Salt okunur bellek aygıtları (ROM). Kalıcı bellek ROM'u, bellek yongalarına dayalıdır

ROM, bilgilerin bir kez yazıldıktan sonra değiştirilemeyeceği bir bellektir. Örneğin, harici bellekten bir mikroişlemci sisteminin RAM'ine bilgi yüklemek için bir program. Tüm ROM türleri aynı devre tasarım ilkesini kullanır. ROM'daki bilgiler, adres ve veri yolları arasında bir bağlantının varlığı veya yokluğu olarak temsil edilir.

ROM'un koşullu grafik tanımı, Şekil 26.10'da gösterilmiştir.

Şekil 26.10. ROM'un koşullu grafik gösterimi

Pirinç. 26.11. ROM şeması

Şek. 26.11, en basit ROM'un bir diyagramını gösterir. Bir ROM'u uygulamak için bir kod çözücü, diyotlar, bir dizi direnç ve veri yolu sürücüsü kullanmak yeterlidir. Dikkate alınan ROM, bit sözcükleri içerir, örn. toplam boyutu 32 bittir. Sütun sayısı kelime uzunluğunu, satır sayısı ise 8 bitlik kelime sayısını belirler. Diyotlar, mantıksal "0" değerine sahip bitlerin saklanması gereken yerlere kurulur (kod çözücü, seçilen hatta 0 sağlar). Şu anda, diyotlar yerine MOSFET'ler kullanılmaktadır.

Masada. 26.1, şeması şekil 2'de gösterilen ROM'un durumunu gösterir. 26.11.

Tablo 26.1

Basit ROM Durumu

Kural olarak, ROM'lar 2 yapıya sahip çok bitli bir organizasyona sahiptir. DM. Üretim teknolojileri çok çeşitlidir - CMOS, n-MOS, TTL (W) ve diyot dizileri.

Tüm ROM'lar şu gruplara ayrılabilir: fabrikada programlanabilir (maske), tek seferlik programlama ve yeniden programlanabilir.

Üretim sırasında programlanan depolama cihazlarında(ROM veya ROM), teknolojik sürecin son aşamasında, maske adı verilen bir fotomaske kullanılarak üretim sürecinde doğrudan bilgi kaydedilir. Maske ROM'ları olarak adlandırılan bu tür ROM'lar, diyotlar, bipolar veya MOS transistörler üzerine kuruludur.

Maske ROM'larının kullanım alanı, örneğin karakter üreteçleri (Latin ve Rus alfabesinin harflerinin kodları), tipik fonksiyon tabloları (sinüsler, ikinci dereceden fonksiyonlar), standart yazılım gibi standart bilgilerin depolanmasıdır.

Programlanabilir Salt Okunur Bellek(PROM veya BALO) - Tek seferlik elektrik programlama imkanı olan ROM. Bu tür bellek, kullanıcının programlayıcıları kullanarak bellek yongasını bir kez programlamasına olanak tanır.

PROM mikro devreleri, sigortalı jumper'lara sahip bellek hücreleri üzerine inşa edilmiştir. Programlama işlemi, yeterli genlik ve süreye sahip akım darbeleri kullanılarak eriyebilir atlama tellerinin seçici olarak yakılmasından oluşur. Eriyebilir atlama telleri, diyotların veya transistörlerin elektrotlarına dahildir.

Şek. 26.12, sigortalı köprülere sahip bir PROM'un bir diyagramını gösterir. Tüm diyotlar ve atlama telleri ile üretilmiştir, yani. matriste her şey "0" dır ve programlama sırasında mantıksal "1" olması gereken hücrelerde bu atlama telleri yanar.

Pirinç. 26.12. PROM devresinin parçası

Yeniden Programlanabilir Salt Okunur Bellek(RPZU ve RPZU UF) - Çoklu elektriksel programlama imkanı olan ROM. IP RPZU UV'de ( EPROM) mikro devre kutusunda şeffaf bir pencere bulunan ultraviyole ışınlarının yardımıyla eski bilgiler silinir; RPZU'da ( EEPROM) – elektrik sinyallerinin yardımıyla.

EPROM'un bellek hücreleri, N-MOS veya CMOS transistörler. Bir SE oluşturmak için, iki dielektrik ortam veya bir iletken ve dielektrik ortam arasındaki arayüzde yük depolamanın çeşitli fiziksel fenomenleri kullanılır.

İlk versiyonda, MOS transistörün kapısının altındaki dielektrik iki katmandan yapılmıştır: silikon nitrür ve silikon dioksit. Bu transistör MNOS olarak adlandırılır: metal - silikon nitrür - oksit - yarı iletken. Yük yakalama merkezleri, dielektrik katmanların sınırında görünür. Tünel etkisi nedeniyle, yük taşıyıcılar ince bir oksit filmden geçebilir ve katman arayüzünde birikebilir. MNOS transistörün depoladığı bilgi taşıyıcı olan bu yük, transistörün eşik voltajının değişmesine neden olur. Bu durumda eşik voltajı o kadar artar ki transistörün kapısındaki çalışma voltajı onu açamaz. İçinde yük olmayan bir transistör kolayca açılır. Durumlardan biri mantıksal birim olarak tanımlanır, ikincisi sıfırdır.

İkinci varyantta, MOS transistörünün kapısı yüzer hale getirilir, yani. diğer devre elemanları ile ilgisi yoktur. Böyle bir kapı, transistörün tahliyesine yüksek bir voltaj uygulandığında çığ enjeksiyon akımı tarafından şarj edilir. Sonuç olarak, kayan kapıdaki yük, MNOS transistörlü önceki versiyonda olduğu gibi, bilgi okunurken kullanılan boşaltma akımını etkiler. Bu tür transistörlere LISMOS (çığ yükü enjeksiyonlu MOS transistörler) adı verilir. Transistörün kapısı yalıtkanla çevrili olduğundan kaçak akım çok küçüktür ve bilgiler uzun süre (onlarca yıl) saklanabilir.

Elektrik silmeli EPROM'da, transistörün kayan kapısının üzerine ikinci bir kontrol kapısı yerleştirilmiştir. Buna voltaj uygulanması, tünel etkisi nedeniyle yükün kayan geçitte dağılmasına neden olur. RPZU, yeniden programlama için özel ultraviyole ışık kaynakları gerektirmediğinden UV RPZU'ya göre önemli avantajlara sahiptir. Elektrikle silinebilir bellek aygıtları, neredeyse ultraviyole silme bellek aygıtlarının yerini almıştır.

LISMOP tipi çift kapılı transistörler kullanan RPZU devresinin bir parçası, Şek. 26.13. Kayan kapı şarjı kullanılarak programlama modunda bir mantık sıfırı yazılır. Bilgilerin silinmesi, örn. kayan kapı biti, mantıksal bir tane yazmak anlamına gelir. Bu durumda, örnekleme hattı boyunca bir sinyal uygulandığında, yoklamalı transistörler açılır ve voltajı iletir. U ÇUKURU okuma satırında.

Modern EPROM'lar, 80 MHz'e kadar saat frekansında 4 Mbit'e kadar bilgi kapasitesine sahiptir.

26.5. Flaş-hafıza

Temel çalışma ilkeleri ve bellek öğelerinin türü Flaş- bellekler, kayan geçit transistörleri üzerine inşa edilmiş bilgilerin elektriksel olarak kaydedildiği ve silindiği PROM'lara benzer. Kural olarak, özelliklerinden dolayı, Flaş bellek ayrı bir sınıfa ayrılmıştır. Tek tek sözcükleri silmek yerine, ya kaydedilen tüm bilgileri bir kerede ya da büyük bilgi bloklarını siler. Bu, tek tek baytları yazmak ve silmek için kontrol şemalarını ortadan kaldırır, bu da bellek devresini önemli ölçüde basitleştirmeyi ve düşük maliyetle yüksek düzeyde entegrasyon ve performans elde etmeyi mümkün kılar.

Şekil 26.13. RPZU devresinin parçası

Elektronik cihazların geliştirilmesindeki modern eğilimler, kullanılan bellek miktarında sürekli bir artış gerektirir. Bugün, mikro devreler bir mühendisin kullanımına geçici bir bellek tipi olarak sunulmaktadır. DRAM, bit başına son derece düşük fiyat ve yüksek düzeyde entegrasyon ile karakterize edilen ve uçucu olmayan Flaş-maliyeti sürekli azalan ve seviyelere doğru yönelen hafıza DRAM.

Bağımsız enerji ihtiyacı Flaş-bellek, mobil uygulamalar alanında bilgisayar sistemlerinin ilerleme derecesi ile orantılı olarak büyür. Güvenilirlik, düşük güç tüketimi, küçük boyut ve düşük ağırlık, medyanın bariz avantajlarıdır. Flaş- belleğe karşı disk sürücüleri. Bir bilgi birimini depolama maliyetindeki sürekli düşüş göz önüne alındığında, Flaş-bellek, buna dayalı medya, bu tür belleği kullanan mobil platformlara ve taşınabilir ekipmanlara giderek daha fazla avantaj ve işlevsellik sağlar. Çeşitli bellek türleri arasında, Flaş-hücrelere dayalı hafıza NAND büyük miktarda bilgi için geçici olmayan depolama cihazları oluşturmak için en uygun temeldir.

Şu anda, flash bellek oluşturmak için iki ana yapı ayırt edilebilir: hücre tabanlı bellek NOR(VEYA-DEĞİL) ve NAND(VE YOK). Yapı NOR(Şekil 26.14, a) paralel bağlı temel bilgi depolama hücrelerinden oluşur. Hücrelerin bu organizasyonu, verilere rastgele erişim ve bilgilerin bayt bayt kaydedilmesi olasılığını sağlar. Yapının kalbinde NAND(Şekil 26.14, b), sayfalar halinde birleştirilen gruplar (bir grupta 16 hücre) oluşturan temel hücrelerin ve bloklar halinde sayfaların sıralı bağlantısı ilkesidir. Böyle bir bellek dizisi yapısıyla, tek tek hücrelere erişim imkansızdır. Programlama aynı anda yalnızca bir sayfada gerçekleştirilir ve silme sırasında bloklara veya blok gruplarına erişim sağlanır.

Şekil 26.14. Yapı tabanlı NOR(a) ve NAND(B)

Bellek arasındaki yapının organizasyonundaki farklılıkların bir sonucu olarak NOR Ve NANDözelliklerine yansır. Nispeten büyük veri dizileriyle çalışırken, belleğe yazma/silme işlemleri NAND bellekten çok daha hızlı çalışır NOR. 16 bitişik bellek hücresinden beri NAND herhangi bir temas boşluğu olmadan birbirine seri olarak bağlandığında, bir çip üzerinde yüksek bir hücre alanı elde edilir, bu da aynı teknolojik standartlarda büyük bir kapasite elde edilmesini sağlar. Flaş programlamanın merkezinde NAND elektron tünelleme işlemi yatıyor. Ve hem programlama hem de silme için kullanıldığından, bellek yongasının düşük güç tüketimi sağlanır. Sıralı hücre organizasyon yapısı, yüksek derecede ölçeklenebilirliğe izin verir, bu da NAND Flash bellek genişletme yarışında lider. Elektron tünellemenin hücre kanalının tüm alanı boyunca meydana geldiği göz önüne alındığında, birim alan başına yük yakalama oranı y NAND Flash diğer teknolojilerden daha düşük Flaş-bellek, daha yüksek sayıda program/silme döngüsüyle sonuçlanır. Programlama ve okuma, disk sürücülerinin ortak sektör boyutunu taklit etmek için 512 baytlık bloklar halinde sektör sektör veya sayfa blok gerçekleştirilir.

Mikro devrelerin daha ayrıntılı özellikleri Flaş- hafıza, serinin kristalleri örneğinde düşünülebilir HY 27xx(08/16)1 G 1M firmalar Hynix. Şek. 26.15, bu cihazların sonuçlarının iç yapısını ve amacını gösterir.

Mikro devre aşağıdaki sonuçlara sahiptir:

G/Ç 8-15– x16 cihazlar için veri girişi/çıkışı

G/Ç 0-7– x8 ve x16 cihazları için veri girişi/çıkışı, adres girişi veya komut girişi;

ALE– adres mandalını açmak;

CLE– komut mandalını etkinleştirme;

– kristal seçimi;

– okuma izni;

– okuma/meşgul (açık tahliyeli çıkış);

– kayıt izni;

- yazma koruması

VCC- besleme gerilimi;

VSS- genel sonuç.

Şekil 26.15. Harici pimlerin şeması (a), pim ataması (b) ve blok şeması (c) Flaş-hafıza

Adres satırları, 8 veya 16 bitlik bir G/Ç veri yolundaki veri G/Ç hatlarıyla çoğullanır. Böyle bir arabirim, kullanılan pin sayısını azaltır ve devre kartını değiştirmeden daha yüksek kapasiteli yongalara geçmeyi mümkün kılar. Her blok 100.000 kez programlanabilir ve silinebilir. IC'ler, denetleyici etkinliğini tanımlamak için kullanılabilen bir açık boşaltma okuma/meşgul çıkışına sahiptir. BAŞINA (Programla/Sil/Oku). Çıkış açık tahliye olduğundan, farklı bellek yongalarından bu tür birkaç çıkışı bir "yukarı çekme" direnci aracılığıyla güç kaynağının pozitif terminaline bağlamak mümkündür.

Şekil 26.16. Bellek dizisi organizasyonu NAND-yapılar

Bellek dizisi NAND-yapılar, her biri 32 sayfa içeren bloklar halinde düzenlenmiştir. Dizi iki alana ayrılmıştır: ana ve yedek (Şekil 26.16).

Dizinin ana alanı verileri depolamak için kullanılırken, yedek alan genellikle hata düzeltme kodlarını ( ECC), esnek bayraklar ve hatalı blok tanımlayıcıları ( hasarlı bölge) ana alan. 8 bit cihazlarda, ana alandaki sayfalar, her biri 256 baytlık iki yarım sayfaya ve ayrıca 16 baytlık bir boş alana bölünmüştür. 16 bit cihazlarda sayfalar 256 kelimelik bir ana alan ve 8 kelimelik bir yedek alana bölünmüştür.

Hücre tabanlı bellek NOR nispeten uzun silme ve yazma sürelerine sahiptir, ancak her bite okuma erişimi vardır. Bu durum, sık sık yeniden yazmayı gerektirmeyen program kodunun kaydedilmesi ve saklanması için bu tür çiplerin kullanılmasını mümkün kılar. Bu tür uygulamalar, örneğin, BIOS gömülü bilgisayarlar veya set üstü kutu yazılımı için.

Özellikler NAND Flash uygulamasının kapsamını belirledi: hafıza kartları ve diğer veri depolama cihazları. Artık bu tür bellek, mobil cihazlarda, fotoğraf ve video kameralarda vb. hemen hemen her yerde kullanılmaktadır. NAND Flash hemen hemen tüm hafıza kartlarının temelini oluşturur: akıllı medya, MMC, SecureDigital, Bellek Çubuğu

Şimdiye kadar elde edilen bilgi kapasitesi Flaş 8 GB'a kadar bellek, tipik birleştirilmiş program ve 70 MHz'e varan saat hızlarında 33,6 ms/64 kB'ye varan silme hızları.

Etkili kullanımın iki ana alanı Flaş-hafıza, nadiren değiştirilen verilerin depolanması ve hafızanın manyetik disklerde değiştirilmesidir. İlk yön için şunu kullanın: Flaş- adres erişimi olan bellek ve ikincisi için - dosya belleği.

26.6. bellek türü ÇERÇEVE

ÇERÇEVE- RAM'in doğasında bulunan yüksek hız ve düşük güç tüketimini, uygulanan bir voltajın yokluğunda veri depolama özelliği ile birleştiren operasyonel geçici olmayan bellek.

Nazaran EEPROM Ve Flaş-bellek, bu tür belleğe veri yazma süresi ve güç tüketimi çok daha azdır (birkaç milisaniyeye karşı 70 ns'den az) ve yazma döngüleri için kaynak çok daha yüksektir (en az 10 11'e karşı 10 5 . .. 10 6 döngü için EEPROM).

ÇERÇEVE yakın gelecekte dijital cihazlarda en popüler bellek haline gelmelidir. ÇERÇEVE sadece seviyedeki hızda farklılık göstermez DRAM, aynı zamanda güç kapatıldığında verileri kaydetme yeteneği. Bir kelimeyle, ÇERÇEVE sadece yavaşın yerini alamaz Flaş, aynı zamanda türün geleneksel RAM'i DRAM. Bugün, ferroelektrik hafıza, örneğin, sınırlı uygulama alanı bulmaktadır. rfid-etiketler. olmak üzere önde gelen şirketler Ramtron, Samsung, NEC, Toshiba aktif olarak gelişiyor ÇERÇEVE. Yaklaşık olarak 2015 yılına kadar, piyasa N- gigabayt modüller ÇERÇEVE.

Belirtilen özellikler ÇERÇEVE bellek hücresinin depolama kapasitörü dielektrik olarak kullanılan bir ferroelektrik (perovskite) sağlar. Aynı zamanda, ferroelektrik bellek, verileri yalnızca kapasitör yükü biçiminde (geleneksel RAM'de olduğu gibi) değil, aynı zamanda ferroelektrik kristal yapının elektrik polarizasyonu biçiminde de depolar. Bir ferroelektrik kristalin mantıksal 0 ve 1'e karşılık gelen iki durumu vardır.

Terim ÇERÇEVE henüz kararlaştırılmadı. Birinci ÇERÇEVE ferrodinamik RAM denir. Bununla birlikte, şu anda, hafıza hücreleri olarak bir ferroelektrik kullanılmaktadır ve şimdi ÇERÇEVE genellikle ferroelektrik RAM olarak anılır.

Birinci ÇERÇEVE 2 tane vardı T/2İLE-mimari (Şekil 26.17, a), en modern ferroelektrik bellek mikro devrelerinin de gerçekleştirildiği temelde. Her bitin ayrı bir referans bitine karşılık geldiği bu tür bir hücre, yük farkını yüksek doğrulukla belirlemenizi sağlar. Ve diferansiyel sinyalin okunması nedeniyle, hücrelerin kapasitörlerinin parametrelerinin yayılmasının etkisi hariç tutulur. Daha sonra ortaya çıktı ÇERÇEVE mimarisi ile 1 T/1İLE(Şekil 26.17, b). Böyle bir mimariye sahip mikro devrelerin avantajı, geleneksel devrelere göre daha küçük hücre alanı ve sonuç olarak, bilgi kapasitesi birimi açısından mikro devrenin daha düşük maliyetidir.

Şekil 26.18, bir ferroelektrik RAM'in blok diyagramını göstermektedir ( ÇERÇEVE) 1 Mbit kapasiteli ve paralel erişim arabirimli FM 20L 08 firma Ramtron. Tablo 26.1. mikro devre pimleri gösterilmiştir.

FM 20L 08, standart bir statik RAM gibi okuyan ve yazan 128K×8 kalıcı bir bellektir. Veri depolamanın güvenilirliği (sınırsız dayanıklılık) hakkında düşünmeye gerek yokken, veri güvenliği 10 yıl boyunca sağlanır, sistem tasarımı basitleştirilir ve pil destekli statik RAM'e dayalı alternatif bir geçici olmayan bellek çözümünün bir dizi dezavantajı vardır. elimine edilir. Yazma hızı ve sınırsız yeniden yazma döngüleri ÇERÇEVE diğer geçici olmayan bellek türlerine göre lider.

Şekil 26.17. Bellek hücresi tipi 2 T/2İLE(a) ve 1 T/1İLE(B)

Şekil 26.18. Yapısal şema ÇERÇEVE FM 20L 08

Laboratuvar robotu numarası 8

Ders: Rastgele erişim belleğinin (RAM) çalışmasının incelenmesi)

1. İşin amacı.

Bilgi yazma ve okuma modlarında rastgele erişimli bir bellek cihazının çalışmasını incelemek, bu cihazın zaman parametrelerini araştırmak.

Kullanılan ekipman ve tesisler:kişisel bilgisayar, çevreÇoklu sim 12.

Kısa teorik bilgi.

Yapısal olarak, herhangi bir RAM iki bloktan oluşur -depolama elemanı matrisleri ve e adres kodlayıcı. Teknolojik nedenlerden dolayı, matris çoğunlukla iki koordinatlıdır. Ve adresin yerel kod çözme - satırlar ve sütunlarla. Şekil 1, 16 bitlik bir st matrisini göstermektedir. bir tik RAM.

Matris 16 hafıza hücresinden oluşur mem_i .

Matris elemanının şeması (bir hücre n A kırışıklık) Şekil 2'de gösterilmiştir. Her hücre A myati girdiler tarafından adreslenir X , Y seçerek sayfadaki adres satırı kod çözücüleriÖ kam Ah0...Ah3 ve sütunlar Ay0...Ay3. Seçim gönderilerek yapılır S sinyal matris günlüğünün küfür satırları. "1". Aynı zamanda seçilen hafıza hücresinde, A iki giriş elemanı Ve (U 1 şekil 2), okuma-yazma zincirlerinin hazırlanması D 10 ... D 13 girişinde veya DO0 ... DO çıkışında 3 bitlik veri yolları.

Bir adres vermek için etkinleştirme sinyali CS , girişe beslenen H adres sayacı çözümleri ( addr _ cnt ) veya ta sayacın çıkışlarına bağlı kod çözücülerin girişidir.

Pirinç. 1. Matris 16-bit RAM

Bir bellek hücresine bir bit yazarken (Şekil 2), girişte karşılık gelen bit veri yolunda 1 veya 0 ayarlanır. WR/RD Sayfadan sonra "1" ayarlanırÖ bir sayacı veya adres kod çözücüyü bir sinyalle yenmek CS, elemanlar 2I U 1, U 2 tetiklenir. pozitif şerit e elemandan sinyal düşüşü sen 2 saat girişine gider D-flip-flop U 4 , sonuç olarak içinde 1 veya 0 yazan tarih, A üzerindeki sinyal seviyesine bağlı olarak D - giriş.

Pirinç. 2. Bir bellek hücresinin şeması mem_i .

Girişteki bir bellek hücresinden okurken WR/RD elemanlar tetiklenirken 0'a ayarlanır U 1, U 3, U 5 ve tampon elemanının ENABLE OUTPUT girişine sen 6 izin geliyor Yu sinyal, ile bir sinyalle sonuçlanır Q çıkışı D -flip-flop bit veriyoluna aktarılır DO0…DO3.

Hafıza hücresinin işleyişini kontrol etmek için bir kelime üreteci kullanılır (Şek. 3).

Pirinç. 3. Şema ayarlarıyla kelime oluşturucunun ön paneli

Laboratuvar çalışmasında RAM'in çalışma modlarını incelemek için statik tip bir RAM olan HM-65642/883 yongası kullanılır. Şekil 1'de gösterilen RAM'den farklı olarak, 8192 x 8 bit hücre kapasitesine sahiptir.

HM-65642/883 yongasını bağlamak için veriler, Şek. 4.

Pirinç. 4. HM-65642/883 tipi RAM çipinin pimlerinin tanımı.

Kontrol iki sinyalle gerçekleştirilir: G - örnekleme çözünürlüğü, W - kayıt çözünürlüğü ve bilgiler tionlar. Adres girişleri işaretlenir A , çıkış sinyalleri harfle gösterilir D.

İşin sırası.

Deney 1. Bir rasgele erişim belleği (RAM) hücresinin incelenmesi.

programı indirçoklu sim 12 Ana Menü'den.

1. Şekil l'de gösterilen devreyi kurunuz. 2.
2. Elemanlar üzerinde giriş ve çıkış sinyallerinin ne olması gerektiğini çizin I1  I6 bilgileri kaydederken, saklarken ve okurken.
3. Ayarlanır kelime üreteciikili birim değişkeninin numarasına göre bir bellek hücresinde bir kayıt sağlayan bir basamak kombinasyonu.
4.  I6.
5. Bahsedilen bellek hücresinde bir ikili birimin depolanmasını sağlayan kelime üretecine bir sayı kombinasyonu kurun.
6. Bir osiloskop ile görüntüleyin ve I1 elemanlarının giriş ve çıkışlarındaki sinyalleri çizin I6.
7. Bir bellek hücresinden bir ikili birimi okumak için kelime oluşturucuda bir rakam kombinasyonu ayarlayın.
8. Bir osiloskop ile görüntüleyin ve I1 elemanlarının giriş ve çıkışlarındaki sinyalleri çizin I6.

Deney 2 RAM Matrisi Çalışması.

1. Şekil l'de gösterilen devreyi kurunuz. 5.

Şekil 5. RAM matrisli bir sanal kartın şeması.

1. tuşları kullanma S 1…S 8, bu hücrelerin içeriğini okumak için bellek alanındaki hücrelerin adreslerini (varyant sayısına göre) ayarlayın. Sonuçları bir tablo şeklinde kaydedin:

Adres Verileri

K 0111

K+1 1011

K+2 1101

K+3 1110

1. Tuşları kullanarak veri yazma S 9…S 16 varyant numarasına göre RAM hücrelerine. Veriler, LED'ler kullanılarak ikili kodda görüntülenir ve hücre adresleri, onaltılık kodda dijital göstergeler kullanılarak görüntülenir.
2. Seçenek numarasına göre hafıza hücrelerine yazılan veriler aşağıdaki gibidir:

a) çalışan "0";

b) çalışan "1";

c) çalışan "00";

d) "11" çalıştırıyor

e) "artan seviye";

f) "azalan seviye";

g) "11110000" not defteri değişikliği;

h) "dönüşümlü" 1010101010.

5. Adres tuşlarını değiştirirken gerçekleştirilecek dinamik gösterge S 1…S 8, jeneratörden kontrol darbelerinin alınmasının bir sonucu olarak hücrelerin adreslerini değiştiren sayacın karşılık gelen çıkışlarına.

6. Veri okuma modunda sinyal osilogramlarını inceleyin.

1. Laboratuvar çalışmasının adı ve amacı.

2. Her bir iş öğesinin adı, şemalar, ölçüm sonuçları.

3. Araştırma sonuçlarına dayalı sonuçlar.

RISC işlemcileri varsa, her saat döngüsünde bir talimatı yürütmeye yakındırlar.

Ayrıca CPU'nun basitleştirilmesiyle, uygulanması için gereken transistör sayısı azalır, dolayısıyla kristal alan azalır. Bu, maliyet ve güç tüketiminde bir azalma ile sonuçlanır.

Basitlikleri nedeniyle RISC işlemcilerinin patentlenemeyeceği de akılda tutulmalıdır. Bu da hızlı gelişimlerine ve geniş üretimlerine katkıda bulunur. Bu arada, azaltılmış RISC seti yalnızca en sık kullanılan komutları içeriyordu. Bir dizi nadir CISC işlemci talimatı, RISC işlemci talimat dizileri tarafından yürütülür.

Daha sonra, minimum sayıda uzun talimat kullanan MISC işlemcileri kavramı ortaya çıktı. Bunları takiben, ekstra uzun talimatlarla çalışan VLIW işlemcileri ortaya çıktı. İşlemcilerin hızı, saniyede milyonlarca işlem MIPS olarak tanımlanır.

Mikroişlemcili cihazlarda bellek

İÇİNDE Mikroişlemcili cihazlarda, ara ve nihai hesaplama sonuçlarının bilgi işlem programlarının ilk verilerini depolamak için bellek kullanılır.

İki ana bellek türü vardır:

∙RAM, verileri depolamak için kullanılan rasgele erişimli bellektir, dolayısıyla bu belleğe veri belleği de denir. RAM'deki okuma ve yazma döngülerinin sayısı sınırlı değildir, ancak besleme gerilimi kapatıldığında tüm bilgiler kaybolur;

İÇİNDE Modern mikroişlemcilerde, RAM belleği, süper hızlı bellek (SRAM), RAM, ara bellek (BZU) ve harici bellek (VZU) düzeylerinin bulunduğu çok düzeyli bir sistemdir.

Sonraki her seviye, kapasite ve hız açısından bir öncekinden farklıdır.

Kapasite, bellekte depolanabilecek maksimum bilgi miktarıdır.

Performans, bellek tarafından gerçekleştirilen iki ana işlem olan okuma ve yazma işlemlerinin süresi ile karakterize edilir.

Belirtilen bellek seviyeleri için kapasite SRAM'den OVC'ye doğru, performans ise ters yönde artar.

∙ROM, programları depolamak için tasarlanmış salt okunur bir bellek aygıtıdır, bu nedenle bu belleğe genellikle kod veya program belleği denir. ROM yongaları, güç kapatıldığında bilgileri tutabilir, ancak yalnızca bir kez veya çok sınırlı sayıda programlanabilir.

Yarı İletken Belleğin Temel Özellikleri

Sistemleri tasarlarken dikkate alınması gereken belleğin ana özellikleri şunlardır:

∙Hafıza kapasitesi, saklanan bilginin bit sayısına göre belirlenir. Çip kapasitesi genellikle bit olarak da ifade edilir. Kristalin önemli bir özelliği, bellek kristali MxN'nin bilgi organizasyonudur; burada M, kelime sayısıdır, N, kelime uzunluğudur. Aynı erişim süresi için, daha büyük bir örnek genişliğine sahip bir bellek, daha büyük bir bilgi kapasitesine sahiptir.

∙Hafızanın zaman özellikleri.

1.1 Erişim süresi - merkezi işlemcinin gerekli bellek hücresinin adresini adres yoluna koyduğu ve kontrol veri yolu aracılığıyla veri okuma veya yazma emri gönderdiği andan, adreslenen hücre veri yoluna bağlanana kadar belirlenen zaman aralığı .

Ö Kurtarma süresi, CPU adresi SHA'dan, SHA'dan "okuma" veya "yazma" sinyalini ve SDS'den verileri çıkardıktan sonra belleği orijinal durumuna geri yüklemek için gereken süredir.

∙Bir depolama cihazının birim maliyeti, maliyetinin bilgi kapasitesine oranı ile belirlenir, örn. saklanan bilginin bir bitinin maliyeti tarafından belirlenir.

∙Enerji tüketimi (veya güç kaybı), kristalin iki çalışma modu için verilmiştir: yazma ve okuma işlemleri nominal hızda yapıldığında pasif depolama modu ve aktif mod.

∙Paketleme yoğunluğu, bellek elemanının alanı ile belirlenir ve eleman devresindeki transistör sayısına ve kullanılan teknolojiye bağlıdır. En yüksek paketleme yoğunluğu, dinamik bellek kristallerinde elde edilmiştir.

∙İzin verilen ortam sıcaklığı genellikle aktif çalışma, pasif depolama ve güç kapalıyken çalışmama için ayrı ayrı belirtilir. Standart ise mahfaza tipi veya mahfaza yeniyse tüm boyutları, kontakların işaretlenmesini ve numaralandırılmasını gösteren mahfaza çizimi belirtilir. Çalışma koşulları da verilmiştir: çalışma konumu, mekanik etkiler, izin verilen nem ve diğerleri.

Salt okunur bellek (ROM) yonga türleri

Aşağıdaki ana ROM türleri vardır:

∙maske ROM'ları - üretimleri sırasında kapalı (yüksek seviye) ve açık atlama tellerinden (düşük seviye) oluşan bir maske uygulanarak programlanırlar, bu tip ROM en ucuzudur, ancak büyük miktarlarda üretildiğinde;

∙ Sigortalı jumper'lı ROM veya elektriksel olarak programlanabilir (EPROM) - bu mikro devreler, bitlere karşılık gelen jumper'lar yok olana kadar sıfır olması gereken akım darbeleri geçirerek tüketici tarafından programlanır;

∙ elektrikli bilgi kaydı ve ultraviyole radyasyon (UFPROM) ile silme ile yeniden programlanabilir ROM'lar - bu tür bir mikro devrenin bellek hücresinin temeli, tamamen izole edilmiş "yüzen" bir kapıya sahip bir MOS transistördür, programlama sırasında oksit kırılır ve bir mikro devre UV ışınlarına maruz kalana kadar orada depolanan kapıda yük birikir, etkisi altında oksit iletken hale gelir; transistör kanalının direnci, kapıdaki yüke bağlıdır ve hücreye yazılan biti belirleyecektir;

∙ elektriksel olarak silinebilir ROM'lar (EEPROM), UFPROM'a benzer şekilde tasarlanmıştır, ancak voltaj darbeleri uygulandığında, kayıt gibi silme gerçekleşir; bu en pahalı ama aynı zamanda en uygun ROM türüdür.

∙FLASH bellek şu anda en popüler olanıdır. Ana avantajı, elektriksel yeniden programlanabilirlik ilkesi üzerine inşa edilmiş olmasıdır, yani programlayıcılar kullanılarak bilgilerin birden fazla silinmesine ve kaydedilmesine izin verir. Minimum garantili yazma/silme döngüsü sayısı genellikle birkaç bini geçer. Bu, hem sistem geliştirme aşamasında hem de gerçek bir cihazda çalışması sırasında mikroişlemci programında değişiklik yapmanıza olanak sağladığından, yaşam döngüsünü önemli ölçüde artırır ve mikroişlemci sistemlerinin esnekliğini artırır.

RAM yonga türleri

İki tür RAM yongası vardır:

∙tetikleyicinin depolama hücresinin temeli olarak hizmet ettiği statik RAM;

Donanım yazılımı olarak da adlandırılan salt okunur bellek (ROM, ROM), üretim sırasında belirli verilerle programlanan entegre bir devredir. ROM'lar sadece bilgisayarlarda değil, diğer birçok elektronik cihazda da kullanılmaktadır.

Modern bellek yongalarının belirli türlerinden bahsetmeden önce, biraz geçmişi hatırlamamız ve elektronik belleğin temel ilkelerini ve adresleme özelliklerini anlamamız gerekiyor.

Bilgisayarlar, ondalık sayı sistemini kullanan kişilerin aksine ikili aritmetik kullanır, yani bir makine numarasının herhangi bir biti "0" - hayır veya "1" - evet içerebilir. Buna göre, bilgisayarın elektronik belleğinin her hücresi iki değerden birini hatırlamalıdır - 0 veya 1. En basit bellek cihazı, bir elektrik devresini kapatan veya açan bir dizi geçiş anahtarı veya röledir. Hatırlarsanız, eski bilgisayarlar sadece RAM için röleler kullandılar ve ROM olarak sıradan geçiş anahtarları kullanıldı (ve bu şaşırtıcı değil, çünkü geçen yüzyılın 80'lerinin mini bilgisayarlarında bile bir dizi geçiş anahtarı olan bir panel vardı. komutlar).

Yarı iletken teknolojilerinin gelişimi, çoğu durumda bir kişisel bilgisayarın elektronik belleği için silikon entegre devrelerin kullanılmasına yol açmıştır. Ve bir mikro devredeki minimum bellek hücresi, en basit durumda iki transistör üzerine monte edilen bir parmak arası terliktir. Ancak tetik kontrolü, kontrol devreleri gerektirdiğinden, özellikle önbellek için kullanılan modern statik belleğin temel depolama hücresi bazen bir düzine kadar transistör içerir. Şek. Şekil 12, bir CMOS çipinin bir bellek hücresinin bir diyagramını göstermektedir. İçinde, altı CMOS transistörden yalnızca V3 ve V5 transistörleri bilgi depolamaktan sorumludur ve geri kalanı başka amaçlar için kullanılır.

Modern bir bilgisayarda yüzbinlerce hücre içeren mikro devreler kullanıldığından, kontrolü basitleştirmek için depolama hücreleri kare matrisler halinde gruplandırılmıştır. Belirli bir bellek hücresine erişmek için satır ve sütun numaralarından oluşan bir adres kullanılır (Şekil 13). Kolon ve satır baralarında istenilen hücrenin doğru adresi ayarlanır ayarlanmaz, hafıza hücresine kaydedilen bilgiye karşılık gelen voltaj matrisin çıkışında görünecektir. Bu adresleme ilkesinin RAM'de bir baytı okumak veya yazmak için de kullanıldığını unutmayın, ancak aynı zamanda, bir baytın veya kelimenin her bir biti, çoğu zaman ayrı bir mikro devrede bulunan kendi depolama matrisinden sorumludur.

Mikro devrenin belirli bir hücresine bilgi yazmak için yalnızca bir çıktı amaçlanır. Adres veri yoluna bellek hücresinin doğru adresi ayarlandığında, yazma sinyali tüm hücrelere uygulansa da, yalnızca o anda seçili olan (adreslenen) hücre yazılacaktır.

Şekil 12. Bir CMOS Bellek Hücresinin Şeması

Bir bellek matrisinde bellek hücrelerini yazma ve okuma ilkesi, bir ferrit bellek örneğiyle iyi bir şekilde gösterilmektedir (Şekil 14). Bilgisayar çağının şafağında, tel örgünün düğümlerinde bulunan küçük bir ferrit halkaydı. Bir okuma ve yazma sinyali oluşturmak için, tüm halkalardan ayrı bir tel geçirildi. "1" ve "0" yazmak için, bir elektrik akımının etkisi altında yeniden mıknatıslanmak için ferromanyetlerin özelliğinin kullanıldığına dikkat edin. En küçük ferrit halkaların çapı yalnızca yaklaşık 1 mm idi. Yarı iletken bellek yongalarının ortaya çıkmasıyla, ferrit bellek uzun süre unutuldu, ancak son zamanlarda silikon yonga üretim teknolojisi ile ferromanyetik malzemelerin, uygulanan manyetik alana bağlı olarak dirençlerini değiştirme özelliğini birleştiren FeRAM yongaları ortaya çıktı.

İşlemciler, örneğin 8, 16, 32 veya 64 gibi 8 bitin katı olan bir veri yoluna sahiptir. Eski kişisel bilgisayarlarda, elektronik bellek, örneğin 64, 128, 256 vb. . IBM PC kişisel bilgisayarlarının anakartlarında, burada çok fazla yer kaplayan bellek yongaları sıraları görülebilir. Mikro devrelerin sayısını azaltmak ve birbirleriyle olan elektrik bağlantılarını basitleştirmek için, tek bir silikon çip üzerinde birkaç ayrı bellek hücresi dizisi oluşturulmaya başlandı. En popüler seçenekler, bellek yongasının 4 ve 8'e eşit bir bit derinliğine sahip olmasıydı, bu da karttaki kasa sayısını azaltmayı mümkün kılıyordu.

Şekil 13

Bellek yongaları için belgeler ve fiyat listeleri her zaman yalnızca toplam hacmini değil, aynı zamanda bellek hücrelerinin nasıl düzenlendiğini de gösterir. Örneğin, DDR ve SDRAM dinamik bellek yongaları için fiyat listesindeki satırlar aşağıdadır:

DDR 256Mb, 32Mx8, 266MHz;

DDR 128Mb, 1bMx8, 266MHz;

· SDRAM 256Mb, 32Mx8, 133MHz;

· SDRAM 128Mb, 16Mx8, 133MHz.

Şekil 14. Bellek hücrelerini bir depolama matrisinde yazma ve okuma ilkesi

Başlangıçta mikro devre tipi için bir sembol olduğunu ve sonunda üzerinde çalışabilecekleri veri yolunun maksimum saat frekansını gösterdiğini unutmayın. Çipteki bellek miktarı iki versiyonda belirtilir: 256Mb -- çipteki toplam bellek hücresi sayısı; 32Mx8 - bu atama, her bitin 32 MB olduğunu gösterir ("adres alanı derinliği" terimi, İngilizce'den adres derinliği olarak da kullanılır). 32 MB'ı 8 ile çarparsanız 256 MB elde edersiniz.