Микросхемотехника. Занятие № 34

1. Занятие № 34. Архитектура ОЗУ

Предмет: «Микросхемотехника»

2.

Слайды под запись
№: 1,3,4,5,6,10,11, 14,15,17,18.
Слайды с 26-33 тест по теме
занятия.
1
2
3
4
5
6
7
8

3.

Память
Памятью называется устройство для хранения информации, представленной в
цифровом коде.
Память ЭВМ делится на внутреннюю и внешнюю (жёсткий диск, флеш память и др.)
Сегодня мы рассмотрим более подробно работу внутренней памяти.
Внутренняя память
Оперативное запоминающее устройство (память) ОЗУ, RAM - Random Access
Memory — память с произвольным доступом (все участки памяти доступны
одинаково легко) — это быстрое запоминающее устройство не большого объёма,
непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания
и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.
ОЗУ применяется в компьютерах для временного хранения программ и данных.
Преимущества ОЗУ
Использование памяти как для записи так и для чтения данных
Быстродействие
Постоянная память (ПЗУ, ROM, Read Only Memory — память только для чтения) энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не
потребуют изменения.
Информация в ПЗУ записывается изготовителем ЭВМ, сохраняется в выключенном
состоянии, её невозможно изменять в процессе эксплуатации.

4.

Оперативная память (также оперативное
запоминающее устройство, ОЗУ) — часть
системы памяти ЭВМ, в которую процессор
может обратиться за одну операцию (jump,
move и т. п.). Предназначена для временного
хранения данных и команд, необходимых
процессору для выполнения им операций.
Оперативная память передаёт процессору
данные непосредственно, либо через кэшпамять. Каждая ячейка оперативной памяти
имеет свой индивидуальный адрес.

5. Схема взаимодействия оперативной памяти с ЦП

6.

Основные типы памяти ОЗУ:
• Статическая память – в качестве носителя информации
используются триггеры, которые могут иметь одно из двух
состояний.
•Динамическая память – в качестве носителя информации
используются конденсаторы.
Основные характеристики ОЗУ:
•Емкость - характеризуется максимальный объем информации,
которую может хранить память.
•Время доступа - время за которое ЦП получает требуемую
информацию.

7. Структура оперативной памяти

Оперативная память ОЗУ состоит из большого количество
схем, каждая из которых способна хранить 1 бит информации.
Запоминающие схемы в оперативной памяти компьютера
объединены в управляемые единицы, называемые ячейками
памяти, при этом стандартный размер ячейки равен восьми битам.
Совокупность из 8 битов называется байтом.

8.

9.

Измерение емкости памяти
1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт
1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт
1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт
1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт
1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт

10.

Внутренняя архитектура ОЗУ ёмкостью 64*4 бита

11. Описание работы схемы ОЗУ ёмкостью 64*4 бита

Так как 64 = 2 в 6 степени, то дешифратор имеет шесть
входов данных и 64 выходов данных . Каждый код адреса
активирует какой-то один выход дешифратора, который, в
свою очередь, включает соответствующий регистр памяти.
Предположим, например, что на ЗУ подан код адреса
A5 A4 A3 A2 A1 A0 =011010
Так как 011010 = 26, будет возбужден выход дешифратора под
номером 26; сигнал на этом выходе установится в состояние с
высоким уровнем напряжения, и в результате будет разрешено
чтение или запись в регистр 26.

12. Операция чтения информации в ОЗУ

Код адреса определяет регистр памяти, в котором будет
произведена операция чтения или записи. Чтобы
считать содержимое выбранного регистра, на вход
чтения/записи должна быть подана логическая 1, а
также должен быть возбужден вход выбора микросхемы
— в данном случае на него следует подать логический 0.
Комбинация сигналов R/W’ = 1 и (CS)’= 0 откроет
выходные буферы микросхемы, и содержимое
выбранного регистра появится на четырех выходах
данных ЗУ. Сигнал R/W’ = 1 также отключает входные
буферы, поэтому сигналы на входах данных не могут
повлиять на данные в памяти во время операции чтения.

13. Операция записи информации в ОЗУ

Чтобы записать в выбранный регистр новое
четырехбитовое слово, нужно подать на чип памяти
сигналы R/W’ = 0 и (CS)’= 0 . Эта комбинация
включает входные буферы, и четырехбитовые слова
данных, поданные на входы данных микросхемы,
будут загружены в указанный регистр. Сигнал R/W’ =
0 также выключает выходные тристабильные буферы,
поэтому во время операции записи выходы данных
будут находиться в высокоимпедансных состояниях.
Операция записи уничтожает слово данных, которое
было ранее сохранено по указанному адресу.

14. Два вида ОЗУ:

SRAM (Static RAM) ОЗУ, собранное на триггерах,
называется статической памятью с произвольным доступом
или просто статической памятью. Достоинство этого вида
памяти — скорость.
DRAM (Dynamic RAM) Более экономичный вид памяти.
Для хранения разряда (бита или трита) используется схема,
состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в
некоторых вариациях конденсаторов два).
Достоинства:Такой вид памяти решает, во-первых, проблему
дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле
нескольких транзисторов)
компактность (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть
один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов)

15. Статические ОЗУ Статические ОЗУ доступны на базе биполярной, МОП - и биполярной КМОП-технологий (BiCMOS); в большинстве же

случаев применяются nМОП - и КМОП-микросхемы

16. Микросхемы статической памяти

17.

Динамические ОЗУ производятся по МОП-технологии
(металл-оксид-полупроводник), поэтому они имеют высокую
емкость, низкое энергопотребление и достаточно высокое
быстродействие. В отличие от статических ОЗУ, в которых
информация сохраняется в триггерах, динамические ОЗУ
хранят единицы и нули в виде зарядов на очень маленьких
МОП-конденсаторах, емкость которых обычно не превышает
нескольких пикофарад(1пФ = 1*10^-9 Ф) . Со временем эти
заряды саморазряжаются, поэтому динамические ОЗУ
требуют периодической перезарядки ячеек памяти; этот
процесс называется обновлением динамической памяти.
В современных чипах динамических ОЗУ информация в
ячейках памяти должна обновляться каждые 2, 4 или 8 мс,
иначе данные будут потеряны.

18. Эквивалентная схема ячейки динамической памяти. Во время операции записи полупроводниковые ключи SW1 и SW2 должны быть закрыты.

Во время операции чтения
открыты все ключи, кроме SW1.

19. Микросхемы статической памяти

20.

Память типа DRAM конструктивно выполняют и в виде отдельных микросхем в
корпусах типа DIP, SOIC, BGA, и в виде модулей памяти типа: SIPP, SIMM, DIMM,
RIMM.

21.

22.

23. Модуль SDRAM в 72-контактном корпусе SO-DIMM

24. Модуль DDR2 в 204-контактном корпусе SO-DIMM

25.

Пройдите тест по теме:
Архитектура ОЗУ.
Заполните таблицу в тетради.
1
2
3
4
5
6
7
8

26. 1.Какое устройство в компьютере служит для обработки информации?

а) манипулятор "мышь"
б) процессор
в) клавиатура
г) оперативная память

27. 2. Постоянное запоминающее устройство служит для:

а) сохранения программ начальной загрузки
компьютера и тестирования его узлов;
б) хранения программы пользователя во
время работы;
в) записи особо ценных прикладных
программ;
г) хранения постоянно используемых
программ;

28. 3. Во время исполнения прикладная программа хранится:

а) в видеопамяти;
б) в процессоре;
в) в оперативной памяти;
г) на жестком диске;

29. 4. Персональный компьютер не будет функционировать, если отключить:

а) дисковод;
б) оперативную память;
в) мышь;
г) принтер;

30. 5. Для долговременного хранения информации служит:

а) оперативная память;
б) процессор;
в) внешний носитель;
г) дисковод;

31. 6. Процесс хранения информации на внешних носителях принципиально отличается от процесса хранения информации в оперативной

памяти
а) тем, что на внешних носителях информация может храниться после
отключения питания компьютера;
б) объемом хранимой информации;
в)различной скоростью доступа к хранимой информации;
г)способами доступа к хранимой информации.

32. 7. При отключении компьютера информация:

7. При отключении
компьютера информация:
а) исчезает из оперативной памяти;
б) исчезает из постоянного запоминающего
устройства;
в) стирается на «жестком диске»;
г) стирается на магнитном диске;

33. 8. К внешней памяти не относятся:

а) ОЗУ
б) ПЗУ
в) Жесткий диск
г) Кэш-память