RAM и ROM

Всички видове памет, които разгледахме досега, имат едно общо нещо: те могат както да записват информация, така и да я четат. Тази памет се наричаRAM (памет с произволен достъп). Има два вида RAM: статична и динамична.Статичната RAM се изгражда с помощта на D-тригери. Информацията в RAM се запазва толкова дълго, колкото се захранва: секунди, минути, часовеи дори дни. Статичната RAM е много бърза. Обикновено времето за достъп е няколко наносекунди. Поради тази причина статичната RAM често се използва като кеш от второ ниво.

ВDRAM, напротив, джапанките не се използват. DRAM е масив от клетки, всяка от които съдържа транзистор и малък кондензатор. Кондензаторите могат да се зареждат и разреждат, което ви позволява да съхранявате нули и единици. Тъй като електрическият заряд има тенденция да изчезва, всеки бит в DRAM трябва даопреснява (презарежда) на всеки няколко милисекунди, за да предотврати изтичане на данни. Тъй като външната логика трябва да се грижи за актуализацията, DRAM изисква по-сложно взаимодействие от статичната RAM, въпреки че този недостатък се компенсира от големия обем.

Тъй като DRAM се нуждае само от 1 транзистор и 1 кондензатор на бит (статичната RAM в най-добрия случай се нуждае от 6 транзистора на бит), DRAM има много висока плътност на запис (много бита на чип). Поради тази причина основната памет почти винаги е изградена около динамична RAM. DRAM обаче са много бавни (времето за достъп отнема десетки наносекунди). По този начин комбинацията от кеш памет, базирана на статична RAM и основна памет, базирана надинамичната RAM съчетава предимствата на двете устройства.

Има няколко типа динамична RAM памет. Най-старият все още използван тип еFPM (Fast Page Mode)

FPM постепенно се заменя отEDO 1 (Extended Data Output - памет с разширени възможности за извеждане), което ви позволява достъп до паметта дори преди предишният достъп да е приключил. Този конвейерен режим не ускорява достъпа до паметта, но увеличава пропускателната способност чрез издаване на повече думи в секунда.

И FPM, и EDO са асинхронни. Обратно, така нареченатаSDRAM се управлява от един тактов сигнал. Това устройство е хибрид на статична и динамична RAM. Синхронната DRAM често се използва при производството на голяма кеш памет. Възможно е в бъдеще тази технология да стане най-предпочитаната при производството на основна памет.

RAM не е единственият тип чипове с памет. В много случаи данните трябва да се запазят, дори ако захранването е изключено (например, когато става дума за играчки, различни устройства и машини). Освен това след инсталирането не трябва да се променят нито програмата, нито данните. Тези изисквания доведоха до появата наROM (Read Only Memory ), които не ви позволяват да променяте и изтривате информацията, съхранена в тях (нито умишлено, нито случайно). Данните се записват в ROM по време на производството. За да направите това, се прави шаблон с определен набор от битове, който се наслагва върху фоточувствителен материал, след което отворените (или затворените) части на повърхността се ецват. Единственият начин да промените програмата в ROM е да смените целия чип.

ROM са много по-евтини от RAM, ако ги поръчатев големи количества за заплащане на разходите за изработване на шаблона. Те обаче не позволяват промени след освобождаване от производство и може да отнеме няколко седмици между поръчката на ROM и нейното завършване. За да улеснят компаниите да разработват нови устройства, базирани на ROM, бяха пуснати програмируемиROM. За разлика от конвенционалните ROM, те могат да бъдат програмирани на място, намалявайки времето за изпълнение. Много програмируеми ROM съдържат набор от малки стопяеми връзки. Възможно е да изгорите определен джъмпер, като изберете желания ред и желаната колона и след това приложите високо напрежение към определен щифт на чипа.

Следващото развитие на тази линия е изтриваем програмируемROM, който може не само да бъде програмиран при работни условия, но и да изтрива информация от него. Ако кварцовият прозорец в този ROM е изложен на силна ултравиолетова светлина за 15 минути, всички битове ще бъдат зададени на 1. Ако трябва да се направят много промени по време на една стъпка на проектиране, изтриваемите ROM са много по-икономични от обикновените ROM, защото могат да се използват многократно. Изтриваемите програмируеми ROM обикновено са подредени по същия начин като статичните RAM. Например, чипът 27C040 има структура, която е показана на фиг. 3.30,а,и такава структура е типична за статичната RAM.

Динамичната памет от тип EDO измести конвенционалната базирана на FPM динамична памет в средата на 90-те години. -Забележка преподавам, изд.

Глава 3 Цифрово логическо ниво

Следващият етап е EEPROM, който може да бъде изтрит чрез прилагане на импулси към него и не е необходимо да се поставя в специална камера, за да бъде подложен наизлагане на ултравиолетови лъчи. Освен това, за да се препрограмира това устройство, не е необходимо да се поставя в специално устройство за програмиране, за разлика от изтриваем програмируем ROM. Но от друга страна, най-големите EEPROM са 64 пъти по-малки от конвенционалните EEPROM и работят на половината от скоростта. EEPROM не могат да се конкурират с DRAM и SRAM, защото са 10 пъти по-бавни, 100 пъти по-малки по капацитет и много по-скъпи. Те се използват само в ситуации, когато е необходимо да се запази информация, когато захранването е изключено.

По-модерен тип EEPROM е флаш паметта. За разлика от Erasable ROM, който се изтрива при излагане на ултравиолетови лъчи, и EEPROM, който се изтрива байт по байт, флаш паметта се изтрива и записва на блокове. Като всяка EEPROM, флаш паметта може да бъде изтрита, без да се изважда от чипа. Много производители произвеждат малки печатни платки, съдържащи десетки мегабайта флаш памет. Те се използват за съхраняване на изображения в цифрови фотоапарати и за други цели. Може би някой ден флаш паметта ще замени дисковете, което би било огромна крачка напред, като се има предвид времето за достъп от 100 nsec. Основният технически проблем в момента е, че флаш паметта се износва след 10 000 изтривания, а дисковете могат да издържат с години, независимо колко пъти са презаписани. Кратко описание на различните видове памет е дадено в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Характеристики на различните типове памет

Тип поръчкаКатегорияИзтриванепромянаЕнергияПриложение
преминаванезаписиинформациязависи-
устройствапо байтовемост
статиченчетене/ЕлектрическидадаКеш памет
RAM (SRAM)записвторо ниво
динамиченчетене/ЕлектрическидадаГлавна памет
RAM (DRAM)запис
ROM (NOM)самоНевъзможенНеНеустройства
четенеголям размер
програма-самоНевъзможенНеНеустройства
миролюбивчетенемалък
ROM (ПРОМ)размер
изтриваемПреиму-ултра-НеНеМоделиране
програма-значителновиолетовоустройства
миролюбивчетенесветлина
ROM (ERRYUM)
ЕлектроненПреиму-ЕлектрическидаНеМоделиране
препрограмиранезначителноустройства
мигрируем ROMчетене
(EEPROM)
флаш паметчетене/ЕлектрическиНеНеЦифрови фотоапарати
(флаш)влизане

Процесорни чипове и шини 177

Процесорни чипове и шини

Тъй като вече знаем известна информация за MIS, SIS и чиповете памет, можем да съберем всички части заедно и да изучаваме цели системи. В този раздел първо ще разгледаме процесорите, базирани нацифрово логическо ниво, включително pinout (тоест значението на сигналите на различните изводи). Тъй като процесорите са тясно свързани с шините, които използват, ние също ще очертаем накратко основните принципи на дизайна на шините. В следващите раздели ще опишем подробно примери за процесори и шини за тях.

Всички съвременни процесори се побират на един чип. Това прави взаимодействието им с останалата част от системата доста определено. Всеки процесорен чип съдържа набор от изводи, чрез които се обменя информация с външния свят. Някои щифтове предават сигнали от процесора, други получават сигнали от други компоненти, а трети правят и двете. Чрез изследване на функциите на всички щифтове можем да научим как процесорът взаимодейства с паметта и I / O устройствата на ниво цифрова логика.

Глава 3 Цифрово логическо ниво

операция. Следователно чип с 32 информационни пина е много по-бърз, но и много по-скъп.

1. Управление на автобус.

3. Автобусен арбитраж.

Адресиране