Класифікація напівпровідникових запам’ятовуючих пристроїв

Найважливішою ознакою ЗП є спосіб доступу до даних, відповідно до якого їх класифікують на три типи:

  1. • адресні ЗУ;
  2. • ЗУ з послідовним доступом;
  3. • ЗУ з асоціативним доступом.

Першими були створені напівпровідникові адресні ЗУ. Щоб звернутися до осередку адресного ЗУ для читання або запису інформації, необхідно вказати адресу цього осередку. Ці ЗУ лежать в основі постійної та оперативної пам’яті всіх ЕОМ і обчислювальних пристроїв, побудованих на базі мікропроцесорів, зокрема, пристроїв числового програмного керування верстатів (УЧПУ).

ЗУ з послідовним доступом використовуються там, де надходять дані можуть бути збудовані в чергу. Черга може обслуговуватися або за принципом «перший прийшов – перший пішов» – FIFO (first in first out), або «останній прийшов – перший пішов» – LIFO (last in first out), тобто запис даних здійснюється не з якого-небудь адресою, а в кінець черги, а читання – якого з кінця, або з початку черги. ЗУ з послідовним доступом можуть використовуватися, наприклад, в відеопам’яті, що забезпечує зберігання даних про колір і яскравість кожної точки екрана монітора.

В ЗУ з асоціативним доступом пошук інформації здійснюється не за адресою комірки і не за місцем у черзі, а за деякою ознакою. Звідси в їх назві присутнє слово «асоціація». Найбільш важливою областю використання асоціативних ЗУ є кеш-пам’ять ЕОМ (докладніше див. Параграф 4.7).

Адресні ЗУ. Ці ЗУ найбільш розроблені, та інші види пам’яті часто будують на основі адресного з відповідними модифікаціями.

Адресні ЗУ діляться на два типи: RAM і ROM.

RAM (Random Access Memory) – російські синоніми ОЗУ (оперативні ЗУ) або ЗУПВ (ЗУ з довільною вибіркою). Оперативні ЗУ зберігають дані, що беруть участь в обміні при виконанні поточної програми, які можуть бути змінені в довільний момент часу,

або коди самої програми. Для цього програма попередньо повинна бути завантажена в оперативну пам’ять.

Запам’ятовуючі елементи ОЗУ, як правило, не володіють енергонезалежністю.

ROM (Read Only Memory) – російський еквівалент – ПЗУ (постійні ЗУ). У процесі роботи обчислювального пристрою вміст ПЗУ не змінюється. Процесор обчислювального пристрою з цієї пам’яті може лише

прочитати дані або чергові команди програми.

Звідси буквальний переклад англійської назви цього виду ЗУ – «пам’ять тільки для читання». На основі цього виду ЗУ виготовляється постійна пам’ять обчислювальних пристроїв. Інформація в мікросхему ЗУ заноситься або в процесі її виробництва, або користувачем в спеціальному режимі програмування.

ОЗУ діляться на статичні і динамічні. У статичних ЗУ запоминающими елементами є тригери, що складаються з декількох транзисторів. У динамічних ЗУ інформація зберігається у вигляді зарядів конденсаторів, утворених елементами МОП-транзисторів, і для одного ЗЕ достатньо одного транзистора. Тому ємність динамічних ЗУ в кілька разів перевищує ємність статичних.

Статичні ЗУ називаються SRAM (Static RAM), а динамічні – DRAM (Dynamic RAM).

Статичні ОЗП можна розділити на асинхронні, тактовані (синхронні) і конвеєрні. В асинхронних сигнали управління можуть задаватися як імпульсами, так і рівнями. Наприклад, сигнал дозволу роботи CS може залишатися незмінним і що дозволяє протягом багатьох циклів звернення до пам’яті. У тактіруемих ЗУ сигнал дозволу роботи CS в кожному циклі звернення до пам’яті повинен переходити з пасивного стану в активний, тобто повинен формуватися фронт цього сигналу в кожному циклі. Цей тип ЗУ називають також синхронним. У конвеєрних ЗУ тракт передачі даних реалізований за конвеєрним принципом. Конвеєр працює з тактовою частотою процесора. Це дозволяє підвищити темп передачі даних в кілька разів.

Так як динамічні ЗУ характеризуються найбільшою інформаційною ємністю, саме вони використовуються як основна пам’ять ЕОМ. Розроблено численні схеми підвищеної швидкодії.

Статичні ЗУ в 4-5 разів дорожче динамічних і в стільки ж разів менше за інформаційної ємності. Їх перевагою є більш високу швидкодію, а типовою областю використання – схеми кеш-пам’яті.

Постійна пам’ять типу ROM (M) програмується при виготовленні методами інтегральної технології за допомогою однієї з використовуваних при цьому масок. Тому в російській термінології ці ЗУ називаються масковий ПЗУ. Для споживача це в повному розумінні постійна пам’ять, так як змінити її утримання він не може.

У наступних трьох різновидах ROM в позначеннях присутня буква Р (від programmable). Це програмована користувачем пам’ять (в російській термінології ППЗУ – програмовані ПЗП). Для запису інформації в ЗЕ подаються спеціальні електричні сигнали. В ЗУ типу PROM дані можуть бути занесені один раз шляхом марнотратства плавких перемичок або, навпаки, за рахунок створення перемичок шляхом електричного пробою.

У ПЗУ типу EPROM і EEPROM є можливість стирання старої інформації і запису нової, тому їх називають репрограмміруемом ПЗУ. У EPROM стирання виконується шляхом опромінення кристала ультрафіолетовими променями, а в EEPROM – електричними сигналами. Програмування цих різновидів ROM зазвичай проводиться користувачем за допомогою спеціальних приладів – программаторов – в лабораторних умовах.

Пам’ять флеш-типу по запоминающему елементу подібна пам’яті типу EEPROM, відмінність між ними – у швидкості стирання інформації. Щоб стерти інформацію з ПЗУ типу EEPROM, необхідно звернутися до кожної пам’ятною осередку, що вимагає порівняно великого часу. У ПЗУ флеш-типу вся інформація може бути стерта подачею одного сигналу, тобто миттєво (flash – спалах). У деяких ПЗУ флеш-типу весь обсяг запам’ятовуючих осередків ділиться на блоки і стирання інформації здійснюється по блоках.

ЗУ з послідовним доступом. В ЗУ цього класу записувані дані утворюють чергу. Зчитування відбувається з черги слово за словом або в порядку записи,

або в зворотному порядку. Моделлю такого ЗУ є послідовна ланцюжок запам’ятовуючих елементів, в якій дані передаються між сусідніми елементами.

Прямий порядок зчитування має місце в буферах FIFO, а також у файлових і циклічних ЗУ.

Різниця між пам’яттю FIFO і файловим ЗУ полягає в тому, що в FIFO запис в порожній буфер відразу ж стає доступною для читання, тобто надходить в кінець ланцюжка. У файлових ЗУ дані надходять в початок ланцюжка і з’являються на виході після деякого числа звернень, рівного числу елементів в ланцюжку. Записувані дані об’єднуються в блоки, обрамляють спеціальними символами кінця і початку (файли). Прийом даних

з файлового ЗУ починається після виявлення приймачем символу початку блоку.

У циклічних ЗУ слова доступні одне за іншим з постійним періодом, визначеним ємністю пам’яті.

До такого типу серед напівпровідникових ЗУ відноситься відеопам’ять (VRAM).

Зчитування в зворотному порядку властиво стековим ЗУ, для яких реалізується принцип «останній прийшов – перший пішов». Такі ЗУ називають буферами LIFO.

Посилання на основну публікацію