În sistemele digitale, sunt utilizate dispozitive de memorie externe și interne. Memoria externă este realizată pe hard magnetic, integrată-semiconductor (flash drives), discuri optice și magneto-optice (CD, DVD). Memoria internă în principal - semiconductor - destinată stocării datelor intermediare și a programelor de prelucrare a datelor. Memoria internă este împărțită în memorie operațională și memorie permanentă.
Dispozitivele operaționale de stocare (RAM) se caracterizează prin capacitatea de a intra rapid / de ieșire (scriere / citire) sub formă de numere binare în propria celulă separată. Prin urmare, memoria RAM cu acces aleator (RAM-Random Access Memory) este sinonimă cu memoria RAM.
Memoriile constante (ROM), spre deosebire de RAM, sunt folosite în principal pentru a citi informațiile înregistrate în ele. Înregistrarea este "o dată pentru totdeauna" sau relativ rară. Această clasă de memorie în literatura străină se numește ROM (Read-Only Memory).
Există, de asemenea, o cantitate semnificativă de ROM cu capacitatea de a înregistra în mod repetat informații în ele - flash ROM (PROM).
1. Structura cipurilor de memorie
Semiconductor RAM, ROM-urile constau din două părți principale: o unitate și un circuit de control, sau periferice. Unitatea este partea principală a ROM-ului, unde sunt stocate datele (codurile binare). Periferia este destinată introducerii și ieșirii acestor date. Acesta include decodoare, amplificatoare, registre, diverse circuite cheie, întrerupătoare și multe altele.
Unitatea este alcătuită din elemente de memorie (EI), fiecare dintre ele stocând câte un bit de informație. Bazele EP sunt celule bistabile, a căror proprietate principală este prezența a două stări stabile - 0, 1.
În Fig. 57 prezintă o structură tipică de memorie cu o organizație de matrice.
Fig. 57. Structura microcircuitului RAM
Următoarele abrevieri sunt utilizate în schema de mai sus:
Atunci când microcircuitul este în modul de stocare, adică starea PE nu se modifică pentru niciun semnal la intrările (A m ... A0), DI ,. Ieșirea DO este oprită.
Diagramele de timp tipice care ilustrează funcționarea cipurilor de memorie sunt prezentate în Fig. 58.
Fig. 58. Diagrame de timp ale funcționării cipurilor de memorie cu eșantionare aleatorie
Microcipurile destinate doar citirii informațiilor nu conțin noduri responsabile pentru înregistrarea lor.
Dispozitivele de memorie cu acces la întâmplare servesc la stocarea rapidă a informațiilor și pot fi stocate numai atunci când alimentarea este activată. Prin principiul de funcționare se disting RAM static și dinamic. Elementul SRAM este declanșatorii care pot fi implementați prin orice tehnologie. În RAM dinamic (DRAM), suportul de informații este capacitatea dintre poarta MOSFET și carcasa care poate fi încărcată sau descărcată.
2. Elemente de memorie LSI RAM, ROM
Elemente ale memoriei RAM-ului statistic.
EP-ul RAM bipolar este un flip-flop RS asincron construit din două porți NAND. executat pe două tranzistoare cu două emițătoare.
SRAM-urile bipolare au cea mai mare viteză, dar în comparație cu SRAM, realizate prin tehnologia MOS, au o capacitate semnificativ mai mică și un consum mai mare de energie. Acest lucru se datorează faptului că MOSFET ocupă de câteva ori mai puțină arie de pe cip decât cea bipolară și consumă mai puțin curent. Cele mai recente progrese în tehnologiile MOS asigură aproximarea memoriei MOS din punct de vedere al vitezei la bipolar.
Cel mai mic consum de energie este caracterizat de dispozitive de memorie realizate cu MOSFET-uri complementare (tehnologie CMOS). În tipul CMOS, tranzistoarele T1 și T2 au canale de tip p, iar tranzistoarele T3-T6 sunt canale n-tip.
Ca rezultat, consumul de energie în modul de stocare este determinat de curenții de scurgere ai canalelor de n- și p-joncțiune. În modul de comutare, este necesară o putere mult mai mare, deoarece curentul trece prin ambele tranzistoare ușor deschise T1, T4 și T2, T5. Cu toate acestea, puterea consumată de memorie CMOS este un ordin de mărime mai mică decât cea a celor bipolare.
Element de memorie din RAM dinamic.
Unitatea ocupă cea mai mare parte a zonelor cipurilor de memorie cip, astfel încât, pentru a spori capacitatea lor de informare, este necesar să se reducă mărimea EEP-ului. Acest lucru este realizat prin utilizarea unei metode dinamice de stocare a informațiilor sub forma unei încărcări acumulate pe o capacitate parazită. De obicei, EP-urile dinamice sunt realizate pe MOSFET-uri, deoarece asigură o perioadă de stocare destul de lungă a informațiilor (aproximativ 10 milisecunde) fără regenerare.
Pentru a evita pierderea informațiilor datorită unei scăderi a încărcării în timp a capacității C3. se efectuează regenerarea periodică (recuperarea).
O zonă și mai mică pe cristal este ocupată de un EP cu un singur tranzistor (figura 62).
Cipurile de memorie dinamice oferă cea mai mare capacitate de informare cu alți parametri suficient de buni. Cu toate acestea, nevoia de regenerare a informațiilor complică structura memoriei pe baza acestora și necesită timp suplimentar. Chipsurile moderne de memorie dinamică au regenerare internă, care se realizează în intervalele de timp dintre eșantioane.
Elemente de memorie ROM (EPROM).
Principala cerință pentru o astfel de celulă este păstrarea informațiilor atunci când alimentarea este oprită. Să ne gândim la o schemă a unei singure benzi tranzistorice pentru un ROM bipolar.
În circuitul emițător al tranzistorului este prevăzută o legătură fuzibilă (P), care, dacă este necesar, poate fi distrusă în timpul programării inițiale.
Elementul de memorie ROM poate fi, de asemenea, executat pe MOSFET-uri. Cu toate acestea, ROM-urile bipolare au o viteză mai mare (timpul de rotație 20 ... 60 ns), dar și o putere disipată mai mare decât ROM-ul pe MOSFET-uri (timpul de rotație este de 200 ... 600 ns).
Pentru a șterge informațiile înregistrate, adică îndepărtarea încărcării nitridei de siliciu prinsă de strat, trebuie aplicat un impuls de tensiune opus porții tranzistorului MNOP, decât atunci când se înregistrează polaritatea.
Alte versiuni ale EEPROM sunt efectuate pe tranzistoarele MNOP printr-o poartă plutitoare (izolată). Aplicarea unei tensiuni înalte între sursă și scurgere determină acumularea în porțiunea plutitoare a unei încărcări care creează un canal conductiv între scurgere și sursă. Informațiile sunt șterse prin iradierea tranzistorilor printr-o fereastră cu cuarț cu radiații ultraviolete, care descarcă porțile tranzistorilor și le transformă într-o stare neconductoare.
Ștergerea informațiilor în acest fel are o serie de dezavantaje evidente care nu sunt prezente în cazul ștergerii electrice. Pentru aceasta, o a doua poartă este executată în tranzistor. Cu toate acestea, din cauza suprafeței mari EA, chips-uri EPROM sunt 2 care poate fi ștearsă ... capacitate de date de 4 ori mai mică decât ștergerea cip de lumina ultravioleta.
Parametrii memoriei integrale.
Următoarele cantități de bază sunt incluse în nomenclatorul parametrilor dispozitivului de memorie:
Capacitatea de informare în biți este un parametru care caracterizează gradul de integrare.
Puterea specifică este puterea totală consumată în modul de stocare, la 1 bit.
Frecvența maximă de citire pentru citire.
Costul unitar al unui singur bit de informații. Acest parametru este unul dintre factorii determinanți în evaluările comparative.
MOSFET tranzistorul RAM în ansamblu depășește bipolar în ceea ce privește capacitatea de informare, puterea specifică și costul unitar, dar inferior față de ei în ceea ce privește viteza. Puterea minimă specifică este inerentă în circuitele CMOS, iar costul minim este atribuit tipurilor dinamice de memorie RAM. Dintre soiurile bipolare, performanța maximă este caracterizată de RAM în baza ESL.
ȘTIRI ALE FORUMULUI
Cavalerii teoriei eterului