ПАМЯТЬ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ И ЭВМ

Любая ЭВМ, в том числе мини, микро и микропроцессорная система обязательно снабжены памятью. Некоторые из них располагают памятью не большого объема, достаточной для того, чтобы разместить небольшие программы и данные. Объем памяти других систем таков, что используют полностью их адресные возможности. Платы памяти применяют ОЗУ статического и динамического типов, ПЗУ и особый способ быстрого обмена информацией с памятью, называемый прямым доступом к памяти (ПДП).

9.1 Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ)
с произвольным доступом

МП процессоры, микро ЭВМ должны располагать возможностью чтения и записи команд в определенной программе данных, вырабатываемых этой программой. Следовательно, память должна позволять считывать и записывать информацию. Для архитектуры современных МП систем характерно наличие единого адресного пространства памяти, которое называется основной памятью. Часть основной памяти (большая) — оперативная память, память с возможностью, как чтения, так и записи в нее информации.

Большая часть МП устройств с памятью являются устройствами с произвольным доступом. Если память не обеспечивает возможности произвольного доступа, то ее относят к памяти с последовательным доступом, которая очень редко используется. Память с последовательным доступом применяется для размещения больших массивов информации, время обращения к которым не является критичным. В последовательной форме информация хранится на магнитной ленте, дисках, дискетах. Одной из основных характеристик памяти является быстродействие, которое характеризуется временем доступа к памяти и временем цикла к памяти.

Время доступа при чтении (записи) — время необходимое для вывода информации из памяти на шину данных после адресации (записи данных в адресную область). Время доступа к памяти ОЗУ на интегральных микросхемах порядка 200нс. Время доступа к памяти на магнитных лентах или дисках » 1…10 с.

Время цикла — наименьший интервал между двумя обращениями к памяти, которое определяется не только временем доступа к памяти, но и временными характеристиками самой МП системы.

Различают энергозависимую и энергонезависимую память. В энергонезависимой памяти данные при отключении питания не разрушаются. Поэтому ЭВМ и МП системы должны иметь хотя бы малую энергонезависимую память для запоминания коротких программ, по которым программе МП может перезаписать в основную память команды из энергонезависимой внешней памяти.

Современные ЭВМ и МП системы содержат основную память полупроводникового типа на МОП-транзисторах. Память на МОП-структурах может быть статической и динамической. Статическая память проще с точки зрения организации, что особенно явно проявляется в ЗУ небольшого объема. ИМС динамической памяти требует ряд вспомогательных ИМС, что экономически целесообразно при больших объемах памяти, кроме того, содержание динамической памяти необходимо периодически регенерировать, что выполняется с помощью внешних ИМС.

В современных МП системах начинают применяться два вида полупроводниковой памяти:

1. Память на приборах с зарядовой связью (ППЗС);

2. Память на полупроводниковых магнитных доменах (ППМД).

Эти виды памяти относятся к памяти с последовательным доступом, большим объемом, но малой потребляемой мощностью.

В МП наиболее распространены системах статические ЗУ. Ячейка памяти представляет собой триггер. Ячейки объединяются в матричную структуру, т.е. строятся по строкам и столбцам. На рис. 9.1 представлена схемотически память объемом 4096 бит.

Структура кристалла памяти одинакова для статической и динамической памяти. Каждая ИМС снабжена 12 адресными линиями А0-А11, которые поступают на дешифраторы строк и столбцов: А0-А5 — столбцы, которые преобразуют 6 разрядный адрес А0-А5 в сигнал, указывающий на один из 64 столбцов, аналогично работает дешифратор адреса строки А6-А11.

Выбирается ячейка, находящаяся на пересечении выбранной строки и столбца. Такой метод адресации позволяет выбирать одну из 4096 ячеек, находящихся в одном кристалле. Выбор осуществляется с помощью двухвходовой схемы «И». После выбора ячейки по установленному адресу в нее можно либо записать информацию, либо считать.

Рисунок 9.1 — ОЗУ объемом 4096 бит