Вивчення принципів побудови оперативних запам'ятовуючих пристроїв
Мета роботи: Вивчення основних принципів побудови оперативних запам'ятовуючих
пристроїв статичного та динамічного типів.
Вступ:
Одним з провідних напрямків розвитку сучасної мікроелектроніки елементної
бази є великі інтегральні мікросхеми пам'яті, які служать основою для
побудови запам'ятовуючих пристроїв в апаратурі різного призначення. Найбільш
широке застосування ці мікросхеми знайшли в ЕОМ, у яких пам'ять представляє
собою функціональну частину, призначену для запису, збереження, видачі команд
і оброблюваних даних. Комплекс механічних засобів, що реалізують функцію
пам'яті, називають запам'ятовуючим пристроєм. У лабораторній роботі представлені
програмно реалізовані моделі двох типів оперативних запам'ятовуючих пристроїв -
статичного і динамічного.
Опис ЗУ:
Статичний запам'ятовуючий пристрій.
Програмна модель статичного оперативного пристрою, що запам'ятовує
представляє традиційну структуру ЗП з прізвольной вибіркою, що складається з
дешифратор рядків і стовпців і матриці накопичувальних елементів. При виконанні
роботи імітуються режими запису і читання даних для будь-якої комірки пам'яті. Крім
загальної структури представлена схема окремої комірки пам'яті, що представляє собою
тригер на КМДП-транзисторах, що мають канали різного типу провідності: VT1, VT2
-канали n-типу, VT3, VT4-канали p-типу. У тригера два парафазних суміщених
входу-виходу. Ключовими транзисторами VT5, VT6 тригер з'єднаний з розрядними
шинами РШ1, РШ0, за якими підводяться до тригери при записі і відводяться від нього
при зчитуванні інформації в парафазной формі подання: РШ1 = D,
РШ0 = D (інверт.). Ключові транзистори затворами з'єднані з адресною
шиною (рядком). При порушенні рядка сигналом вибірки X = 1, знімається з виходу
джешіфратора адреси рядків, ключові транзистори відкриваються і підключають
входи-виходи тригера до розрядним шин. При відсутності сигналу вибірки рядки,
тобто при X = 0, ключові транзистори закриті і тригер ізольований від зарядних шин.
Таким чином реалізують в матриці режим звернення до ЕП для запису або зчитування
інформації і режим зберігання мнформеціі.
Для збереження інформації в тригері необхідне джерело живлення, тобто тригер
даного типу є енергозалежність. За наявності харчування тригер
здатний зберігати свій стан як завгодно довго. В один з двох станів,
в яких може бути тригер, її приводять сигнали, що надходять за
розрядним шин в режимі запису: при D = 1 (РШ1 = 1, РШ0 = 0) VT1, VT4,-відкриті, VT2,
VT3-закриті, при D = 0 (РШ1 = 0, РШ0 = 1) транзистори свої статки змінюють на
зворотні. В режимі зчитування РШ знаходяться в високоомним стані і приймають
потенціали плечей тригера, передаючи їх потім через пристрій вводу-виводу на
вихід мікросхеми DO, DO (інвер). При цьому зберігається в тригері інформація не
руйнується.
Особливість КМДП-тригерів полягає в тому, що в режимі зберігання вони
споживають незначну потужність від джерела живлення, оскільки в будь-якому
стані тригера в тій чи іншій його половині один транзистор, верхній або
нижній, закритий. У режимі звернення, коли перемикаються елементи матриці,
дешифратори та інші функціональні вузли мікросхеми, рівень її
енергоспоживання зростає на два-три порядки.
Разом зі структурою ОЗУ, схеми запам'ятовує комірки на екрані представлені
чотири типові часові діаграми роботи статичного пристрою, що запам'ятовує,
які описують цикли запису (ліворуч) та зчитування інформації. У режимі запису
на вхід пам'яті спочатку подаються сигнали адреси, сигнал запису W/R = 1 і
інформаційний сигнал D. Потім встановлюють сигнал CS (інверт.) з затримкою в
часу tус.вм.а щодо сигналів адреси.
Загальна тривалість сигналу CS (інвер) визначають параметром tвм. Крім того, вказують
тривалість паузи tвм (інверт.) в послідовності сигналів CS (інверт.),
яку слід витримати для відновлення потенціалів ємнісних елементів
схеми.
Сигнали адреси необхідно зберегти на час tсх.а.вм після зняття сигналу
CS (інверт.). Протягом усього циклу запису tц.зп вихід мікросхеми знаходиться в
високоомним (третьому) стані.
У циклі зчитування порядок подачі сигналів той же, що при записі, але при
умови W/R = 0. Час появи сигналу на інформаційному вихід DO визначають
параметрами tв.вм (час вибору) і tв.а (час вибірки адреси), причому
tв.а = tв.вм + tус.вм.а.
Запам'ятовує осередок динамічного ОЗУ.
У лабораторній роботі вивчається типова осередок динамічного ОЗУ на трьох
транзисторах. На додаток до цих трьох транзисторам, необхідним для компонування
основного осередку, вводиться четвертий, який використовується при попередній зарядці
вихідний ємності Cr.Біт інформації зберігається у вигляді заряду ємності
затвор-підкладка (Cg). Для опитування осередку подається імпульс на лінію
попередньої зарядки і відкривається транзистор T4. При цьому вихідна ємність
Cr заряджає до рівня Ec і збуджується лінія вибірки при зчитуванні. В
результаті відкривається транзистор T3, напруга з якого подається T2. Якщо в
осередку зберігається 0 (Cg розряджена), то T2 закритий і на Cr збережеться заряд. Якщо ж
в комірці міститься 1 (Cg заряджена), то транзистор T2 відкритий і Cr розрядиться. На
вихід надходить інвертіруемое вміст адресується осередки.
Операція ЗАПИС виконується шляхом подачі відповідного рівня напруги на
лінію запису даних з подальшою подачею імпульсу на лінію вибірки при записі.
При цьому транзистор T1 включений і Cg заряджає до потенціалу лінії запису
даних.
Існують різні схемні варіанти реалізації динамічного ОЗУ. У всіх цих
варіантах використовується МОП-технологія, оскільки для запобігання швидкої
зарядки ємності Cg необхідний високий повне вхідний опір. Однак і для
випадку МОПпріборов необхідна періодична регенерація комірки (підзарядка Cg).
Період регенерації залежить від температури і для сучасних приладів знаходиться,
як правило, в інтервалі 1-3 мс при температурі від 0 до 55с. Регенерація осередку
динамічного ОЗП виконується шляхом зчитування зберігається біта інформації,
передачі його на лінію запису даних і подальшого запису цього біта в ту ж
комірку за допомогою імпульсу, що подається на лінію вибірки при записі.
Висновок: Дана лабораторна робота проведена відповідно до методичним
зазначенням, представленим у вигляді текстового файлу в додатку до навчальної
програмі. На даній лабораторній роботі я вивчив основні запам'ятовуючі
пристрої і розібрався з принципом їх дії.