Увеличение объема памяти ЗУ

 

С использованием описанных структур можно строить память с любым заданным объемом информации. Однако на практике приходится иметь дело со стандартным рядом ИС, организация и объем памяти, которых заданы. Как правило, эти показатели не совпадают с требованиями конкретной аппаратуры, и встает задача построения на ИС ЗУ заданной организации ЗУ с требуемой организацией

Рис. 8.3. Организация ЗУ при наращивании разрядности выходного слова

Рис. 8.4. Организация ЗУ при наращивании числа хранимых слов слова

 

Для этой цели используются два технических решения: наращивание разрядности хранимых слов; наращивание числа хранимых слов. Используя одновременно оба этих метода, можно увеличить как разрядность, так и количество хранимой информации.

Увеличить разрядность хранимых в памяти слов можно параллельным включением нескольких одинаковых ИС. На рис. 8.3. показано построение ЗУ с организацией бит на основе ИС с организацией . Для этого один и тот же адрес необходимо подать одновременно на адресные входы 4-х ИС. С выхода D0 каждой ИС по указанному адресу будет считан 1 бит информации. Следовательно, подключив выходы ИС к соответствующим разрядам 4-х разрядной шины, с последней можно считать 4-х разрядное слово. Таким образом, наращивание разрядности хранимых информационных слов не требует применения дополнительных технических средств и может быть выполнено простым соединением имеющихся ИС.

Сложнее обстоит дело при необходимости увеличения количества хранимых в памяти слов. Ранее отмечалось, что количество хранимых в памяти кодовых слов однозначно связано с разрядностью используемого адресного слова. Поэтому его увеличение требует увеличения разрядности шины адреса. Однако, так как разрядность адресного слова для конкретного типа ИС задана, решить эту задачу без привлечения дополнительных аппаратных средств не представляется возможным.

Практически задача увеличения количества хранимых слов решается с использованием дополнительного дешифратора, предназначенного для формирования сигнала разрешения работы нескольким параллельно включенным по выходам ИС. Данное решение иллюстрируется рис. 8.4. на котором показано выполнение памяти на основе ИС с собственной организацией . Для обращения к объему памяти в 4К необходимо 12-разрядное адресное слово. Интегральная схема заданного типа управляется 10-разрядным адресным словом. Два старших разряда адреса А11 и А10 подаются на адресные входы дополнительного дешифратора, выходы которого подсоединены к входам соответствующих ИС. Поэтому при подаче адреса дешифратор старших разрядов из четырех ИС выберет только ту, в которой хранится нужная информация. Выходы остальных ИС будут отключены от выходной шины данных, с которой будет считана только соответствующая поданному адресу информация.

 

Постоянные ЗУ (ПЗУ).

Постоянные ЗУ предназначены для хранения информации которая остается неизменной в течение всего времени работы устройства. Эта информация не исчезает при снятии напряжения питания.

Поэтому в ПЗУ возможен только режим считывания информации, причем считывание не сопровождается ее разрушением.

Класс ПЗУ не однороден и, как отмечалось ранее, может быть разбит на несколько самостоятельных подклассов. Однако все эти подклассы используют один и тот же принцип представления информации. Информация в ПЗУ представляется в виде наличия или отсутствия соединения между шинами адреса (ША) и данных. В этом смысле ЭЗЭ ПЗУ подобен ЭЗЭ динамического ОЗУ, в котором конденсатор памяти Сп либо закорочен, либо исключен из схемы.

Проиллюстрируем этот принцип на простом примере. На рис. 21.13 приведена схема простейшего ПЗУ с организацией 4х8. Она включает дешифратор с двумя адресными шинами, восемь балластных резисторов выходных шин и диоды, число которых равно числу лог. 1 в информационных словах, записанных в ПЗУ.

 

 

Работа ПЗУ сводится к следующему. После появления на выходе дешифратора напряжения высокого уровня при наличии связи через диод между ША и ШД, это напряжение прикладывается к соответствующему балластному резистору, что в положительной логике воспринимается как появление на шине сигнала лог. 1. При отсутствии связи ток через соответствующий резистор не протекает, что при тех же допущениях классифицируется как сигнал лог 0. Информация, записанная таким образом в ПЗУ рис. 21.13, соответствует следующей таблице истинности (табл. 21.1).

В зависимости от типа и способа организации связи между шинами адреса и данных все ПЗУ могут быть разбиты на три подкласса: масочные; прожигаемые (программируемые); репрограммируемые.

 

Таблица истинности ПЗУ
А1	А0	DO0	DO1	DO2	DО3	DO4	DO5	DO6	DO7
	0

 

Следует отметить, что ПЗУ хранят информацию в виде многоразрядных слов и поэтому их структура строится по принципу одномерной адресации. При этом, если разрядность хранимого в ПЗУ информационного слова превышает разрядность необходимого выходного слова, на выходе матрицы ЭЗЭ используются дополнительные селекторы выходного слова. Рассмотрим подробнее перечисленные подклассы ПЗУ.

 

Масочные ПЗУ.

 

МасочныеПЗУ. К масочным относятся ПЗУ, информация в которые записывается непосредственно в процессе их изготовления. Само название данного подкласса устройств связано с технологическим процессом их изготовления. Известно, что нанесение «рисунка» структуры на исходный полупроводниковый материал выполняется при помощи нескольких последовательных циклов фотолитографии (проецирование рисунка через фотошаблон называемый маской) При этом отдельные элементы формируемых полупроводниковых приборов выполняются с использованием различных масок, например, коллекторные и эмиттерные переходы биполярных или выводы стока и истока полевых транзисторов.

Первоначально изготавливаются все фотошаблоны, обеспечивающие соединение всех ША с ШД. В этом случае по всем адресам из ПЗУ считывается одинаковый сигнал, например лог. 1. Далее один из шаблонов заменяют другим, в котором отсутствуют некоторые области приборов (например, коллекторные переходы транзисторов), расположенные согласно таблице истинности между шинами в тех местах, где соединение должно отсутствовать. Данный метод позволяет для изготовления ПЗУ с различной информацией заменять только один из фотошаблонов, что существенно ускоряет и удешевляет процесс производства.

Как следует из описания, масочные ПЗУ имеют простую и регулярную структуру, что предполагает выполнение ИС, способных хранить большие объемы информации.

 

Прожигаемые ПЗУ.

 

Прожигаемые ПЗУ, или однократно программируемые ПЗУ, относятся к классу устройств, которые программируются один раз непосредственно их потребителем. По своей структурной схеме это устройство с одномерной адресацией, в котором для выделения выходного информационного слова нужной длины используется выходной селектор (рис 9.1.).

Первоначально по всем адресам таких ИС записаны сигналы либо лог. 0, либо лог. 1. Пользователь по своему усмотрению перезаписывает по необходимым адерсам отличные от исходных логические константы. Физически процесс записи осуществляется путем разрушения (пережигания) специально для этого предусмотренных перемычек между шинами дешифрированного адреса и выходными выводами. Такие перемычки изготавливаются из нихрома, поликремния или титаната вольфрама и имеют собственное сопротивление в несколько десятков ом Перемычка обычно включается в эмиттерную цепь транзистора. При программировании для разрушения такой перемычки через транзистор достаточно пропустить импульс тока в 20.. 30 мА при длительности порядка 1 мс.

В нормальном режиме работы токи схемы существенно меньше необходимых для программирования. Поэтому записанная вЭЗЭинформация при чтении не разрушается.

 

 

Рис 9.1. Структурная схема прожигаемого ПЗУ

 

Импульс тока записи формируется путем кратковременного повышения напряжения питания ЭЗЭ до необходимого для прожи-гания перемычки значения Очевидно, что записанная таким образом информация не может быть изменена, за исключением случаев, в которых необходимо изменить информацию по ранее незапрограммированным адресам.