Оперативные и постоянные запоминающие устройства.

Оперативные и постоянные запоминающие устройства.

Компактная микроэлектронная память находит широкое применение в самых различных по назначению электронных устройствах. Понятие «память» связывается с ЭВМ и определяется как ее функциональцая часть, предназначенная для записи, хранения и выдачи данных. Комплекс технических средств, реализующих функцию памяти, называется запоминающим устройством (ЗУ).

Микросхема памяти содержит выполненные в одном полупроводниковом кристалле матрицу-накопитель, представляющую собой совокупность элементов памяти (ЭП) и функциональные узлы, необходимые для управления матрицей-накопителем, усиления сигналов при записи и считывании, обеспечения режима синхронизации. Элемент памяти может хранить один разряд числа, т. е. один бит информации.

По назначению микросхемы памяти делят на две группы: для оперативной запоминающих устройств (ОЗУ) и для постоянных запоминающих устройств (ПЗУ). Оперативные запоминающих устройства предназначены для хранения переменной информации: программ и чисел, необходимых для текущих вычислений. Такие ЗУ позволяют в ходе выполнения программы заменять старую информацию новой. По способу хранения информации ОЗУ разделяют на статические и динамические. Статические ОЗУ, элементами памяти в которых являются триггеры, способны хранить информация неограпичеппое время (при условии, что имеется напряжение питания). Динамические ОЗУ, роль элементов памяти в которых выполняют ЭлЕктрические конденсаторы, для сохранения записанной информации нуждаются в ее периодической перезаписи (регенерации). Оба типа ОЗУ являются энергозависимыми: при выключенни питания информация разрушается.

Постоянные ЗУ предназначены для хранения постоянной информации: подпрограмм, микропрограмм, констант и т.п. Такие ЗУ работают только в режиме многократного: считывания. По способу прогрвммирования, т.е. занесения информации, пзУ разделяет на масочные (заказные), программируемые пользователем (ППЗУ) и репрограммнруемые (РПЗУ). Первые две разновидности ПЗУ программируют однократно и они не допускают последующего изменения занесенной информации. По устройству накопителя ПЗУ существенно отличаются от ОЗУ, прежде всего тем, что место ЭП в накопителе Пзу занимают перемычки между шинами в вида пленочных проводников, диодов или транзисторов. Наличие перемычки соответствует 1, ее отсутствие 0, либо наоборот, если выходы ИС инверсные.

Репрограммируемые ПЗУ допускают неоднократные изменение своего содержимого. Перепрограммирование производят с помощью специально предусмотренных в структуре РПЗУ функциональных узлов. Элементом памяти в РПФУ является полевой транзистор со структурой МНОП или МОП с плавающим затвором, нередко называемый МОП транзистором с лавинной инжекцией заряда (ЛИЗМОП).Эти транзисторы под воздействием программирующего напряжения способны запасать электрический заряд под затвором,и сохранять его там много тысяч часов без напряжения питания. Указанный заряд Изменяет пороговое напряжение транзистора: оно становится меньше того значения, которое имеет транзистор без заряда под затвором. На этом свойстве и основана возможность программирования матрицы РПЗУ. Однако время программирования довольно значительное, чтo делает практически невозможным использование РПЗУ в качестве ОЗУ.

Для перепограммирования ПЗУ нещбходимо предварительно стереть имеющуюся информацию. Эту операцию осуществляют по разному: в РПЗу на МНОП транзисторах стирание производит электрический сигнал, который вытесняет накопленный под затвором заряд; в РПЗУ па ЛИЗМОП транзисторах эту функцию выполняет ультрафиолетовое излучение, которое облучает кристалл через специально предусмотреное в корпусе окно.

Основой функциональные характеристики микросхем памяти — информационная, емкость, разрядность, быстродействие, потребляемая мощность.

Информационная емкость Определяется числом одновременно хранящихся в накопителе единиц информации бит. Для характеристики информационной емкости нередко используют более крупные единицы: байт, равный 8 битам, Кбит (К обозначает: число равное 210 т.е. 1024), Кбайт.

Разрядность,определяется количеством двоичных символов, т.е. разрядов, в запоминаемом слове. Под «словом» понимается совокупность О и 1: любая кодовая комбинация может быть названа «словом». Наибольшее распространение получила в ИС ОЗУ одноразрядная организация, при которой ИС имеет один информационный вход и один выход, и следовательно, допускает запись и считывание - информации только по одному разряду. У микросхем ПЗУ, организация многоразрядная, т. е. словарная, допускающая считывание информации в виде слова.

Быстродействие количественно характеризуется несколькими вреМенными параметрами, среди которых можно выделить в качестве обобщающего параметра время цикла записи (считывания), отсчитываемое от момента поступления кода адреса до завершения всех процессов в ИС при записи (считывании) информации. В статических ОЗУ время цикла, считывания практически ровно времени выборки адреса, которое определяется задержкой выходного сигнала относительно момента поступления кода адреса. В динамических ОЗУ время цикла считывания брольше времени выборки адреса, так как после завершения считывания необходимо некоторое время на установление функциональных узлов в исходное ссостояние. В систему временных параметров входят также длительность управляющих сигналов, их взаимнЫй сдвиг, период повторения и период регенерации.

Потребляемая мощность может существенно различаться при хранении и при обращении, поэтому в таких случаях приводят два значения этого параметра.

Быстродействие, потребляемая мощность, уровень интеграции и другие показатели ЗУ в значительной степени зависят от технологии. Микросхемы памяти изготавливают технологическими методами, за которыми традиционно установились названия реализуемых элементов: ЭСЛ, ТТЛ, ТТЛШ, ИИЛ, ТЛНС на n-МДП к КМДП транзисторах. Первые пять технологических методов позволяют получить ИС памяти с повышенным быстродействием. Технологию КМДП широко используют для изготовления ИС памяти среднего и низкого быстродействия, но с малым энергопотреблением и высоким уровнем интеграции.

Выпускаются ИС памяти как в составе широко применяемых серий ИС, например 100, К500, К155, 564 н др., так и специальными сериями: К5б5, К537, К556, К1601 и др..