MPS atminties įrenginys

MPS AĮ gali būti savistovus modulis (AĮ modulis) arba atskiri dideli integriniai grandynai talpinami MP modulyje.

AĮ skirtas programai, sudarytai iš atskirų komandų ir duomenims, reikalingiems komandoms vykdyti, saugoti. Atmintis susideda iš didelio kiekio bitų, kurie dažniausiai grupuojami į baitus. Tokia atmintis yra vadinama baitinės organizacijos atmintimi. Kiekvienas atminties baitas turi savo adres¹.

AĮ sudaro matricų – kaupiklių, t.y. didelių integrinių atminties grandynų rinkinys, kurių kiekis  priklauso nuo mikroprocesoriaus adresų linijų skaičiaus ir atminties DIG talpos. Atminties DIG būna dviejų tipų:

operatyvioji (OA) atmintis;

pastovioji (PA) atmintis.

OA atmintis, išjungus maitinim¹, išsitrina, todėl ji vadinama nuo maitinimo šaltinio priklausanti atmintis. OA DIG leidžia duomenis įrašyti ir skaityti. Ji turi santrump¹ RAM (angl. Random Access Memory – atsitiktinės kreipties atmintis).

Pagal veikimo princip¹ RAM DIG skirstomos:

statinė (SRAM);

dinaminė (DRAM).

Statinėse RAM vienas bitas saugojamas trigeryje. Trigerį įjungus, bitas įsimenamas, o išjungus – ištrinamas.

Dinaminėse RAM bito įsiminimo elementas yra lauko tranzistoriaus užtūros (užtūros – ištakos) talpa. Ši¹ talp¹ įkrovus, bitas įrašomas, o iškrovus – ištrinamas. Bet kuri talpa nėra ideali, todėl ir užtūros talpa, dėl nuotėkio stovių, po tam tikro laiko tarpo, išsikrauna. Dinaminėse RAM, kad nedingtų informacija, būtina periodiškai įkrauti užtūrų talpas. Šis procesas vadinamas dinaminės atminties regeneracija. Atmintis turi būti regeneruojama ne rečiau, kaip (1 2) ms. Naudojant sistemoje OA, po maitinimo įtampos įjungimo arba dingus ir vėl atsiradus įtampai, būtina iš naujo program¹ ir duomenis įrašyti (įkrauti) į atmintį. Tai nėra patogu, todėl naudojama pastovioji atmintis.

PA, išjungus maitinimo, neišsitrina. Tai nuo maitinimo energijos šaltinio nepriklausanti atmintis. Tačiau, sistemos darbo metu, PA leidžia tik informacij¹ skaityti. Todėl PA santrumpa yra ROM (angl. Read Only Memory – tik skaitoma atmintis). Išjungus maitinimo įtamp¹ arba išsijungus ir vėl įsijungus maitinimo įtampai programos įrašytos į ROM neišsitrina.

Pagal duomenų įrašymo ir trynimo būd¹ ROM DIG gali būti šių rūšių:

1. Duomenys įrašomi DIG gamybos metu, naudojant specialius šablonus (kaukes) ir šių duomenų pakeisti negalima.
2. Duomenis įrašo vartotojas specialiu įtaisu – programatoriumi vien¹ kart¹ (srovės impulsais, pradeginant takelius kristale). Šių duomenų pakeisti negalima.
3. Duomenis galima įrašyti programatoriumi daug kartų. Prieš rašant naujus duomenis, visi senieji išvalomi, švitinant kristal¹ per specialųjį kvarcinio stiklo langelį, ultravioletiniais (UV) spinduliais. Šios rūšies DIG turi EPROM žymėjim¹.
4. Duomenys įrašomi programatoriumi daug kartų, o trinami elektriškai, naudojant tam tikrus elektros signalus. Šios DIG žymimos EEPROM (EAROM).

PA naudojama valdymo programai ir konstantoms saugoti. Kadangi sutrikus maitinimui, programa išlieka nesugadinta ir atstačius maitinim¹, vėl galima paleisti sistem¹.

Atminties DIG (matricos – kaupiklio) talpa žymima:

m x n;

čia m – atminties l¹stelių kiekis kristale; n – saugomų bitų skaičius vienoje l¹stelėje (dažniausiai n = 1, 4, 8, 16).

Baitinė organizacija (n = 8) būdinga SRAM, o bitinė (n = 1) – DRAM atmintims.

Statinė operatyvioji atmintis.

Statinės OA pavyzdys gali būti DIG KR537RU8A/RU8B. Sutartinis grafinis ženklas pateiktas 61 pav.

61 pav. Statinės OA KR537RU8A/RU8B sutartinis grafinis ženklas

Šios statinės OA talpa 2K x 8. Bendrasis duomenų baito išrinkimo laikas (adresavimas ir skaitymas/rašymas) yra 220 ns KR537RU8A ir 400 ns – KR573RU8B. Suvartojam elektrinė galia nedaugiai 160 mW. Statinės DIG išvadų paskirtis:

A0 A10 – adreso linijos, pagal kurias nustatomas atminties l¹stelių skaičius (m = 11, todėl 2¹¹ = 2 2¹⁰ = 2K, čia K = 2¹⁰ = 1024.);

, – kristalo išrinkimo įėjimai;

– bendrasis rašymo ir skaitymo strobavimo signalų įėjimas;

DIO0 DIO7 – bendri duomenų baito įėjimai ir išėjimai, turintys atviro kolektoriaus schem¹ bei Z būsen¹.

OA veikim¹ apibūdina, jos būsenų lentelė (žr 13 lentelė).

13 lentelė. Statinės operatyviosios atminties KR537 RU8A/B būsenos

Žymėjimai 13 lentelėje: x – bet koks loginis lygis (0 arba 1); Z – aukštaomė DIO išvadų būsena.

Duomenų baito rašymo metu turi būti išlaikytas šis signalų eiliškumas:

paduotas adresuojamo baito adresas į A0 A10 įvadus iš AB magistralės;

paduotas duomenų baitas į DIO0 DIO7 įvadus iš DB magistralės;

prijungiami DIO0 DIO7 įvadai, padavus signalus = = 0;

duomenų baito rašymas, kai

Duomenų baito skatymo metu turi būti toks signalų eiliškumas:

paduotas adresuojamo baito adresas į A0 A10 įvadus iš AB magistralės;

paduotas duomenų baitas į DIO0 DIO7 įvadus iš DB magistralės;

prijungiami DIO0 DIO7 įvadai, padavus signalus = = 0;

duomenų baito skaitymas, kai

MP modulyje SV išėjime gaunami du , signalai skirti atminties įrenginiui valdyti, o OA turi tik vien¹ valdymo įėjim¹, todėl būtina loginė schema, kuri sujungia , signalus į vien¹ siganal¹. Loginės schemos veikim¹ parodo 14 būsenų lantelė.

14 lentelė. Loginės schemos būsenos

Pagal 14 lentelės duomenis galima gauti šias logines funkcijas:

ּ ,

Pagal logines funkcijas galima sudaryti logines schemas, kurios pateiktos 62 pav.

62 pav. Signalų sujungimo loginės schemos

Kai kurie OA DIG turi skirtingus skaitymo ir rašymo signalų išvadus, tuomet loginė signalų suderinimo schema nereikalinga.

Dinaminė operatyvioji atmintis.

Dinaminės operatyviosios atminties pavyzdys gali būti DIG KR565 RU5B/V/G/D. Sutartinis grafinis ženklas pateiktas 63 pav.

DRAM talpa 64K x 1. Bendrasis išrinkimo laikas (230 460) ns. Suvartojama elektros galia nedaugiau 50 mW.

Dinaminės OA išvadų paskirtis:

A0 A7 – adreso linijos,  tos pačios matricos – kaupiklio eilutėms ir stulpeliams;

, - eilučių, stulpelių strobavimo signalų įėjimai;

– bendrasis rašymo ir skaitymo strobavimo signalų įėjimas;

DI – duomenų bito įėjimas;

DO – duomenų bito išėjimas.

63 pav. Dinaminės OA KR565 RU5 sutartinis grafinis ženklas

OA veikim¹ apibūdina 15 būsenų lentelė.

15 lentelė. Dinaminės operatyviosios atminties KR565 RU5B/V/G/D būsenos

Žymėjimai 15 lentelėje: x – bet koks loginis lygis (0 arba 1); Z – aukštaomė DO išvado būsena.

64K atminties l¹stelėms adresuoti reikalingas 16 skilčių (2 baitų) adresas, todėl adreso įrašymas vyksta taip:

adresų įvaduose nustatomas eilutės adresas ir strobu įrašomas į eilutės adreso registr¹;

adresų įvaduose nustatomas stulpelio adresas ir strobu įrašomas į stulpelio adreso registr¹;

Duomenims rašyti naudojamas = 0, o skaityti – = 1 signalas. Rašant duomenų bit¹, DO išvadas išjungiamas.

Duomenų regeneracija vykdoma, išrenkant tik eilutes ( = 1), o DO išvadas išjungiamas. Regeneracija atliekama nuolat, nerečiau, kaip (1… 2)ms, panaudojant speciali¹ loginź schem¹ bei keičiant visus eilučių adresus nuo 00H iki FFH.

Dinaminė OA turi šiuos pagrindinius privalumus:

didelė atminties talpa, nes bitui saugoti naudojami 1 … 3 lauko tranzistoriai, kurių skaičius kristale gali būti didelis;

mažas elektros energijos suvartojimas (mažiau 50 mW);

didelis ekonomiškumas, nes santykinė kaina (kaina tenkanti duomenų bitui saugoti) mažesnė negu statinių OA DIG.

Pagrindiniai trūkumai:

būtinos papildomos schemos, vykdančios regeneracij¹;

regeneracijos ciklo metu negalima duomenų skaityti ir rašyti;

dažnai būtinos kelios maitinimo įtampos.

Skaitmeninėse valdymo sistemose šį atmintis retai naudojama.

Pastovioji atmintis.

Pastoviosios atminties pavyzdys gali būti DIG  K573 RF5, į kurį duomenys įrašom elektriškai, o išvalomi, švitinant ultravioletiniais spinduliais. Sutartinis grafinis ženklas parodytas 64 pav.

64 pav. Pastoviosios atminties DIG K573 RF5 sutartinis grafinis ženklas

Atminties DIG talpa yra 2K x 8. Bendrasis išrinkimo laikas 450 ns. Perprogramavimų skaičius nemažiau 25.

PA išvadų paskirtis:

A0 A10 – adreso linijos, į kurias paduodamas iš AB magistralės baito adresas;

– kristalo išrinkimo įėjimas;

– duomenų išėjimų valdymo įėjimas;

DIO0 DIO7 – duomenų baito įrašymo ir skaitymo įėjimai bei išėjimai;

U_PR – programavimo įtampos įėjimas.

PA DIG veikim¹ apibūdina būsenų lantelė (žr. 16 lentelė).

16 lentelė. Pastoviosios atminties KR573 RF5 būsenos

Žymėjimai 16 lentelėje: x – bet koks loginis lygis (0 arba 1); Z – aukštaomė DIO išvadų būsena; Imp – impulsas.

Galima išskirti šiuos režimus:

darbo, kuriame duomenys skaitomi arba saugojami;

programavimo, kai duomenys įrašomi ir kontroliuojamas jų įrašymas.

Darbo režime įtampa U_PR = + 5V. Skaitymas vyksta taip:

iš AB magistralės baito adresas paduodamas į A0 A10 linijas;

išrenkamas kristalas = 0;

paduodamas išėjimų prijungimo signalas = 0.

Duomenys saugojami, kai = 1 ir išėjimai yra išjungti.

Programavimo režime nustatoma U_PR = + 25V. Programavimas vykdomas šia tvarka:

į A0 A10 linijas paduodamas įrašomo baito adresas;

įrašomo baito kodas paduodamas į DIO0 DIO7 įvadus;

išjungiami išėjimai, = 1;

į įėjim¹ paduodamas 1 loginio lygio 50 ms trūkmės impulsas.

Pabaigus programavim¹, atliekama įrašytų duomenų kontrolė, skaitant įrašytų baitų kodus ir juos palyginant su įrašomų duomenų masyvo atitinkamų baitų kodais. Kontrolės metu vykdomi šie veiksmai:

į A0 A10 linijas paduodamas kontroliuojamo baito adresas;

į įėjim¹ paduodamas 0 lygio signalas (nėra programavimo);

prijungiami išėjimai, = 0;

duomenų baito kodas atsiradźs išėjime lyginamas su masyvo baito kodu.

Įrašytu duomenis galima pakeisti tik visiškai ištrynus vis¹ atmintį ir įrašius naujus duomenis. Atmintis trinama, švitinant jos kristal¹ nustatyto intensyvumo ultravioletiniais spinduliais per kvarco stiklo langelį apie 30 min.