ÎN dispozitive electronice una dintre cele mai elemente importante Memoria, care este împărțită în internă și externă, este considerată pentru a asigura funcționarea întregului sistem. Elemente memorie interna luați în considerare RAM, ROM și memoria cache a procesorului. Extern- acestea sunt tot felul de unități care sunt conectate la computer din exterior - hard disk-uri, unități flash, carduri de memorie etc.

Memoria doar citire (ROM) este folosită pentru a stoca date care nu pot fi modificate în timpul funcționării, memoria cu acces aleatoriu (RAM) este utilizată pentru a stoca informații din procesele care au loc în prezent în sistem în celulele sale, iar memoria cache este utilizată pentru procesarea urgentă a semnalului de către microprocesor.

Ce este ROM-ul

ROM sau ROM (memorie numai pentru citire) – dispozitiv tipic stocare imuabilă de informații inclusă în aproape fiecare componentă de computer și telefon și necesară pentru pornire și funcționare toate elementele sistemului. Conținutul din ROM este înregistrat de producător hardwareși conține directive pentru testarea preliminară și pornirea dispozitivului.

Proprietăți ROM sunt independența față de alimentarea cu energie, imposibilitatea rescrierii și capacitatea de a stoca informații termeni lungi. Informațiile conținute în ROM sunt introduse de dezvoltatori o singură dată, iar hardware-ul nu permite ștergerea acesteia și este stocată până la sfârșitul duratei de viață a computerului sau a telefonului, sau defectarea acestuia. Structural ROM protejat de dauneîn timpul supratensiunii, prin urmare numai deteriorările mecanice pot cauza deteriorarea informațiilor conținute.

După arhitectură, acestea sunt împărțite în mascate și programabile:

• Purtarea măștilor dispozitive, informațiile sunt introduse folosind un șablon tipic pe stadiu final de fabricație. Datele conținute nu pot fi suprascrise de către utilizator. Componentele de separare sunt elemente PNP tipice ale tranzistoarelor sau diodelor.
• În ROM programabil, informațiile sunt prezentate sub forma unei matrice bidimensionale de elemente conductoare, între care se află o joncțiune pn element semiconductorși un jumper metalic. Programarea unei astfel de memorii presupune eliminarea sau crearea de jumperi folosind un curent de amplitudine si durata mare.

Functii principale

Blocurile de memorie ROM conțin informații despre gestionarea hardware-ului unui dispozitiv dat. ROM-ul include următoarele subrutine:

• Directivă pornire și control funcţionarea microprocesorului.
• Program de verificare performanță și integritate tot hardware-ul conținut într-un computer sau telefon.
• Un program care pornește sistemul și îl termină.
• Subrutine care controlează echipament periferic și module de intrare/ieșire.
• Detaliile adresei sistem de operare pe o unitate fizică.

Arhitectură

Dispozitivele de stocare numai pentru citire sunt concepute ca matrice bidimensională. Elementele matricei sunt seturi de conductori, dintre care unii nu sunt afectați, în timp ce alte celule sunt distruse. Elementele conductoare sunt cele mai simple comutatoare și formează o matrice conectându-le alternativ la rânduri și rânduri.

Dacă conductorul este închis, conține un zero logic; dacă este deschis, conține unul logic. Astfel, datele în cod binar sunt introduse într-o matrice bidimensională de elemente fizice, care este citită de un microprocesor.

Soiuri

În funcție de metoda de fabricație a dispozitivului, ROM-ul este împărțit în:

• Comun, creat într-un mod de fabrică. Datele dintr-un astfel de dispozitiv nu se modifică.
• Programabil ROM-uri care permit schimbarea programului o singură dată.
• Firmware șters, care vă permite să ștergeți datele din elemente și să le rescrieți, de exemplu, folosind lumina ultravioletă.
• Elemente reinscriptibile curăţabile electric care permit schimbare multiplă. Acest tip este folosit în HDD, SSD, Flash și alte unități. BIOS-ul de pe plăcile de bază este scris pe același cip.
• Magnetic, în care informațiile erau stocate în zone magnetizate alternând cu cele nemagnetizate. Era posibil să le rescriem.

Diferența dintre RAM și ROM

Diferențele dintre cele două tipuri de hardware sunt siguranța acestuia atunci când alimentarea este oprită, viteza și capacitatea de a accesa date.

ÎN memorie cu acces aleator Informațiile (memoria cu acces aleatoriu sau RAM) sunt conținute în celule localizate secvenţial, fiecare dintre acestea putând fi accesată prin interfețe software . RAM conține date despre procesele care rulează în prezent în sistem, cum ar fi programe, jocuri, conține valori variabile și liste de date în stive și cozi. Când închideți computerul sau telefonul memorie RAM complet curățată. Comparat cu memorie ROM ea este diferită viteza mai mare accesul și consumul de energie.

Memoria ROM funcționează mai lent și consumă mai puțină energie pentru a funcționa. Principala diferență este incapacitatea de a modifica datele primite în ROM, în timp ce în RAM informația se schimbă constant.

ROM- rapid, memorie non volatila, care este doar pentru citire. Informațiile sunt introduse în el o singură dată (de obicei din fabrică) și stocate permanent (când computerul este pornit și oprit). ROM stochează informații care sunt necesare în mod constant pe computer. Un set de programe situate în ROM formează sistemul de bază de intrare/ieșire BIOS (Basic Input Output System). BIOS (Basic Input Output System) este un set de programe concepute pentru testare automată dispozitive după pornirea computerului și încărcarea sistemului de operare în RAM.

ROM-ul conține:

Programe de testare care verifică funcționarea corectă a unităților sale de fiecare dată când computerul este pornit;

Programe de management major dispozitiv periferic- unitate de disc, monitor, tastatură;

Informații despre locul în care se află sistemul de operare pe disc.

Tipuri de ROM:

ROM cu programarea măștii, aceasta este o memorie în care informațiile sunt scrise o dată pentru totdeauna în timpul procesului de fabricație a semiconductorilor circuite integrate. Dispozitivele de stocare numai pentru citire sunt utilizate numai în cazurile în care despre care vorbim O productie in masa, deoarece Fabricarea măștilor pentru circuite integrate pentru uz privat este destul de costisitoare.

BALUL DE ABSOLVIRE(memorie programabilă numai pentru citire).

Programarea ROM este o operațiune unică, adică informațiile odată înregistrate în PROM nu pot fi modificate ulterior.

EPROM(memorie doar pentru citire programabilă ștergabilă). Când lucrează cu acesta, utilizatorul îl poate programa și apoi șterge informațiile înregistrate.

EIPZU(memorie de citire variabilă electric). Programarea și modificarea acestuia se realizează prin mijloace electrice. Spre deosebire de EPROM, nu sunt necesare dispozitive externe speciale pentru a șterge informațiile stocate în EPROM.

Din punct de vedere vizual, RAM și ROM pot fi imaginate ca o serie de celule în care sunt scriși octeți individuali de informații. Fiecare celulă are propriul său număr, iar numerotarea începe de la zero. Numărul celulei este adresa octetului.

CPU atunci când lucrează cu RAM, trebuie să indice adresa octetului pe care dorește să-l citească din memorie sau să-l scrie în memorie. Desigur, puteți citi doar date din ROM. Procesorul scrie datele citite din RAM sau ROM în memoria sa internă, care este structurată similar cu RAM, dar funcționează mult mai rapid și are o capacitate de cel mult zeci de octeți.

Procesorul poate procesa doar date care se află în memoria sa internă, RAM sau ROM. Toate aceste tipuri de dispozitive de memorie sunt numite dispozitive de memorie internă și, de obicei, sunt situate direct pe placa de baza calculator ( memorie interioară procesorul se află în procesorul însuși).

Memorie cache. Schimbul de date în interiorul procesorului este mult mai rapid decât schimbul de date între procesor și RAM. Prin urmare, pentru a reduce numărul de accesări la RAM, în interiorul procesorului este creată așa-numita memorie super-RAM sau cache. Atunci când procesorul are nevoie de date, mai întâi accesează memoria cache și numai atunci când nu există date necesare acolo accesează memoria RAM. Cum marime mai mare memoria cache, cu atât este mai probabil ca datele necesare să fie acolo. Prin urmare, procesoarele de înaltă performanță au dimensiuni mai mari ale memoriei cache.

Există cache L1(funcționează pe același cip cu procesorul și are un volum de ordinul câtorva zeci de kiloocteți), al doilea nivel (efectuat pe un cip separat, dar în limitele procesorului, cu un volum de o sută sau mai mulți KB) și al treilea nivel (efectuat pe cipuri separate de mare viteză situate pe placa de bază și cu un volum de unul sau mai mulți MB ).

În timpul funcționării, procesorul prelucrează datele aflate în registrele sale, RAM și porturi externe procesor. Unele dintre date sunt interpretate ca date în sine, unele dintre date sunt interpretate ca date de adresă, iar unele sunt interpretate ca comenzi. Setul de diverse instrucțiuni pe care un procesor le poate executa asupra datelor formează sistemul de instrucțiuni al procesorului. Cu cât setul de instrucțiuni al procesorului este mai mare, cu atât arhitectura sa este mai complexă, cu atât comenzile sunt scrise mai lungi în octeți și cu atât timpul mediu de execuție a instrucțiunilor este mai lung.

Memorie numai pentru citire (ROM) conceput pentru stocarea permanentă, nevolatilă a informațiilor.

Prin metoda de înregistrare ROM clasificate astfel:

1. odata programata de masca la producator;
2. odată programabil de către utilizator folosind dispozitive speciale, numit programatori - BALUL DE ABSOLVIRE ;
3. reprogramabil sau reprogramabil ROM - RPZU.

Masca ROM-urilor

Programare masca ROM-urilor are loc în timpul procesului de fabricație LSI. De obicei, pe un cip semiconductor, toate elemente de depozitare (SE), iar apoi la finală operațiuni tehnologice Folosind fotomasca stratului de comutare, se realizează conexiuni între liniile de adresă și de date și elementul de stocare în sine. Acest șablon (mască) este realizat în conformitate cu dorințele clientului conform cardurilor de comandă. Sul opțiuni posibile cardurile de comandă sunt date în conditii tehnice pe IC ROM. Astfel de ROM sunt realizate pe baza de matrice de diode, tranzistoare bipolare sau MOS.

Mascați ROM-urile bazate pe o matrice de diode

Schema de asa ceva ROM prezentată în fig. 12.1. Aici linii orizontale- cele de adresă, iar cele verticale sunt linii de date, de la ele la în acest caz, 8 biți sunt eliminați numere binare. În această schemă, GE este intersecția condiționată a liniei de adresă și a liniei de date. Întreaga linie SE este selectată când se aplică un zero logic liniei de adresă LA i c a ieşirii decodorului corespunzătoare. Un 0 logic este scris la GE selectat dacă există o diodă la intersecția liniei D eu si LA eu, pentru că în acest caz, circuitul este închis: + 5 V, diodă, masă pe linia de adresă. Da, în asta ROM când se aplică adresa 11 2, pe linia de adresă apare un semnal de zero activ LA 3, va avea un nivel logic de 0, pe magistrala de date D 7 D 0 informații vor apărea 01100011 2 .

Mascați ROM-urile bazate pe o matrice de tranzistori MOS

Un exemplu de circuit al acestui ROM este prezentat în Fig. 12.2. Informațiile sunt înregistrate prin conectarea sau neconectarea tranzistorului MOS la punctele corespunzătoare ale LSI. Când selectați o anumită adresă pe linia de adresă corespunzătoare LA i apare un semnal logic activ 1, i.e. potențial apropiat de potențialul sursei de alimentare + 5 V. Acest 1 logic se aplică porților tuturor tranzistoarelor din rând și le deschide. Dacă drenul tranzistorului este metalizat, pe linia de date corespunzătoare D i apare un potential de ordinul 0,2 0,3 V, i.e. nivelul logic 0. Dacă drenul tranzistorului nu este metalizat, circuitul specificat nu este implementat, nu va exista nicio cădere de tensiune pe rezistența R i, adică. la punct D voi avea un potențial de +5 V, adică nivelul logic 1. De exemplu, dacă în cel prezentat în Fig. 12.2 ROM la adresa, trimiteți codul 01 2, pe linia de adresă LA 1 va fi activ la nivelul 1 și pe magistrala de date D 3 D 0 va fi codul 0010 2 .

Masca ROM-uri bazate pe o matrice de tranzistori bipolari

Exemplu de diagramă în acest sens ROM prezentată în fig. 12.3. Informațiile sunt înregistrate și prin metalizarea sau nemetalizarea zonei dintre bază și linia de adresă. Pentru a selecta o linie GE pe linie de adresă LA i, este furnizat logic 1. În timpul metalizării, acesta este alimentat la baza tranzistorului, se deschide din cauza diferenței de potențial dintre emițător (masă) și bază (aproximativ + 5 V). Aceasta închide circuitul: + 5 V; rezistenţă R eu ; tranzistor deschis, împământat pe emițătorul tranzistorului. La punctul D i în acest caz va exista un potențial corespunzător căderii de tensiune pe tranzistorul deschis - aproximativ 0,4 V, adică. logic 0. Astfel, se scrie un zero în SE. Dacă zona dintre linia de adresă și baza tranzistorului nu este metalizată, este indicat circuit electric neimplementat, cădere de tensiune pe rezistență R i nu este prezent, deci pe linia de date corespunzătoare D voi avea un potențial de +5 V, adică logic 1. Când se aplică, de exemplu, adresa 00 2 în cea prezentată în Fig. 12.3 ROM Codul 10 2 va apărea pe SD.

Exemple masca ROM-urilor sunt prezentate în Fig. 12.4 și în tabel. 12.1 – parametrii acestora.

ROM-uri programabile

ROM-uri programabile (BALUL DE ABSOLVIRE) sunt aceleași matrice de diode sau tranzistori ca și masca ROM-urilor, dar cu un design diferit al dispozitivului electronic. Element de memorie BALUL DE ABSOLVIRE prezentată în fig. 12.5. Accesul la acesta este asigurat prin aplicarea unui 0 logic liniei de adresă LA i. Scrierea la acesta se efectuează ca urmare a depunerii (topirii) circuitelor fuzibile fotovoltaice conectate în serie cu diode și emițători tranzistoare bipolare, drenuri ale tranzistoarelor MOS. Legătura de siguranță PV este o zonă mică de metalizare care este distrusă (topită) atunci când este programată cu impulsuri de curent de 50-100 microamperi și o durată de aproximativ 2 milisecunde. Dacă inserarea este salvată, atunci se scrie un 0 logic în EE, deoarece circuitul dintre sursa de alimentare și masă este implementat pe LA i printr-o diodă (în matrice de tranzistori - printr-un tranzistor deschis). Dacă inserția este distrusă, atunci circuitul specificat nu există și un 1 logic este scris în GE.

Foarte des în aplicatii diverse necesită stocarea informațiilor care nu se modifică în timpul funcționării dispozitivului. Acestea sunt informații precum programe din microcontrolere, încărcătoare de încărcare (BIOS) în computere, tabele de coeficienți filtre digitaleîn procesoare de semnal, DDC și DUC, tabele sinus și cosinus în NCO și DDS. Aproape întotdeauna aceste informații nu sunt necesare în același timp, astfel încât cele mai simple dispozitive pentru stocarea informațiilor permanente (ROM) pot fi construite pe multiplexoare. Uneori, în literatura tradusă, dispozitivele de stocare permanente sunt numite ROM (memorie numai în citire - memorie doar în citire). Diagrama unui astfel de dispozitiv de memorie doar pentru citire (ROM) este prezentată în Figura 3.1.

Figura 3.1. Un circuit de memorie doar pentru citire (ROM) bazat pe un multiplexor.

În acest circuit, este construit un dispozitiv de memorie doar pentru citire cu opt celule pe un singur bit. Stocarea unui bit specific într-o celulă cu o singură cifră se face prin lipirea firului la sursa de alimentare (scriind un unu) sau sigilând firul pe carcasă (scrierea unui zero). Pe scheme de circuite un astfel de dispozitiv este desemnat așa cum se arată în Figura 3.2.

Figura 3.2. Desemnarea unui dispozitiv de stocare permanent pe schemele de circuit.

Pentru a crește capacitatea celulei de memorie ROM, aceste microcircuite pot fi conectate în paralel (ieșirile și informațiile înregistrate rămân în mod natural independente). Sistem conexiune paralelă ROM-ul pe un singur bit este prezentat în Figura 3.3.

Figura 3.3 Schema unei memorii cu doar citire (ROM) pe mai mulți biți.

În ROM-urile reale, informațiile sunt înregistrate folosind ultima operație de producție a cipurilor - metalizarea. Metalizarea se realizează folosind o mască, astfel încât astfel de ROM-uri sunt numite ROM-uri de mască. O altă diferență între microcircuite reale și modelul simplificat prezentat mai sus este utilizarea unui demultiplexor în plus față de un multiplexor. Această soluție face posibilă transformarea unei structuri de stocare unidimensionale într-una bidimensională și, prin urmare, reducerea semnificativă a volumului circuitului de decodor necesar pentru funcționarea circuitului ROM. Această situație este ilustrată de următoarea figură:

Figura 3.4. Circuitul unei memorii de doar citire (ROM) mascată.

ROM-urile masca sunt reprezentate în diagramele de circuit, așa cum se arată în Figura 3.5. Adresele celulelor de memorie din acest cip sunt furnizate la pinii A0 ... A9. Cipul este selectat de semnalul CS. Folosind acest semnal, puteți crește volumul ROM (un exemplu de utilizare a semnalului CS este dat în discuția despre RAM). Microcircuitul este citit folosind semnalul RD.

Figura 3.5. Desemnarea grafică simbolică a maștii ROM (ROM) pe schemele de circuite.

Programarea ROM-ului măștii se realizează la fabrica producătorului, ceea ce este foarte incomod pentru loturile de producție mici și mijlocii, ca să nu mai vorbim de etapa de dezvoltare a dispozitivului. Desigur, pentru producție pe scară largă ROM-urile cu masca sunt cel mai ieftin tip de ROM și, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă astăzi. Pentru serii de producție mici și mijlocii de echipamente radio au fost dezvoltate microcircuite care pot fi programate în dispozitive speciale - programatoare. În aceste ROM-uri, conexiunea permanentă a conductorilor din matricea de memorie este înlocuită cu legături fuzibile din siliciu policristalin. În timpul producției de ROM, sunt realizate toate jumperii, ceea ce este echivalent cu scrierea unităților logice în toate celulele de memorie ROM. În timpul procesului de programare ROM, pinii de alimentare și ieșirile microcircuitului sunt alimentate cu nutriție crescută. În acest caz, dacă tensiunea de alimentare (cea logică) este furnizată la ieșirea ROM-ului, atunci nici un curent nu va trece prin jumper și jumperul va rămâne intact. Dacă aplicați ROM la ieșire nivel scăzut tensiune (conectați la carcasă), apoi un curent va curge prin jumperul matricei de memorie, care o va evapora și atunci când informațiile sunt citite ulterior din această celulă ROM, se va citi un zero logic.

Se numesc astfel de microcircuite programabil ROM (PROM) sau PROM și sunt reprezentate pe diagramele de circuit așa cum se arată în Figura 3.6. Ca exemplu de PROM, putem numi microcircuite 155PE3, 556RT4, 556RT8 și altele.

Figura 3.6. Desemnarea grafică a unei memorii programabile doar pentru citire (PROM) pe schemele de circuite.

ROM-urile programabile s-au dovedit a fi foarte convenabile pentru producția la scară mică și medie. Cu toate acestea, atunci când se dezvoltă dispozitive radio-electronice, este adesea necesară schimbarea programului înregistrat în ROM. În acest caz, EPROM-ul nu poate fi reutilizat, așa că odată ce ROM-ul este notat, dacă există o eroare sau un program intermediar, acesta trebuie aruncat, ceea ce în mod natural crește costul dezvoltării hardware. Pentru a elimina acest dezavantaj, a fost dezvoltat un alt tip de ROM care putea fi șters și reprogramat.

ROM cu ștergere ultravioletă este construit pe baza unei matrice de stocare construită pe celule de memorie, organizare internă care este prezentat în figura următoare:

Figura 3.7. Celulă de memorie ROM cu ștergere UV și electrică.

Celula este un tranzistor MOS în care poarta este realizată din siliciu policristalin. Apoi, în timpul procesului de fabricație a microcircuitului, această poartă este oxidată și, ca urmare, va fi înconjurată de oxid de siliciu - un dielectric cu proprietăți izolante excelente. În celula descrisă, cu ROM-ul complet șters, nu există nicio sarcină în poarta plutitoare și, prin urmare, tranzistorul nu conduce curentul. La programarea ROM-ului, este furnizată a doua poartă, situată deasupra porții plutitoare tensiune înaltă iar sarcinile sunt induse în poarta plutitoare datorită efectului de tunel. După ce tensiunea de programare este îndepărtată, sarcina indusă rămâne pe poarta flotantă și, prin urmare, tranzistorul rămâne într-o stare conductivă. Încărcarea de pe poarta plutitoare a unei astfel de celule poate fi stocată timp de zeci de ani.

Schema structurala Memoria de numai citire descrisă nu diferă de masca ROM descrisă anterior. Singura diferență este că, în loc de un jumper fuzibil, se folosește celula descrisă mai sus. Acest tip de ROM se numește memorie reprogramabilă numai pentru citire (EPROM) sau EPROM. În ROM, informațiile înregistrate anterior sunt șterse folosind radiații ultraviolete. Pentru ca această lumină să treacă liber la cristalul semiconductor, în carcasa cipului ROM este construită o fereastră de sticlă de cuarț.

Când un cip EPROM este iradiat, proprietățile izolatoare ale oxidului de siliciu se pierd, sarcina acumulată de la poarta plutitoare curge în volumul semiconductorului, iar tranzistorul celulei de memorie intră în starea oprită. Timpul de ștergere al cipului RPOM variază de la 10 la 30 de minute.

Numărul de cicluri de scriere-ștergere ale cipurilor EPROM variază de la 10 la 100 de ori, după care cipul EPROM eșuează. Acest lucru se datorează efectului distructiv al radiațiilor ultraviolete asupra oxidului de siliciu. Un exemplu de cipuri EPROM sunt cipurile din seria 573 producție rusească, microcircuite din seria 27cXXX de producție străină. RPOM este cel mai adesea stocat programe BIOS calculatoare universale. RPOM-urile sunt reprezentate pe diagramele de circuit, așa cum se arată în Figura 3.8.

Figura 3.8. Desemnarea grafică simbolică a EPROM pe schemele de circuite.

Deoarece carcasele cu fereastră de cuarț sunt foarte scumpe, precum și un număr mic de cicluri de scriere și ștergere, acestea au condus la căutarea modalităților de ștergere a informațiilor din ROM electric. Au fost multe dificultăți întâmpinate pe această cale, care acum au fost practic rezolvate. În zilele noastre, microcircuitele cu ștergere electrică a informațiilor sunt destul de răspândite. Ca celulă de stocare, folosesc aceleași celule ca în RPOM, dar sunt șterse potential electric, prin urmare, numărul de cicluri de scriere-ștergere pentru aceste microcircuite ajunge la 1.000.000 de ori. Timpul de ștergere a unei celule de memorie din astfel de ROM-uri este redus la 10 ms. Circuitul de control pentru ROM-urile programabile șterse electric sa dovedit a fi complex, așa că au apărut două direcții pentru dezvoltarea acestor microcircuite:

1. EEPROM - dispozitiv de memorie programabil doar pentru citire, șters electric

EEPROM-urile șterse electric sunt mai scumpe și mai mici ca volum, dar vă permit să rescrieți fiecare celulă de memorie separat. Drept urmare, aceste cipuri au număr maxim cicluri de scriere-stergere. Domeniul de aplicare a ROM-ului șters electric este stocarea datelor care nu trebuie șterse atunci când alimentarea este oprită. Astfel de microcircuite includ microcircuite domestice 573РР3, 558РР3 și microcircuite străine EEPROM seria 28cXX. ROM-urile șterse electric sunt desemnate pe diagramele de circuit, așa cum se arată în Figura 3.9.

Figura 9. Desemnarea grafică a memoriei doar pentru citire (EEPROM) care poate fi șters electric pe diagramele de circuit.

ÎN În ultima vreme A existat o tendință de a reduce dimensiunea EEPROM prin reducerea numărului de pini externi ai microcircuitelor. Pentru a face acest lucru, adresa și datele sunt transferate către și de la cip prin intermediul port serial. În acest caz, sunt utilizate două tipuri de porturi seriale - portul SPI și portul I2C (microcircuite seria 93cXX și, respectiv, 24cXX). Seria străină 24cXX corespunde seriei interne de microcircuite 558PPX.

FLASH - ROM-urile diferă de EEPROM-urile prin aceea că ștergerea nu se realizează pe fiecare celulă separat, ci pe întregul microcircuit ca întreg sau pe un bloc al matricei de memorie a acestui microcircuit, așa cum s-a făcut în EEPROM.

Figura 3.10. Denumirea grafică Memorie flash pe diagrame schematice.

Când accesați un dispozitiv de stocare permanent, trebuie mai întâi să setați adresa celulei de memorie pe magistrala de adrese și apoi să efectuați o operație de citire de pe cip. Această diagramă de timp este prezentată în Figura 3.11.

Figura 3.11. Diagrame de timp ale semnalelor pentru citirea informațiilor din ROM.

În Figura 3.11, săgețile arată secvența în care trebuie generate semnalele de control. În această figură, RD este semnalul de citire, A este semnalele de selectare a adresei celulei (deoarece biții individuali de pe magistrala de adrese pot primi sensuri diferite, apoi sunt afișate căile de tranziție către ambele stări unice și zero), D este informația de ieșire citită din celula ROM selectată.

4. Efectuați operația de adăugare în cod suplimentar, prezentând termenele reduse în binar:

1) + 45 2) - 45

- 20 + 20

Soluţie:

1) x 1 = 45 = 0,101101 pr

x 2 = - 20 = 1,010100 pr = 1,101011 arr = 1,101100 suplimentar

+ 1,101100

Răspuns: 0,011001 pr = 25 10

2) x 1 = - 45 = 1,101101 pr

x 2 = 20 = 0,010100 pr

+ 0,010100

Răspuns: 1,100111 suplimentar = 1,011000 arr = 1,011001 ex = - 25 10

Întrebarea nr. 5.

Finalizați următoarele sarcini:

1) scrieți functie logicaîn SNDF;

2) minimizați funcția logică folosind hărți Karnaugh;

Memorie numai pentru citire (ROM)– O memorie concepută pentru a stoca informații imuabile (programe, constante, funcții de tabel). În procesul de rezolvare a problemelor, ROM-ul permite doar citirea informațiilor. Ca exemplu tipic de utilizare a ROM-ului, putem indica ROM-ul LSI utilizat în PC-uri pentru a stoca BIOS (Basic Input Output System - sistem de bază intrare ieșire).

În cazul general, un dispozitiv de stocare ROM (o matrice a celulelor sale de stocare) cu o capacitate de cuvinte EPROM, o lungime de r+ 1 cifră fiecare, de obicei un sistem de EPROM orizontale (adresă) și r+ 1 conductoare verticale (descărcare), care la punctele de intersecție pot fi conectate prin elemente de cuplare (Fig. 1.46). Elementele de comunicare (EC) sunt legături sigure sau p-n-tranzitii. Prezența unui element de legătură între j-a orizontală și i conductoarele verticale înseamnă că în i--a cifră a numărului celulei de memorie j unul este scris, absența ES înseamnă că aici este scris zero. Scrierea unui cuvânt în numărul de celulă j ROM este produsă prin aranjarea corectă a elementelor de comunicație între conductorii de biți și numărul firului de adresă j. Citirea unui cuvânt din numărul celulei j ROM-ul merge asa.

Orez. 1,46. Stocare ROM cu o capacitate de cuvinte EPROM, o lungime de r+ 1 cifră fiecare

Codul adresei A = j se descifrează, iar pe conductorul orizontal numărul j Unitatea este alimentată cu tensiune de la sursa de alimentare. Cei dintre conductorii de biți care sunt conectați la conductorul de adresă selectat prin elemente de comunicare sunt alimentați U 1 unitate de nivel, conductoarele de descărcare rămase rămân sub tensiune U 0 nivel zero. Set de semnale U 0 și U 1 pe conductorii de biți și formează conținutul numărului PL j, și anume cuvântul de la adresă A.

În prezent, ROM-urile sunt construite din ROM-uri LSI care folosesc ES semiconductor. LSI ROM este de obicei împărțit în trei clase:

– masca (MPZU);

– programabil (PROM);

– reprogramabil (RPM).

Masca ROM-urilor(ROM - de la Numai citire Memorie) - ROM, informații în care sunt scrise dintr-o fotomască în timpul procesului de creștere a unui cristal. De exemplu, LSI ROM 555PE4 cu o capacitate de 2 kbytes este un generator de caractere care utilizează codul KOI-8. Avantajul ROM-urilor măști este fiabilitatea lor ridicată, dar dezavantajul este fabricabilitatea lor scăzută.

ROM-uri programabile(PROM - ROM programabil) - ROM, informații în care sunt scrise de utilizator folosind dispozitive speciale - programatori. Datele LSI sunt fabricate cu Set complet ES la toate punctele de intersecție ale conductoarelor de adrese și de biți. Acest lucru crește capacitatea de fabricație a unor astfel de LSI și, prin urmare, producția și utilizarea lor în masă. Înregistrarea (programarea) informațiilor în EEPROM este efectuată de utilizator la locul utilizării acestora. Acest lucru se face prin arderea elementelor de comunicare în acele puncte în care ar trebui scrise zerouri. Să subliniem, de exemplu, TTLSH-BIS PROM 556RT5 cu o capacitate de 0,5 kbytes. Fiabilitatea LSI-urilor EPROM este mai mică decât cea a LSI-urilor mascate. Înainte de programare, acestea trebuie testate pentru prezența ES.

În MPOM și PROM este imposibil să schimbi conținutul PL-ului lor. ROM-uri flashabile(RPM) permit modificări multiple ale informațiilor stocate în ele. De fapt, RPOM este RAM în care t Salariu>> t joi. Înlocuirea conținutului ROM-ului începe cu ștergerea informațiilor stocate în acesta. Sunt disponibile ROM-uri cu ștergere electrică (EEPROM) și ultravioletă (UVEPROM) a informațiilor. De exemplu, KM1609RR2A LSI RPOM cu ștergere electrică cu o capacitate de 8 kbytes poate fi reprogramat de cel puțin 104 ori, stochează informații timp de cel puțin 15.000 de ore (aproximativ doi ani) în starea de pornire și cel puțin 10 ani în starea oprită. LSI RPOM cu ștergere ultravioletă K573RF4A cu o capacitate de 8 kbytes permite cel puțin 25 de cicluri de rescriere, stochează informații în starea de pornire timp de cel puțin 25.000 de ore și în starea oprită pentru cel puțin 100.000 de ore.

Scopul principal al RPOM-urilor este de a le folosi în locul ROM-urilor în sistemele de dezvoltare și depanare software, sisteme cu microprocesoare și altele, atunci când este necesar să se facă modificări la programe din când în când.

Funcționarea unui ROM poate fi considerată o conversie unu-la-unu N-bit cod de adresă A V n-codul de biți al cuvântului citit din acesta, adică ROM este un convertor de cod (mașină digitală fără memorie).

În fig. Figura 1.47 prezintă o imagine convențională a unui ROM în diagrame.

Orez. 1.47. Imagine ROM condiționată

Diagrama funcțională a ROM-ului este prezentată în Fig. 1.48.

Orez. 1.48. Diagrama functionala ROM

Conform terminologiei adoptate de specialistii dispozitivelor de stocare, codul de intrare se numeste adresa, 2 n autobuze verticale - linii numerice, m ieșiri - pe biți ai cuvântului stocat. Când orice ROM intră în intrare cod binar Una dintre liniile numerice este întotdeauna selectată. În acest caz, la ieșirea acelor elemente SAU a căror conexiune cu o linie numerică dată nu este distrusă, apare 1. Aceasta înseamnă că în acest bit al cuvântului (sau liniei numerice) se scrie 1. La ieșirile acelor biți a căror conexiune cu linia numerică selectată este arsă, vor rămâne zerouri. Legea de programare poate fi și inversă.

Astfel, ROM este o unitate funcțională cu n intrari si m stocarea ieșirilor 2 n m-bit cuvinte, care atunci când lucrează dispozitiv digital nu schimba. Când o adresă ROM este aplicată la intrare, cuvântul corespunzător acesteia apare la ieșire. În proiectarea logică, memoria numai în citire este considerată fie ca o memorie cu un set fix de cuvinte, fie ca un convertor de cod.

În diagrame (vezi Fig. 1.47), ROM este desemnat ca ROM. Dispozitivele de memorie numai pentru citire au de obicei o intrare de activare E. Când nivelul de intrare E este activ, ROM-ul își îndeplinește funcțiile. Dacă nu există rezoluție, ieșirile microcircuitului sunt inactive. Pot exista mai multe intrări de activare, apoi microcircuitul este deblocat atunci când semnalele de la aceste intrări se potrivesc. În ROM, semnalul E este adesea numit citire CT (citire), selectarea unui cip VM, selectarea unui cristal VC (selectarea cipului - CS).

Cipurile ROM sunt extensibile. Pentru a crește numărul de biți ai cuvintelor stocate, toate intrările microcircuitelor sunt conectate în paralel (Fig. 1.49, A), iar din numărul total crescut de ieșiri, cuvântul de ieșire este eliminat în funcție de adâncimea de biți crescută.

Pentru a crește numărul de cuvinte stocate în sine (Fig. 1.49, b) intrările de adresă ale microcircuitelor sunt pornite în paralel și sunt considerate biți de ordin inferior ai noii adrese extinse. Biții adăugați de ordin înalt ai noii adrese sunt trimiși către decodor, care selectează unul dintre microcircuite folosind intrările E. Cu un număr mic de microcircuite, decodarea celor mai semnificativi biți se poate face pe conjuncția intrărilor de activare ale ROM-urilor în sine. Ieșirile acelorași biți trebuie combinate folosind funcții SAU pe măsură ce crește numărul de cuvinte stocate. Elementele SAU speciale nu sunt necesare dacă ieșirile cipurilor ROM sunt realizate fie conform unui circuit colector deschis pentru combinare folosind metoda de cablare OR, fie conform unui circuit tampon cu trei stări, permițând combinarea fizică directă a ieșirilor.

Ieșirile cipurilor ROM sunt de obicei inverse, iar intrarea E este adesea inversată.Mărirea ROM-ului poate necesita introducerea unor amplificatoare tampon pentru a crește capacitatea de încărcare a unor surse de semnal, ținând cont de întârzierile suplimentare introduse de aceste amplificatoare, dar în general cu cantități relativ mici de memorie, ceea ce este tipic pentru multe centre de control (de exemplu, dispozitive de automatizare), extinderea ROM-ului de obicei nu dă naștere la probleme fundamentale.

Orez. 1.49. Creșterea numărului de biți de cuvinte stocate când conexiune paralelă intrări ale microcircuitelor și o creștere a numărului de cuvinte stocate atunci când intrările de adrese ale microcircuitelor sunt conectate în paralel