« poprzedni punkt  następny punkt »


3. Pamięci stałe

Na rysunku XI.4 pokazano schemat blokowy typowej pamięci stałej. Jest to pamięć o pojemności 2m x 2n-1-m słów k-bitowych. Dostęp do elementów pamiętających w tej pamięci zapewnia dekoder wierszy oraz multiplekser kolumn. Część bitów słowa adresowego (m bitów) jest wykorzystywana do adresowania wierszy matrycy a pozostałe bity słowa adresowego wybierają grupy k kolumn. Słowo wyjściowe ma k bitów. Sygnał odpowiada za otwieranie wyjść trójstanowych układu natomiast sygnał jest sygnałem wyboru kostki pamięci. Sygnał ten w niektórych produkowanych układach pamięci stałych steruje zasilaniem wewnętrznych układów pamięci. Jeżeli kostka pamięci nie jest wybrana odłączane jest napięcie zasilania dekodera, demultipleksera i niektórych układów pomocniczych. W takim stanie (w tzw. stanie uśpienia pamięci) pobór mocy przez układ pamięci spada do około 10 % wartości poboru mocy przy aktywnej pracy pamięci.

Rys. XI.4. Schemat blokowy typowej pamięci stałej

Jeżeli układ pamięci jest wybrany i otwarte są wyjścia trójstanowe, to po podaniu adresu na wejścia adresowe pamięci na wyjściach pojawia się wybrane słowo (po czasie dostępu liczonym od chwili podania adresu).

Na rysunku XI.5 pokazano przykładową budowę matrycy pamięci stałej programowanej maską. W niektórych miejscach przecięć wierszy i kolumn matrycy znajdują się tranzystory MOS w innych nie. Zależnie od tego czy w danym miejscu matrycy jest tranzystor czy nie, pamiętany jest jeden z dwóch stanów logicznych 0 albo 1.

Załóżmy, ze wybrany został wiersz a matrycy i na linii wiersza ustalony jest wysoki poziom napięcia, wystarczający dla przewodzenia tranzystorów, których bramki są dołączone do tego wiersza. Wtedy, na liniach kolumn połączonych z przewodzącymi tranzystorami ustalają się niskie poziomy napięć. Natomiast na liniach kolumn, przy których w danym wierszu nie ma tranzystorów będzie wysoki poziom napięcia. W naszym przykładzie, przy wybranym wierszu a na wyjściach pojawi się słowo 10...01. Na liniach wierszy, które nie są wybrane jest niski poziom napięcia, przy którym tranzystory dołączone do tych wierszy nie przewodzą.

Rys. XI.5. Przykładowa budowa matrycy pamięci stałej

Produkowane są różne typy pamięci stałych. Różnice między tymi pamięciami polegają przede wszystkim na sposobie zapisywania informacji w pamięciach.

W pamięciach stałych ROM informacja jest wprowadzana w czasie procesu produkcyjnego. Na podstawie znajomości zawartości pamięci przygotowanej przez zamawiającego, producent projektuje maskę połączeń w matrycy. Pierwotnie na każdym przecięciu wiersza i kolumny znajduje się tranzystor. Dopiero w fazie wprowadzania informacji odpowiednie tranzystory są dołączane do wierszy i kolumn. W tym rozwiązaniu informacja jest wprowadzana do pamięci tylko raz i nie można jej zmienić. Korzystanie z tego typu rozwiązania wymaga współpracy z producentem, jest kosztowne i czasochłonne i opłaca się jedynie wtedy gdy potrzebna jest duża partia takich pamięci.

Pamięci stałe typu PROM umożliwiają jednokrotne zapisywanie informacji przez użytkownika. Wykorzystuje się przy tym specjalne programatory pamięci. Pierwotnie w pamięci wykonane są wszystkie tranzystory i są one dołączone do linii matrycy. W czasie programowania ma miejsce odłączanie odpowiednich tranzystorów od linii matrycy. Odbywa się to na zasadzie przepalania odpowiednich bezpieczników. Proces ten jest nieodwracalny.

W pamięciach typu EPROM wykorzystuje się tranzystory z podwójną bramką (tranzystor taki jest omówiony w rozdziale XII). Tranzystory te są dołączone na każdym przecięciu wiersza i kolumny. Przy braku ładunku w pływającej bramce tranzystor zachowuje się jak zwykły tranzystor, natomiast po wprowadzeniu ładunku do pływającej bramki tranzystor jest na stałe odcięty, co odpowiada sytuacji braku tranzystora. Ten typ pamięci może być programowany wielokrotnie. Informacja jest zapisywana za pomocą układu programatora, natomiast usuwanie informacji polega na naświetleniu układu promieniami ultrafioletowymi w specjalnym kasowniku - powoduje to usunięcie ładunków z pływających bramek tranzystorów. Informacja zapisana w pamięci EPROM utrzymuje się w niej co najmniej 10 lat. Zmiana zawartości pamięci zajmuje około pół godziny i wymaga korzystania z pomocniczych urządzeń.

W pamięciach typu EEPROM zarówno zapis jak i odczyt pamięci realizowane są w docelowym układzie na zasadzie czysto elektrycznej, bez konieczności korzystania z pomocniczych urządzeń. Kasowaniu podlegają pojedyncze bity. O ile czasy odczytu w takich pamięciach są na poziomie kilkudziesięciu ns to czasy zapisu są na poziomie kilkudziesięciu m s. W dużych pamięciach EEPROM możliwe jest równoczesne kasowanie zawartości całych dużych bloków lub nawet całej zawartości pamięci. Stąd pamięci te są określane jako pamięci FLASH (błyskawiczne). Pamięci EEPROM mogą być przeprogramowywane jedynie określoną liczbę razy (kilkadziesiąt tysięcy razy).


« poprzedni punkt  następny punkt »