Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
Основной областью применения статических ОЗУ являются энергонезависимые
запоминающие устройства, в которых обычно исполь-
Запоминающие устройства 443
зуются КМОП-схемы ради экономии мощности, потребляемой в режиме покоя, и
батареи в качестве резервного источника питания для сохранения данных,
когда компьютер выключен из сети.
Рис. 14.10. Ячейка динамического ОЗУ на один бит.
В типичном случае память микроЭВМ может хранить от 3 Мбайт до 64 Мбайт и
даже больше. Если бы было необходимо к каждому биту обращаться по своему
адресу, то для этого потребовался бы громоздкий дешифратор адреса с
миллионами выходов. Поэтому для удобства память бывает обычно разбита на
байты и имеет матричную структуру, в рамках которой используется один
дешифратор адреса для строк и один дешифратор адреса для столбцов; при
этом требуемое число выходов дешифратора адреса резко сокращается.
Память в компьютере, как правило, бывает распределена для различных
целей: для хранения программы или данных, видеопамять и др.; это
распределение имеет форму указателя адресов, называемого картой
распределения памяти, которая отсылает программиста к соответствующим
адресам.
14.5.3 ROM, EPROM и E2PROM
В большинстве применений микроЭВМ используются фиксированные данные и
программы. Для этих целей идеальным средством хранения служит постоянное
запоминающее устройство (ПЗУ; Read-Only Memory, ROM), особенно в том
случае, когда эти данные или программы размножаются во многих тысячах
экземпляров. Будучи довольно похожим на динамическое ОЗУ, ПЗУ
представляет собой, по существу, решетку из транзисторов (обыч-
444 МикроЭВМ и их применения
но МОП-транзисторов с каналом "-типа), но только конфигурация хранимых
данных определяется в момент изготовления. В те ячейки памяти, которые
должны содержать логическую 1, включается транзистор, а в тех ячейках,
где должен храниться логический 0, транзистора нет.
В программируемых ПЗУ (ППЗУ; Programmable ROM, PROM) во все ячейки
включаются транзисторы, снабженные плавкой перемычкой, которую можно
пережечь, пропуская по ней достаточно большой ток, чтобы разомкнуть цепь.
Пользователь сам пережигает нужные перемычки, занося свои собственные
данные; это делается с помощью программатора ППЗУ, в котором
последовательно перебираются адреса и подается ток, необходимый для
расплавления перемычки.
При работе с опытными образцами и при размножении в небольшом числе
экземпляров особенно ценным оказывается стираемое ППЗУ (Erasable PROM,
EPROM), так как имеется возможность изменять содержащиеся в нем данные,
не заменяя ИС. В стираемых ППЗУ в качестве ячеек памяти используются л-
канальные МОП-транзисторы с индуцируемым каналом, снабженные специальным
изолированным плавающим затвором. Перед программированием все МОП-
транзисторы ставятся в режим отсечки, что соответствует записи логической
1. Программирование требует тщательного контроля и заключается в подаче
сравнительно большого напряжения (25 В) между стоком и вспомогательным
затвором, в результате чего происходит временный лавинный пробой в
изолирующем слое оксида между каналом и плавающим затвором. После снятия
напряжения пробой прекращается, в плавающем затворе остается захваченный
им заряд и транзистор отпирается, что соответствует записи в этой ячейке
логического 0. Чтобы удалить захваченный заряд, кристалл в течение 30
минут подвергают воздействию интенсивного ультрафиолетового света, под
действием которого заряд стекает с плавающего затвора, данные стираются и
схема оказывается подготовленной к перепрограммированию. В электрически
стираемых ППЗУ (Electrically Erasable PROM, EEPROM или E2PROM) заряд
удаляется из затвора не ультрафиолетовым светом, а высоким напряжением.
Такие устройства требуют меньшего времени на перепрограммирование, чем
стираемые ППЗУ. В популярных E2PROM флэш (flash) можно стирать и
переписывать отдельные биты при обычном напряжении питания +5 В; поэтому
с запоминающими устройствами типа флэш можно обращаться как с
энергонезависимым ОЗУ.
Постоянные запоминающие устройства можно рассматривать не только с точки
зрения хранения в них данных, но и как очень компактные и гибкие
комбинационные логические схемы. В конце концов, работу любой
комбинационной логической схемы всегда можно выразить в виде таблицы
истинности, посредством которой данному набору входных битов ставится в
соответствие определенная комбинация выходных битов. Если использовать
входные биты в качестве разрядов двоичного слова на адресных входах ППЗУ,
то требуемые выходные биты можно записать по соответствующим адресам; с
помощью всего лишь одной или двух ИС реализуются очень сложные
комбинационные логические функции. Если к памяти добавить счетчик и его
выходы соединить с шиной адреса стираемого ППЗУ, то получится конеч-
МикроЭВМ 445
ный автомат, у которого на выходе будет появляться регулярная
последовательность различных комбинаций битов по мере того, как счетчик
