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 (8К×8) 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, а с ёмкостью 64К слов — 16-разрядные адреса: A=a15a14a13…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
переводит выходы в третье состояние. Работа ЗУ отображается таблицей (таблица 9).
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.
Требования к взаимному расположению двух сигналов (например, A и B) задаётся временами предустановки, доступа, удержания и сохранения.
Время предустановки сигнала A относительно сигнала B: tSU(A–B) — это интервал между началами обоих сигналов.
На рисунке 69 а, б обозначено tSU(A–CS) и tSU(A–WR). Это времена предустановки сигналов CS и WR относительно адреса.
Время доступа обозначается символом A (от слова Access) — интервал времени от появления того или иного управляющего сигнала до появления информационного сигнала на выходе. Время доступа относительно адреса tA(A) часто обозначается просто tA. Аналогично этому, время доступа относительно сигнала CS, т.е. tA(CS) обозначают tCS.
Время удержания — интервал между началом сигнала A и концом сигнала B tH(A–B). На рисунке 69,б время tH(A–DI) удержания адреса относительно снятия входных данных представляет собой «цикл чтения», а tH(DI–CS) — время подготовки входных данных.
Время сохранения tV(A–B) — интервал между окончанием сигнала A и окончанием сигнала B. На рисунке 69,б интервал tV(RD–CS) означает время сохранения данных относительно сигнала «Выбор кристалла» (или сигнала чтения). Этот интервал необходимо обеспечить для уменьшения вероятности появления ошибки при чтении «неустановившейся» информации. Длительность сигнала обозначается tW (индекс от слова Width — ширина).
6.3.4 Микросхемы ОЗУ
В последнее время наиболее интенсивно развиваются статические ОЗУ выполненные по технологии КМОП, которые по мере уменьшения топологических норм технологического процесса приобретают всё более высокое быстродействие при сохранении своих традиционных преимуществ.
МС К155РУ2 — представляет собой ОЗУ со структурой 2D и с организацией 16×4=64 (Рисунок 70,а). МС изготовлена по технологии ТТЛ.
Массив ЭП представляет собой матрицу, состоящую из 16 строк и 4 столбцов. Элементы каждого из столбцов соединены внутренней разрядной линией данных и хранят одноимённые биты всех слов.
Ячейка памяти состоит из 4-х триггеров, управляемых общим сигналом.
При CS=0 одна из ячеек, соответствующая выставленному адресу, переходит в рабочее состояние, её сигналы поступают на входы элементов И(7…10).
При CS=1 на всех выходах дешифратора низкие уровни и, следовательно, все триггеры отключены от входных шин накопителя.
При CS=0 и W=0 на выбранную ячейку поступают информационные сигналы с входов D1…D4 и элементом И1 вырабатывается сигнал «Запись». Входная информация со входов D1…D4 записывается в ячейку.
