Лекции по схемотехнике
Шрифт:
Статические ОЗУ делятся на асинхронные и тактируемые.
В асинхронных ЗУ сигналы управления могут задаваться как импульсами, так и уровнями. Например, сигнал разрешения работы
В тактируемых ЗУ некоторые сигналы обязательно должны быть импульсными. Например, сигнал разрешения работы
Статические ЗУ в 4…5 раз дороже динамических и приблизительно во столько же раз меньше по информационной ёмкости. Их достоинством является высокое быстродействие. Область применения относительно дорогостоящих статических ОЗУ в системах обработки информации определяется именно их высоким быстродействием. Типичной областью применения статических ОЗУ в ЭВМ являются схемы КЭШ-памяти.
Запоминающими элементами статических ОЗУ служат триггеры с цепями установки и сброса. Триггеры можно реализовать по любой схемотехнологии (ТТЛШ, И^2Л, n-МОП, КМОП и др.), в соответствии с которой разработаны разнообразные схемы ЗУ с различными параметрами.
6.3.2 Основные параметры ЗУ
Важнейшими параметрами ЗУ являются информационная ёмкость и быстродействие.
Информационная ёмкость — максимально возможный объём хранимой информации. Выражается в битах или словах (в частности, в байтах). Бит хранится запоминающим элементом (ЗЭ), а слово — запоминающей ячейкой (ЗЯ), т.е. группой ЗЭ, к которой возможно лишь одновременное обращение.
Быстродействие (производительность) ЗУ оценивают временами записи, считывания и длительностями циклов записи/чтения.
Время записи — интервал после появления сигнала записи и установлением ЗЯ в состояние, задаваемое входным словом.
Время считывания — интервал между моментами появления сигнала чтения и слова на выходе ЗУ. Циклы записи и чтения — это время между двумя последовательностями записи или чтения. Длительности циклов могут превышать времена записи и чтения, так как после этих операций может потребоваться время для восстановления начального состояния ЗУ.
Кроме основных (эксплуатационных или измеряемых) параметров, ЗУ характеризуются рядом режимных параметров, обеспечение которых необходимо для нормального функционирования ЗУ. Поскольку ЗУ имеют несколько управляющих сигналов, то для них задаются не только длительности, но и взаимное положение во времени.
6.3.3 Внешняя организация и временные диаграммы статических ОЗУ
В номенклатуре статических ЗУ представлены микросхемы с одноразрядной и словарной организацией. Внешняя организация статического ЗУ ёмкостью 64 Кбита (8Кx8) показана на рисунке 68.
Один из возможных наборов сигналов ЗУ.
Рисунок 68 Пример внешней организации статического ЗУ
A — адрес. Разрядность n определяется числом ячеек ЗУ, т.е. максимально возможным числом хранимых в ЗУ слов N=2n, а n=log2N. Например, ЗУ с ёмкостью 8К слов имеет 13-разрядные адреса, выражаемые словами A=a12a11a10…a0,
DI и DO — шины входных и выходных данных; m — их разрядность. В рассматриваемом примере DI и DO объединены в общую шину DIO.
CS — выбор кристалла разрешает или запрещает работу данной микросхемы.
R/W — чтение или запись. R/W=1 — «Чтение», R/W=0 — «Запись».
CE — Chip Enable — разрешение по выходу, пассивное состояние которого
Таблица 9 Задание режимов работы микросхемы ЗУ
| | | R/W | A | DIO | Режим |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | X | X | X | Z | Хранение |
| 0 | X | 0 | A | DI | Запись |
| 0 | 0 | 1 | A | DO | Чтение |
Рисунок 69 Временные диаграммы процессов
записи а) и чтения б) в статическом ЗУ
Функционирование ЗУ во времени регламентируется временными диаграммами, устанавливаемые изготовителями. В основу кладутся определённые требования. Например, чтобы исключить возможность обращения к другой ячейке, рекомендуется подавать адрес раньше, чем другие сигналы, с опережением на время его декодирования. Адрес должен держаться в течение всего цикла обращения к памяти.
Затем следует подать сигналы, определяющие направление передачи данных и, если предполагается запись, то записываемые данные, а также сигнал выборки кристалла. Среди этих сигналов будет и стробирующий, т.е. выделяющий временной интервал непосредственного выполнения действия. Таким сигналом для разных ЗУ может служить как сигнал R/W, так и сигнал
Если задана операция чтения, то дополнительно подаётся сигнал разрешения выхода. После подачи указанных выше сигналов ЗУ готовит данные для чтения, что требует определённого времени. По заднему фронту сигнала R, положение которого должно обеспечивать установление правильных данных на выходе ЗУ, данные считываются из ЗУ.