Построение внутренней памяти

 

Схемы, в которых в  качестве запоминающей ячейки используется параллельный регистр называются статическим  оперативным запоминающим устройством - статическим ОЗУ (RAM - random access memory - память с произвольным доступом), т.к. информация в нем сохраняется все время, пока к микросхеме ОЗУ подключено питание. В отличие от статической ОЗУ в микросхемах динамического ОЗУ постоянно требуется регенерировать их содержимое, иначе информация будет испорчена.

 

В микросхемах ОЗУ  присутствуют две операции: операция записи и операция чтения. Для записи и чтения информации можно использовать различные шины данных (как это  делается в сигнальных процессорах), но чаще используется одна и та же шина данных. Это позволяет экономить внешние выводы микросхем, подключаемых к этой шине и легко осуществлять коммутацию сигналов между различными устройствами.

Структурная схема статического ОЗУ  приведена на рисунке 1. Вход и выход  ОЗУ в этой схеме объединены при помощи шинного формирователя. Естественно, что схемы реальных ОЗУ будут отличаться от приведенной на этом рисунке. Тем не менее, приведенная схема позволяет понять как работает реальное ОЗУ. Условно-графическое обозначение ОЗУ на принципиальных схемах приведено на рисунке

 

 

Сигнал записи WR позволяет  записать логические уровни, присутствующие на информационных входах во внутреннюю ячейку ОЗУ (RAM). Сигнал чтения RD позволяет  выдать содержимое внутренней ячейки памяти на информационные выходы микросхемы. В приведенной на рисунке 1 схеме невозможно одновременно производить операцию записи и чтения, но обычно это и не нужно.

 

Конкретная ячейка ОЗУ  выбирается при помощи двоичного  кода - адреса ячейки. Объем памяти ОЗУ (RAM) зависит от количества ячеек, содержащихся в ней или, что то же самое, от количества адресных проводов. Количество ячеек в ОЗУ можно определить по количеству адресных проводов, возводя 2 в степень, равную количеству адресных выводов в микросхеме.

Вывод выбора кристалла CS микросхем ОЗУ позволяет объединять несколько микросхем для увеличения объема памяти ОЗУ.

 

 

Статические ОЗУ требуют  для своего построения большой площади  кристалла, поэтому их ёмкость относительно невелика. Статические ОЗУ применяются  для построения микроконтроллерных схем из-за простоты построения принципиальной схемы и возможности работать на сколь угодно низких частотах, вплоть до постоянного тока. Кроме того статические ОЗУ применяются для построения КЭШ-памяти в универсальных компьютерах из-за высокого быстродействия статического ОЗУ.

 

Временные диаграммы  чтения из статического ОЗУ совпадают  с временными диаграммами чтения из ПЗУ. Временные диаграммы записи в статическое ОЗУ и чтения из него приведены на рисунке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Практическая часть

3.1.Определение емкости ПЗУ и ОЗУ

 

Адреса, покрываемые ПЗУ  –  00000-1FFFF

 

Адреса, покрываемые ОЗУ -  40000-7FFFF

 

Емкость микросхемы ПЗУ – 64к*4

 

Емкость микросхемы ОЗУ – 128к*4

 

 

По полученному диапазону адресов  определим емкость ПЗУ и ОЗУ.

Определим количество изменяющихся разрядов и запишем адрес в       двоичном коде.

   Емкость ПЗУ.

Начальный адрес: 0000.0000.0000.0000.0000.

Конечный адрес: 0001.1111.1111.1111.1111.

Изменились 17 разрядов, следовательно, емкость ПЗУ – 2¹⁷.

Для 8-разрядной шины данных емкость ПЗУ 2¹⁷х8:

 

2¹⁷ =2⁷х2¹⁰,

2¹⁰=1К – килобит.

Таким образом, емкость ПЗУ равна 128к*8.

 

Емкость ОЗУ.

Начальный адрес: 0100.0000.0000.0000.0000.

Конечный адрес: 0111.1111.1111.1111.1111.

Изменились 18 разрядов, следовательно, емкость ОЗУ - 2¹⁸.

Для 8-разрядной шины данных емкость ОЗУ 2¹⁸х8:

 

2¹⁸=2⁸х2¹⁰,

2¹⁰=1К – килобит.

Таким образом, емксть ОЗУ  равна 256к*8.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для изображения схемы необходимо определить:

 

1. Емкости микросхем ПЗУ и ОЗУ;
2. Структуры ПЗУ и ОЗУ (количество микросхем,способ соединения);
3. Общую структуру памяти;

 

 

 

Таким образом, схема  ПЗУ 64к*4 имеет 16 адресных входов и 4 входа/выхода и вход CS (выбор кристалла), и имеет вид: