9.6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

9.6.1. ОПЕРАТИВНЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ОЗУ)

ОЗУ представляет собой запоминающее устройство, в котором при подаче адреса какого-либо слова может производиться запоминание или считывание информации по этому адресу (с произвольным доступом). Из технологических соображений отдельные ячейки памяти располагаются не по одной линии, а как бы образуют квадратную матрицу (рис. 9.38). При обращении к определенной ячейке памяти на соответствующие горизонтальную и вертикальную шины подается логическая единица. С этой целью заданный вектор адреса следует декодировать соответствующим образом. Для этого служат дешифраторы столбцов и строк, которые представляют собой обычные дешифраторы «один из

Помимо адресных входов в ОЗУ имеется один информационный вход информационный выход вход разрешения записи WE (Write Enable) и вход выбора микросхемы CS (Chip Select), называемый иногда входом доступа к микросхеме СЕ (Chip Enable). Последний вход служит для организации мультиплексной работы нескольких микросхем ОЗУ, передающих информацию на общую шину данных Если то информационный выход переходит в высокоомное состояние и не влияет на передачу информации по шине данных. Для того чтобы осуществить такое подключение, информационный выход должен быть выполнен в виде либо элемента с открытым коллектором, либо трехстабильного элемента.

При разрешении записи выходной элемент также переводится в высокоомное состояние с помощью соответствующей логической связи. Этим достигается возможность соединения выводов и что позволяет осуществить передачу данных в обоих направлениях (на запись и на считывание) по одному проводу (двунаправленная шина данных).

С помощью еще одного логического элемента запрещается переход схемы в состояние «запись», когда Благодаря этому предотвращается ошибочная запись информации в микросхему, пока она не будет выбрана для занесения информации.

На рис. 9.38 отображены все указанные логические связи. Схема подключения

Рис. 9.38 Внутреннее строение ОЗУ емкостью 16 бит.

Рис. 9.39 Логическая схема замещения для одной ячейки ОЗУ.

каждой ячейки памяти к внутренним шинам представлена на рис. 9.39. Запись информации в ячейку памяти происходит только тогда, когда будет выбран ее адрес и, кроме того, Эта логическая связь осуществляется элементом Содержимое ячейки поступит на выход, если на ее вертикальную и горизонтальную шины выбора адреса подан единичный сигнал, Эту связь осуществляет элемент который имеет выход с открытым коллектором. Если задан адрес не этой, а другой ячейки, выходной транзистор заперт. Выходы всех ячеек соединяются между собой, реализуя функцию «монтажное И», и через показанный на рис. 9.38 трехстабильный элемент подключаются к выходу

Для того чтобы в одной микросхеме разместить наибольшее число ячеек, каждую из них следует реализовать как можно более простым способом. Как правило, они состоят из нескольких транзисторов. В простейшем случае можно, однако, убрать триггер, заменив его одним конденсатором. В такой динамической ячейке информация может сохраняться только в течение ограниченного времени. Поэтому необходимо ее обновлять (регенерировать). Как правило, для этого необходимо один раз каждые активизировать все вертикальные координатные шины.

Одна общая особенность всех полупроводниковых ОЗУ состоит в том, что при отключении питания теряется записанная в них информация. Поэтому в отличие от ЗУ, использующих принципы ферромагнетизма, они называются также энергозависимыми ОЗУ.

Динамические свойства

Чтобы обеспечить нормальное функционирование ОЗУ, следует выполнить некоторые временные соотношения между входными сигналами. На рис. 9.40 показана временная диаграмма процесса записи информации. Для предотвращения записи информации в неправильно выбранную ячейку импульс разрешения записи следует подавать вслед за адресом только по истечении определенного времени. Это время называется временем дешифрирования адреса (Address Setup Time). Для того чтобы обеспечивалась надежная запись в выбранную ячейку, длительность импульса разрешения записи не должна быть ниже минимального значения tw (Data Write Time). В случае значительного числа микросхем ОЗУ информация на входе должна сохраняться еще некоторое время tH (Data Hold Time) после окончания импульса записи. Сумма этих времен называется длительностью цикла записи (Write Cycle Time).

Процесс чтения информации представлен на рис. 9.41. После установки адреса достоверная информация появится через интервал времени Это время называется временем доступа при чтении (Read Access Time) или просто временем доступа.

Параметры некоторых широко распространенных микросхем ОЗУ, выполненных как по биполярной, так и МОП-технологии, приведены в табл. 9.17.

Рис. 9.40. Временная диаграмма процесса записи. дешифрирования адреса; вреух записи; -время задержки информации.

Рис. 9.41. Временная диаграмма процесса чтения. (Сигнал ; -время доступа.)

Таблица 9.17 (см. скан) Параметры некоторых распространенных микросхем ОЗУ