Компьютерная и микропроцессорная техника в управлении электропривода Лекция 5

для записи, хранения и воспроизведения информации. ЗУ современных ЭВМ в

значительной мере определяют их функциональные возможности и быстродействие. Основными характеристиками ЗУ можно считать следующие: информационную емкость, быстродействие, энергопотребление.

байтах. Быстродействие может характеризоваться временем от момента обращения к ЗУ

до появления требуемой информации на выходе или максимальной скоростью потока информации, т. е. количеством воспроизводимой в единицу времени информации (Мбит/с). Энергопотребление ЗУ зависит от суммарной мощности, потребляемой от источников питания.
К числу дополнительных характеристик относятся стоимость хранения единицы информации, а также энергозависимость хранения информации в ЗУ.

(РОН); сверхоперативные запоминающие устройства (СОЗУ); оперативные запоминающие устройства (ОЗУ); оперативные

постоянные или репрограммируемые запоминающие устройства (ОПЗУ и ОРПЗУ); буферные запоминающие устройства (БЗУ); внешние запоминающие устройства (ВЗУ); запоминающие устройства сверхвысокой емкости (архивная память).
РОН имеют емкость памяти в несколько сотен слов, при этом доступ к памяти осуществляется в пределах одного машинного такта. Регистры непосредственно связаны с процессором и в ряде микропроцессорных наборов включаются в состав БИС центрального процессорного элемента.

увеличенном времени доступа. В СОЗУ хранится переменная информация, при этом

обеспечивается практически одинаковое быстродействие при считывании и записи информации.
В ОЗУ во время решения задач записываются основные части программы и базы данных. Информационная емкость ОЗУ как минимум на порядок превышает емкость СОЗУ.
Знакогенераторы, микропрограммы, подпрограммы и константы хранятся в ПЗУ ЭВМ. Постоянное запоминающее устройство содержит основные из системных программ, которые запускают ЭВМ после включения питания, обеспечивают преобразование кодов сигналов внешних устройств и т. п.

ЗУ и предназначены для расширения внутренней памяти при сохранении уровня

показателей быстродействия ЭВМ. Внутренние ЗУ в современных ЭВМ в большинстве случаев реализуются с использованием микроэлектронных изделий, выполняемых на основе полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС) и микросборок.
С современных моделях ЭВМ применяется кэш-память, занимающая промежуточное положение между регистрами общего назначения и остальной памятью.

невысокими параметрами быстродействия (время доступа 10-3–10-1 с). Запоминающие устройства сверхвысокой

емкости (свыше 1010 бит) используются для создания архивной памяти и реализации высокопроизводительных мощных ЭВМ, обрабатывающих большие массивы информации. Внешние ЗУ и архивная память выполняются на накопительном магнитном диске (НМД) и накопительной магнитной ленте (НМЛ). Для архивной памяти носителями информации являются также магнитооптические и оптические диски.
ОЗУ можно разделить на ЗУ с произвольной выборкой (ЗУПВ) и ЗУ последовательного типа. Время обращения по всем ячейкам памяти ЗУПВ практически одинаково, а в ЗУ последовательного типа время выборки определяется местоположением ячейки с необходимой информацией.

ИМС ОЗУ можно классифицировать на статические, динамические, псевдостатические и квазистатические.

Хранение информации в статических ОЗУ осуществляется за счет постоянного потребления тока от источника питания. В динамических и псевдостатических ОЗУ информация обычно хранится в виде зарядов на паразитных емкостях и регенерация информации производится периодически во время действия внешних (для динамических ОЗУ) или внутренних (для псевдостатических ОЗУ) синхросигналов. Квазистатические ИМС ОЗУ для снижения потребляемой мощности наряду со статическими вентилями памяти содержат периферийные вентили с динамическим способом управления.

энергонезависимо. Среди ПЗУ можно выделить следующие разновидности: постоянные запоминающие устройства

с возможностью однократного электрического программирования (ППЗУ) и многократного электрического перепрограммирования (репрограммируемые ПЗУ – РПЗУ), а также постоянные запоминающие устройства с ультрафиолетовым стиранием и электрической записью информации (РПЗУ УФ).
В ассоциативных ЗУ поиск и выборка информации осуществляются по содержанию произвольного количества разрядов независимо от физических координат ячеек памяти.

также цилиндрические магнитные домены (ЦМД). Для возникновения ЦМД в тонкой

эпитаксиальной магнитной пленке требуется выполнение ряда условий. Если к намагниченной подложке феррограната, выращенной на подложке из галлий-гадолиниевого граната с магнитной пленкой, перпендикулярно к поверхности приложить магнитное поле соответствующей напряженности, то в пленке образуются цилиндрические магнитные домены с диаметром до нескольких микрометров. Направление поляризации доменов противоположно направлению действия внешнего магнитного поля. Остальная часть пленки имеет направление поляризации, совпадающее с внешним магнитным полем.

из пленки магнитомягкого материала (пермаллоя). Кольцо этих элементов выполняет функции

ЗУ с последовательным доступом, что увеличивает время выборки. Наличие домена в каждой точке кольца эквивалентно логической 1, а отсутствие – логическому 0. При отключении питания ЦМД сохраняют свое положение (информация не исчезает), поскольку остается постоянное магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами микросборки памяти на ЦМД.

характеристикам близкие к НМД. Отсутствие движущихся деталей и узлов в

накопителях на ЦМД существенно повышает надежность и устойчивость их работы при воздействиях различного рода. Потенциальные возможности ЗУ на цилиндрических магнитных доменах оцениваются по уровню плотностей записи 108–1010 бит/см2 и связаны прежде всего с диаметром ЦМД. ЗУ на ЦМД реализуются как накопители последовательного типа на основе одного замкнутого и разомкнутого регистра, а также как накопители параллельно-последовательного типа, у которых параллельно функционирующие накопительные регистры объединены общими регистрами ввода – вывода с последовательной генерацией и считыванием кодовой последовательности ЦМД.

законченных магнитоэлектронных узлов хранения информации (ЦМД-микросборок). Микросборки ЦМД по количеству

ЦМД-кристаллов разделяются на однокристальные и многокристальные. Магнитная система ЦМД-микросборки состоит из двух катушек управляющего поля (Х и Y), постоянных магнитов, экранов магнитного и электростатического. Для осуществления возможности быстрого стирания информации может быть введена дополнительная катушка Z.

считывания двоичной информации; они состоят из следующих типовых узлов: накопителя

(НК); дешифраторов строк и столбцов (Dc X, Dс У); устройства записи (УЗ); устройства считывания (УС); устройства управления (УУ).

Типовая структурная схема полупроводниковых БИС ОЗУ и ПЗУ:
DcX – дешифратор строк;
DcY – дешифратор столбцов;
НК – накопитель;
УЗ – устройство записи;
УУ – устройство управления;
УС – устройство считывания.

или иные типовые узлы могут в схеме отсутствовать, например все

БИС ПЗУ не имеют устройства записи.
Особенности построения накопителя влияют на такие важные характеристики, как устойчивость хранения информации, мощность, потребляемую в режиме хранения, а также быстродействие ЗУ.
Другие типовые элементы БИС ЗУ связаны с входными и выходными схемами, особенности построения которых существенным образом сказываются при объединении БИС ЗУ в систему памяти. Поэтому в данной главе рассматриваются в основном такие элементы БИС ЗУ, как накопитель, входные и выходные схемы. Накопитель представляет собой матрицу элементов памяти, объединенных в строки и столбцы через развязывающие ключевые элементы, связанные с дешифраторами.

памяти.
В накопителях динамических БИС ОЗУ применяются однотранзисторные элементы памяти, состоящие

из ключевого транзистора и емкости хранения информации, интегрированной с транзистором в один элемент памяти. Вследствие постоянного рассасывания заряда, хранящегося на емкости, такой элемент, а следовательно, и весь накопитель требуют периодической регенерации информации, которая выполняется с помощью устройства управления.
В накопителях масочного БИС ПЗУ используются, как правило, транзисторы, подключенные соответствующим образом к строкам и столбцам накопителя. При этом наличие или отсутствие транзистора в узле пересечения строки-столбца соответствует хранению 1 или 0 в узле памяти накопителя.

пережигаются при выборке соответствующего элемента памяти в процессе программирования ППЗУ.
В

накопителях РПЗУ используются специальные типы транзисторных структур, изменяющие свои характеристики при программировании РПЗУ. Это изменение характеристик и служит признаком хранящейся информации.
Информационные сигналы D1 поступают в устройство записи УЗ, которое служит для записи информации в элементы памяти, объединенные в накопителе. Информационные сигналы 1 и 0 считываются из БИС ЗУ через устройство считывания УС.

УУ и устройство записи УЗ и определяют режим работы БИС

ЗУ (запись, хранение, считывание информации).
Адресные сигналы А0 ... Аn поступают на схемы дешифрации ОС X, ОС У, которые определяют, к какому элементу памяти накопителя производится обращение в соответствии с заданным кодом адреса.
Выходные схемы связаны с устройством считывания УС, которое служит для усиления считанной из накопителя информации и передачи ее на выход DО. Во многих случаях выходные схемы имеют возможность передачи трех логических состояний: 1, 0 и состояния высокого сопротивления (Z) на выходе DO, что облегчает объединение БИС ЗУ в системах с шинной организацией передачи данных.

конфигурации, где N – числа адресов, п – число разрядов

БИС ЗУ. В многоразрядных БИС ЗУ записываемые и считываемые информационные сигналы часто передаются по одним и тем же выводам с целью экономии их числа. Отдельные типы БИС ЗУ имеют регистры для хранения поступающих адресных сигналов, а также мультиплексный (с разделением по времени) режим ввода адресов, применяемый для экономии числа выводов БИС ЗУ. Удобнее в эксплуатации перепрограммируемые БИС, у которых можно стирать записанную информацию, а затем многократно записывать новую. Такие ПЗУ называются перепрограммируемыми (ППЗУ). Стирание информации производят электрическим полем или ультрафиолетовым излучением.

памяти: биполярная технология и МОП-технология. Их основное различие – это

цикл обращения к памяти (время, требующееся для того, чтобы данные по определенному адресу оказались доступными для их последующего использования). Цикл обращения к памяти, построенной по биполярной технологии, почти в 10 раз меньше времени доступа к памяти, построенной по МОП-технологии. Однако схемы из биполярных транзисторов занимают большую площадь на кристалле, чем эквивалентные МОП-схемы. Перепрограммируемые ПЗУ изготавливаются только с применением МОП-технологии.

собственно входы представляют собой эмиттеры многоэмиттерного транзистора VT1 с резистором

R в цепи базы.

VT2. Далее схема построена по принципу ТТЛ‑вентиля со сложным выходом

и работает непосредственно на схемы дешифрации строк или столбцов, схему управления запись – считывание и тому подобное.