Запоминающие устройства основной памяти

Наиболее распространенным типом используемым в качестве основной памяти являются RAM-ЗУ (random access memory), от прочих типов их отличает возможность выполнять операции двух видов — запись информации в ячейку по произвольному адресу и считывание содержимого ячейки по произвольному адресу. В выполнении обеих операций применяются только электронные схемы (т.е, не используются никакие электромеханические узлы).

Другой отличительной особенностью RAM-ЗУ является необходимость постоянного энергопитания, т. е. эти устройства являются энергозависимыми. При отключении питания информация, хранящаяся в таком ЗУ, теряется. Следовательно, RAM-ЗУ могут использоваться только для временного хранения информации в процессе выполнения программы.

По физическим принципам хранения информации (типу электронной схемы элемента памяти) RAM -ЗУ, в свою очередь, делятся на статические и динамические.

Элементом памяти динамического RAM ЗУ (DRAM) является полупроводниковый конденсатор. Наличие или отсутствие заряда на конденсаторе интерпретируется как хранение двоичных величин 1 и 0 (иногда говорят, что запоминающий элемент сохраняет состояние 1 или 0, хотя, строго говоря, сохраняют состояние только двухстабильные запоминающие элементы статических ЗУ). Запоминающий конденсатор может сколь угодно долго сохранять состояние 0 (заряд отсутствует), но из-за неизбежных утечек состояние 1 сохраняется только в течение ограниченного времени. Поэтому информацию в динамическом КАМ-ЗУ нужно периодически восстанавливатъ (освежать— refresh). Этот процесс получил название регенерации информации в динамической памяти.

В статических RАМ-ЗУ (SRAM) информация хранится в электронных схемах с двумя устойчивыми состояниями (триггерах), построенных на биполярных транзисторах. Статические ЗУ не нуждаются в регенерации и хранят записанную в них информацию до тех пор, пока не будет выключено питание.

Базовым элементом полупроводникового ЗУ является запоминающий элемент (ЗЭ) —ячейка памяти. Вне зависимости от схемного решения, все типы запоминающих элементов полупроводниковых микросхем имеют ряд общих свойств:

• элемент может находится в одном из двух устойчивых (или квазиустойчивых) состояний, одно из которых интерпретируется как хранение двоичного кода 1, а другое — кода 0;

• в элемент хотя бы один раз можно записать нужный двоичный код и таким образом целенаправленно установить его состояние;

• текущее состояние элемента можно считывать.

Структура микросхемы памяти включает:

Множество запоминающих элементов и необходимые для поддержки их функционирования электронные схемы.

ЗЭ организуются в виде массива из W слов по В битов в каждом, исходя из оптимального кол-ва бит информации, считываемых и записываемых за одно обращение к памяти.

Электронное обрамление включает в себя регистры для хранения адреса памяти, регистр информации (само слово), блок адресной выборки (адресации) с дешифратором кода адреса, разрядные усилители для чтения и записи. По коду адреса в регистре адреса блок адресной выборки формирует соответствующей ячейке памяти сигналы, позволяющие произвести считывание или запись.

Режимы работы ЗУ с произвольным доступом:

1. FPM (Fast Page Mode), режим, при котором при многократном последовательном обращении к одной и той же строке номер не задается.

2. EDO (Extended Data Out), режим при котором адресация нового столбца осуществляется до завершения предыдущего, производительность повышается примерно вдвое.

3. SDRAM (Synchronous Dynamic RAM), ориентирована на обработку пакетов из четырех 32-битных или 64-битных слов, отличается общей синхронизацией управляющих сигналов от общего сигнала.

Полной противоположностью RАМ-ЗУ по функциональному назначению являются устройства для хранения постоянной информации, которая после изготовления ЗУ не изменяется, — RОМ-ЗУ (read only memory). Такие ЗУ играют очень важную роль в блоках микропрограммного управления. Кроме того, RОМ-ЗУ применяются для хранения библиотек часто используемых функций, системных программ, таблиц и другой важной для работы ЭВМ информации.