Интеграция даражаси кичик микросхемалар; Интеграция даражаси ўртача микросхемалар

10-маъруза. Хотира қурилмалари

Режа

1. 
   Хотира қурилмалари
   
2. 
   Доимий хотира қурилмалари
   
3. 
   Дастурланувчи доимий хотира қурилмалари.
   

Таянч сўз ва иборалар
Адреслар тўплами, ячейкалардаги информация, адреслар сони, адрессли киришлар, сўзнинг узунлиги, дастурланувчи доимий хотира қурилмалари.




2.18 – расм. Доимий хотира қурилмаси: а- принципиал схемаси; б,в- белгиланиши


Хотира қурилмаларида (ХҚ) кириш ўзгарувчилари ячейкаларда олдиндан ёзилган ва сақланаётган информацияни ўқиш имкониятини берувчи адрес бўлиб ҳисобланади. Хотира қурилмасига ўхшаш хоссаларга мултиплексор эга: агар унинг киришларига 0 ёки 1 константалар берилган бўлса, ҳар бир бошқарувчи сигналлар комбинациясига берилган константа мос келади. Лекин хозирги замон ХҚлари катта сондаги хотира ячейкалари билан иш кўриши сабабли бошқа принципларда қурилади. Масалан: магнит хотира ёки КИС кристаллида буғланиш йўли билан ҳосил қилинадиган конденсаторлардан иборат ярим ўтказгичли хотира ва бошқалар.
Ҳар қандай ХҚ адреслар тўплами ва ячейкалардаги информация билан характерланади. Адреслар сони хотира ячейкаларининг сонига тенг бўлиши керак. Ҳар бир ячейкада бир бит (0 ёки 1) ёки бир неча бит информация бўлиши мумкин. Хотира қурилмасига маълум адрес бўйича мурожаат қилиб, адресга мос ячейкадаги информацияни ўқиш мумкин. Хотира қурилмалари доимий (ДХҚ, RОM) ёки оператив (ОХҚ, RAM) бўлиши мумкин (RОM – reаd оnly memоry – фақат ўқиш учун хотира; RAM – эркин танланишга эга бўлган хотира – randоm access memоry).
ДХҚни схематехник амалга оширишга мисол 2.18, а) – расмда келтирилган.
Схемада адресли киришлар х₁, х₂ ва чиқишлар z₁ – z₄ мавжуд. Схеманинг юқори қисми тўла дешифраторни ташкил этади. Агар адреслардаги разрядлар сони m га тенг бўлса, дешифраторда 2m та горизонлал кириш линиялари бўлади ва уларнинг инверциялари ҳосил қилинади. Горизонтал кириш линиялари вертикал линиялар билан диодлар орқали боғланган. Тўла дешифраторда вертикал линиялар сони n=2^m та бўлади. Биринчи вертикал линияни кўрайлик. Унда у₀ мусбат потенциал устки томондан ҳисобланганда иккита диод ёпилгандагини ҳосил бўлади. Улар катодларига мантиқий бирнинг мусбат сигнали келтирилганда ёпилади.
Шундай қилиб, агар ва бўлса, бўлади, яъни . Қолган вертикал линиялардаги сигналлар учун тенгламаларни қуйидагича ёзиш мумкин:

Схеманинг пастки қисмидаги диодлар ЁКИ функциясини амалга оширади: агар диоднинг анодида мусбат потенциал ҳосил бўлса, у горизонтал чиқиш линиясига узатади. Чиқиш линиялари битлар линиялари дейилади. Кўрилаётган мисолда ҳар бир ячейка тўрт битни ўз ичига олади: z₁, z₂, z₃, z₄. Бу ҳолда: адреслар бўйича хотира ячейкаларида сақланаётган қуйидаги информацияларни ўқишимиз мумкин: 1001, 0111, 1000, 0101. Бу хотира 4х4 ташкиллаштиришга эга, яъни тўртта адреснинг ҳар бири бўйича тўрт битли сўзни ўқишимиз мумкин. Битлар линияларини орттириб, ёзилган сўзнинг узунлигини орттириш ёки аксинча битлар линияларини камайтириб, сўзнинг узунлигини ҳам камайтириш мумкин. Адресдаги разрядлар сонини орттирсак, хотирадаги ячейкалар сони ҳам ортади. Масалан: дешифратор учта кириш ўзгарувчилари учун тайёрланган бўлса, вертикал линиялар сони, шунингдек, хотирадаги ячейкалар сони ҳам саккизтагача ортади.
Умуман олганда яримўтказгичли хотира қурилмаси каскад схема бўлиб, унда иккита асосий қисмни ажратиб кўрсатиш мумкин. Улар адреслар дешифратори ва хотира ячейкаларининг матрицасидир.
Сўзнинг узунлиги (битлар сонини) орттириш учун бир нечта хотира модулларини адрес киришлари умумий бўладиган қилиб улаш мумкин (2. 19, а) - расм). Агар 2.18 – расмда кўрсатилган ДХҚларнинг иккитасини уласак, чиқиш сигнали 8 битгача ортади. Хотира ячейкаларининг сонини орттириш учун ДХҚдаги схемани танлаш кириши CS дан фойдаланилади. Масалан: иккита икки разрядли адресга эга бўлган ДХҚни ташкил қилишга мисол 2.19 ,б) – расмда келтирилган. Унда адресларнинг х₁х₂х₃ комбинациялари учун устки модул ишлайди. Чунки унинг учун CS = х₃ = 1. Пастки модул эса фақат х₁х₂х₃ адреслар учун ишлайди. Модулларнинг чиқишлари ЁКИ схемаси бўйича уланган.

2.19-расм. ДХҚ модулларидан разрядлар (а) ва адресли ячейкалар сонини орттириш учун фойдаланиш

ДХҚнинг 2.18, а) – расмда кўрсатилган модели, содда бўлишига қарамасдан амалда ҳар қандай мантиқий боғланишни ҳосил қилиш учун хизмат қила оладиган универсал элемент эканлигини кўриш мумкин. Хақиқатдан ҳам ДХҚ икки каскадли схема бўлиб, унинг биринчи каскади дешифратор ҳар хил коньюнкцияларни амалга оширади, иккинчи каскади эса ҳар хил дезьюнкциялар тўпламларини ҳосил қилиш мумкин.

ДХҚнинг 2.18 – расм а) да келтирилган вариантни қуйидаги функцияларни амалга оширади:

2.24 – мисол: Тўртта ўзгарувчининг қуйидаги иккита функциясини амалга ошириш талаб қилинади:



2.20-расм. Дастурланувчи мантиқий матрица



Ечиш. Функцияларни амалга ошириш учун дастурланувчи доимий хотира қурилмаларидан (ДДХҚ) фойдаланамиз. Улар ячейкаларига фақат ноллар ёзилган “тоза бетлар” кўринишида ишлаб чиқарилади. Бирни ёзиш учун импулс кучланиш бериб, ўтишларда пробой ҳосил қилинади ёки импулс ток ёрдамида эрувчан перемичкалар бузиб ташланади (К 155 РЕЗ).
Функциялардаги ўзгарувчилар сони тўртта бўлганлиги сабабли тўрт адресли модуллардан фойдаланамиз. Агар модулларда битлар линияларининг сони 2та бўлса, 1та модул ёки битлар линияларининг сони битта бўлса, 2та модул зарур бўлади.