействию они уступают биполярным устройствам. Однако разработанная в последнее время совершен* ная МОП-технология обеспечивает приближение к быстродействию биполярных схем.

В зависимости от принципа построения массива запоминающих элементов ЗУПВ имеют словарную или матрич-



ную организацию; последняя характерна для динамических ЗУПВ. При одинаковой емкости память с матричной организацией имеет несколько преимуществ по сравнению с памятью со словарной организацией. В ней, например, гораздо более простым оказывается дешифратор адреса и значительно уменьшается число линий выборки.

Статические ЗУПВ реализуются на триггерах с непосредственной связью, которые при включенном питании могут хранить информацию неограниченно долго без дополнительных управляющих сигналов. Они обладают хорошей помехоустойчивостью, не требуют сложных схем управления и имеют простой интерфейс с процессором. Благодаря этим качествам достигается умеренная сложность и стоимость подсистемы памяти. Основным недостатком статических ЗУПВ является сравнительная сложность запоминающего элемента, из-за чего не удается достичь большой плотности упаковки. Кроме того, по сравнению с динамическими ЗУПВ они имеют сравнительно большое потребление энергии.

Динамические ЗУПВ. В основе работы динамических ЗУПВ лежит хранение двоичной информации в виде заряда на емкости между затвором информационного МОП-транзистора и общей точкой схемы - землей. Емкость образована собственно емкостью затвор - сток и паразитной емкостью. В запоминающих элементах затвор информационного транзистора обычно связан с истоком другого МОП-транзистора. Так как входное сопротивление выключенного МОП-транзистора составляет 10-10° Ом, а затвора 10--Юз Ом, то накопленный на емкости заряд сохраняется в течение продолжительного времени. При комнатной температуре это время достигает нескольких десятков и даже сотен миллисекунд. С увеличением температуры ток разряда быстро увеличивается, поэтому допустимое время сохранения заряда при температуре +100°С составляет примерно 2 мс. Для восстановления заряда на емкости ее необходимо подключать к источнику питания, т. е. производить регенерацию хранимых данных. Регенерация обычно производится по строкам или столбцам массива памяти.

Динамическая память позволяет значительно уменьшить потребляемую кристаллом энергию, особенно в режиме пассивного хранения информации. Кроме того, число транзисторов в запоминающем элементе можно сократить даже до одного, что приводит к значительному увеличению плотности упаковки.



Системная шина адреса

Счетчик строк регенерации

Коммутатор адреса

Адрес памяти

Генератор

запрата регенерации

Управление

Запрос от процессора

Начать цикл регенерации

Начать цикл памяти

Состояние

Рис. 3-35. Контроллер динамической памяти

К недостатку динамической памяти относится усложнение схемы управления, в которую необходимо вводить схему регенерации и разрешать конфликты между обращениями к памяти от процессора и от схемы регенерации. Это приводит к усложнению интерфейса динамической памяти по сравнению со статической.

Для регенерации системы динамической памяти используется один из следующих трех способов:

1. Асинхронная регенерация не связана с действиями процессора и не зависит от его состояния, т. е. память имеет автономную схему управления (контроллер) и может работать независимо от процессора. Контроллер выполняет необходимые для регенерации действия самостоятельно и связывается с процессором только при выполнении операций записи и считывания, инициируемых процессором. Для, процессора асинхронная память не отличается от статической, но иногда его запросы задерживаются, если память занята регенерацией. Асинхронная регенерация обеспечивает наибольшую модульность проектирования подсистемы памяти, но контроллер оказывается довольно сложным (рис. 3-35). Надежный и быстродействующий контроллер должен разрешать конфликты между запросами регенерации и обращениями к памяти от процессора. Начало циклов памяти приходится задерживать до полного разрешения конфликтов и стабилизации сигналов адреса и управления. Разрешение конфликтов несколько увеличивает время обращения, что приводит к уменьшению производительности системы.

2. Синхронная регенерация выполняется синхронно е действиями процессора. Для регенерации выбираются те циклы, в которых процессор не обращается к памяти, и



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) ( 33 ) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124)