Запоминающее устройство – комплекс технических средств, реализующих функцию памяти. ЗУ состоит из нескольких частей со строго определенным функциональным назначением. Основным устройством любого ЗУ является накопитель информации (НИ).
Основными характеристиками ЗУ являются ёмкость, разрядность, быстродействие.
Ёмкость — максимальное количество информации, которое может храниться в ЗУ. Ёмкость выражается в количестве слов с указанием их разрядности (числа бит в слове), а также может оцениваться в битах, байтах, Кбайтах и Мбайтах.
Быстродействие ЗУ определяется продолжительностью операции обращения при записи или чтении информации. Время обращения складывается из времени поиска требуемой ячейки памяти и времени физического процесса при записи или чтении:
tОБР. ЗАП = tn + tзап
tОБР.ЧТ = tn + tчт
Так как время поиска значительно превышает tзап и tчт, то
tОБР » tn
Увеличение ёмкости ЗУ существенно влияет на его быстродействие (увеличение ёмкости приводит к снижению быстродействия). Минимальный интервал между двумя последовательными обращениями к ЗУ называют временем цикла. На величины времени цикла оказывает влияние необходимость выполнения в ЗУ дополнительных операций (подготовка ЗЭ к записи, регенерация содержимого ячеек).
К характеристикам ЗУ также относятся надёжность, стоимость, удельная плотность и др.
Для классификации ЗУ можно использовать следующие признаки:
Физический принцип быстродействия (магнитные, полупроводниковые, оптические);
Способ хранения информации (статические и динамические). В статических ЗУ в режиме хранения не происходит преобразования информации (триггеры). В динамических ЗУ в режиме хранения происходит изменение информации, поэтому её необходимо периодически восстанавливать (регенерировать). К динамическим ЗУ относятся накопительные ёмкости.
Назначение. По назначению ЗУ можно разделить на внутренние (сверхоперативные, оперативные, постоянные) и внешние (буферные ЗУ, накопители на магнитных лентах, дисках, барабанах и т.п.).
Способ выбора данных из памяти. Различают адресные, ассоциативные, стековые, магазинные ЗУ.
В адресных ЗУ признаком для поиска данных является номер ячейки, где эти данные хранятся. Адресные ЗУ – самый распространенный вид ЗУ.
Ассоциативные ЗУ – это ЗУ, в которых признаком для поиска является не адрес ячейки, а ее содержимое.
Стек – это особая организация памяти, в которой доступной для обращения является только одна ячейка – вершина стека. Стековая память работает по принципу «первый вошел – последний вышел), т.е. считывание информации производится в порядке, обратном записи. Стеки применяются для организации прерываний при многопрограммном режиме.
Магазинная память – это ЗУ, в котором для обращения доступны две ячейки: через одну происходит запись, а через другую – считывание. Такая память применяется в буферных ЗУ
5. Организация доступа
Адресные ЗУ в зависимости от способа организации поиска ячейки памяти подразделяются на ЗУ с произвольной выборкой и с последовательным доступом. ЗУ с произвольной выборкой — это ЗУ, в которых время поиска информации не зависит от адреса. К ЗУ с произвольной выборкой относятся все внутренние ЗУ. Последовательный доступ — это доступ к последовательно размещённым данным. Время поиска зависит от местонахождения элемента информации. Последовательный доступ реализован на внешних ЗУ.
6. Типы обращений. В зависимости от операций, реализуемых ЗУ, различают постоянные ЗУ, оперативные ЗУ и ЗУ, содержащие полупеременные данные (FLАSH).
ПЗУ — это память, предназначенная только для чтения записанных рабочих программ (ROM).
ОЗУ позволяет производить и запись, и чтение информации (RAM).
FLASH представляет собой энергонезависимую память, которая допускает производить чтение, запись и электрическое стирание хранящейся в ней информации в процессе работы ЭАТС.
16. Пояснить построение запоминающих матриц типа 2D, 3D
ЗЭ объединяются в матрицы. В зависимости от организации цепей обращения различают матрицы двух размерностей: 2D или 3D. В матрице 2D при обращении используется 2 цепи: 1 адресная и одна из разрядных (информационных). В матрице 3D при обращении используется 3 цепи: 2 адресных и одна из разрядных (информационных).
ДшА (дешифратор адреса) преобразует двоичный код в десятичный для обращения к нужной ячейке памяти. После записи в РА адреса ячейки и дешифрации в ДшА возбуждается один из выходов ДшА. В результате ЗЭ, подключённые к возбуждённой адресной цепи, становятся доступными для обращения. Все ЗЭ одной строки доступны для обращения. С информационных шин записи или чтения n-разрядное слово записывается с шины в выбранную строку или происходит чтение n-разрядного слова из выбранной строкиЁмкость матрицы типа 2D (количество хранимых слов) определяется числом строк; каждая строка в матрице является ячейкой памяти. Разрядность слов зависит от числа ЗЭ в строке. ЗУ типа 2D называют также запоминающими устройствами со строчной выборкой, так как по результатам дешифрации адреса становятся доступными для обращения все ЗЭ, входящие в состав одной строки. Например, матрица 2048 х 4 означает, что в запоминающей матрице можно хранить 2048 четырёхразрядных слов (2048 ячеек по 4 ЗЭ в каждой).
Достоинством ЗУ типа 2D являются простая организация ячеек памяти, высокое быстродействие. К недостаткам относятся: наличие дешифратора адреса с большим количеством выходов, что не приемлемо для матриц большой емкости.
Матрица типа 3D
Матрицы строятся с использованием ЗЭ с двумя адресными цепями. В пределах одной строки запараллелены адресные цепи Х, в пределах столбца – цепиY. Цепи Х включаются в выходы дешифратора строк, а цепи Y – в выходы дешифратора столбцов. Информационные цепи запараллелены у всех ЗЭ матрицы, поэтому матрица имеет одноразрядный вход. Выбор ЗЭ происходит по результатам дешифрации адреса. Адрес в данном случае состоит из двух частей: адреса строк и адреса столбцов. Адрес строк подается на дешифратор адреса строк, а адрес столбцов – на дешифратор адреса столбцов. Доступным для обращения будет один ЗЭ, находящийся на пересечении возбужденных адресных цепей.
По результатам дешифрации данного адреса становится доступным для обращения ЗЭ, находящийся на пересечении одной строки и одного столбца. Таким образом, в ЗУ типа 3D выбор ЗЭ производится по двум координатам (номеру строки и столбца), поэтому их называют ЗУ с матричной выборкой, где доступен 1 ЗЭ (по каждому адресу).
Примерно, 95% матриц являются одноразрядными. Для организации многоразрядных ячеек необходимо объединить одноименные адресные цепи у нескольких матриц. Адрес одновременно дешифрируется в нескольких микросхемах, поэтому одновременно по адресу доступно нужное число ЗЭ (по одному ЗЭ в каждой матрице). Следовательно, ячейка памяти состоит из ЗЭ, входящих в разные матрицы.