Логический элемент

1.22. Назначение и организация системной памяти. Физическая организация микросхем ПЗУ, статические и динамические ОЗУ. Типы динамической памяти (FPM, EDO, BEDO, SDRAM)

1.22. ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ОРГАНІЗАЦІЯ СИСТЕМНОЇ ПАМ'ЯТІ. ФІЗИЧНА ОРГАНІЗАЦІЯ МІКРОСХЕМ ПЗП, СТАТИЧНОГО ТА ДИНАМІЧНОГО ОЗП. ТИПИ ДИНАМІЧНОЇ ПАМ’ЯТІ (FPM, EDO, BEDO, SDRAM).
Оперативная память компьютера используется для оперативного обмена информацией между процессором, внешней памятью и периферийными подсистемами. Данная память обладает произвольностью доступа, т.е. возможность операций записи или чтения с любой ее ячейки в произвольном порядке. Требования к ОЗУ: большой объем, быстродействие и производительность, высокая надежность хранения данных.
Кэш-память – сверхоперативная память, является буфером между ОЗУ и процессором или другими абонентами системной шины. Кэш хранит копии блоков данных тех областей ОЗУ, к которым происходили последние обращения, и последующее обращение к тем же данным будет обслужено кэш-памятью существенно быстрее, чем оперативной памятью. В современных компьютерах кэш строится по двухуровневой системе.
Постоянная память (ПЗУ) используется для энергонезависимого хранения системной информации – BIOS, таблиц знакогенераторов и т.п. При обычной работе компьютера она только считывается, а запись в нее осуществляется специальными устройствами – программаторами. Объем ПЗУ небольшой, быстродействие ниже чем у ОЗУ. Для повышения производительности содержимое ПЗУ копируется в ОЗУ, и при работе используется только эта копия – теневая память. Существует также такие виды постоянной памяти как EEPROM и флеш-пямять, запись в которые возможна и в самом компьютере в специальном режиме работы.
Полупостоянная память в основном используется для хранения информации о конфигурации компьютера (CMOS Memory и CMOS RTS). Сохранность данных полупостоянной памяти при отключен питания обеспечивается маломощной внутренней батарейкой или аккумулятором. Также применяется энергонезависимая память NV RAM, которая хранит информацию и при отсутствии питания.
Существуют также такие виды памяти, как буферная память и видеопамять.
Динамическая память DRAM выполнена в виде конденсаторов, образованных элементами полупроводниковых микросхем.. При записи логической единицы в ячейку конденсатор заряжается, при записи нуля – разряжается. Схема считывания разряжает через себя этот конденсатор, и, если заряд был не нулевым, выставляет на своем выходе единичное значение, и подряжает конденсатор до прежнего значения. Такая память требует периодического подзарядки – регенерации - конденсаторов во избежания потери данных. Запоминающие ячейки микросхем DRAM организованы в виде двумерной матрицы. Адрес строки и столбца передается по мультиплексированной шине адреса MA (Multiplex Address) и стробируется по спаду импульсов RAS# (Row Access Strobe) и CAS# (Column Access Strobe).
Статическая память – SRAM, способна хранить информацию сколь угодно долго при отсутствии обращений (но при наличии питания). Ячейки статической памяти реализуются на триггерах – элементах с двумя устойчивыми состояниями. Эти ячейки занимают больше места на кристалле, но проще в управлении и не требуют регенерации.
Типы динамической памяти: FTM (Fast Page Mode) – режим быстрого страничного обмена. Преимущество данного режима заключается в экономии времени за счет исключения фазы выдачи адреса строки из циклов, следующих за первым, что позволяет повысить производительность памяти.
EDO (Extended Data Out) DRAM. Эта память содержит регистр-защелку выходных данных, что обеспечивает некоторую конвейеризацию работы для повышения производительности при чтении. Регистр прозрачен при низком уровне сигнала CAS#, а по его подъему фиксирует текущее значение выходных данных до следующего его спада. Отличие этого режима от стандартного заключается в подъеме импульса CAS# до появления действительных данных на выходе микросхемы. Считывание выходных данных может производится внешними схемами вплоть до спада следующего импульса CAS#, что позволяет экономит время за счет сокращения длительности импульса CAS#.
BEDO (Burst EDO) DRAM. В микросхемах данного типа кроме регистра-защелки выходных данных, содержится еще и внутренний счетчик адреса колонок для пакетного цикла, а во 2-й, 3-й и 4-й передачах импульсы CAS# только запрашивают очередные данные. В результате удлинения конвейера выходные данные отстают на один такт CAS#, зато следующие данные появляются без тактов ожидания процессора.
SDRAM (Synchronous DRAM) – быстродействующая синхронная динамическая память, работающая на частоте системной шины без тактов ожидания внутри пакетного цикла. От обычной динамической памяти, у которой все внутренние процессы инициируются только сигналами RAS#, CAS# и WE#, память SDRAM отличается использованием постоянного присутствующего сигнала тактовой частоты системной шины. Это позволяет создавать внутри микросхемы высокопроизводительный конвейер на основе ячеек динамической памяти с обычным временем доступа (50-70нс). Микросхемы SDRAM являются устройствами с программируемыми параметрами, со своим набором команд и внутренней организацией чередования банков.