Постоянные запоминающие устройства

Постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) называется функциональный блок, хранящий постоянные, никогда не изменяющиеся данные или же редко изменяющуюся информацию. Пользователь обращается к ПЗУ только для считывания хранящихся данных. Международное сокращенное обозначение ПЗУ — ROM (read only memory — память только для чтения). Запись информации в ПЗУ обычно производится на этапе промышленного производства при помощи специального приспособления, которое называется маской. Полученные по такой технологии ПЗУ называются масочными. Именно они составляют постоянную память, заложенную в большинстве вычислительных устройств.

К постоянным запоминающим устройствам относятся и те ЗУ, в которых записанная информация изменяется редко. Причем необходимые изменения в программу могут вноситься пользователем при помощи так называемых программаторов. Для перепрограммируемых ПЗУ принято обозначение ППЗУ (PROM).

В связи с тем что ПЗУ предназначаются только для чтения информации, требования к элементам, составляющим их память, отличаются от требований, предъявляемых к элементам памяти ОЗУ. При построении ПЗУ такие сравнительно сложные элементы, как триггеры, не требуются. Неизменные «1» или «О» в ячейке памяти можно получить, если закоротить или оборвать некоторый ее участок. Этот принцип положен в основу построения матрицы памяти многих ПЗУ.

На рис. 21.17 изображена матрица диодного масочного ПЗУ. В его матрице памяти записаны шестнадцать четырехразрядных цифровых слов, каждое в отдельной строке. Поэтому адрес слова совпадает с номером строки. Матрица представляет собой сетку из шестнадцати горизонтальных и четырех вертикальных проводников (шин). В узлах сетки в соответствии с записанной информацией либо включены полупроводниковые диоды, либо они отсутствуют. Наличие диода означает записанную «единицу», а его отсутствие — «нуль». Таким образом, в строках Л₀, Л, A_v А₃,… >¹⁵ записаны следующие цифровые слова: строка А₀ — 1001; строка Л, — 0101; строка Л₂ — 1110; строка Л₃ — ОНО;…; строка Л₁₅ — 1111. В исходном состоянии потенциалы как адресных (горизонтальных), так и разрядных (вертикальных) шин близки к нулю. Разности потенциалов между анодами и катодами диодов равны нулю, поэтому ток через диоды не протекает. В резисторах,.

Рис. 21.17. Матрица памяти масочного ПЗУ включенных последовательно с разрядными шинами (точнее, с шинами разрядов цифровых слов), токи также отсутствуют.

Рассмотрим процесс чтения записанных в матрице ЗУ цифровых слов. С целью считывания на вход дешифратора поступает двоичный код адреса выбранной строки. Тогда на одном из его выходов появляется сигнал «единица», т. е. высокий уровень напряжения. Поскольку этот выход дешифратора соединен с адресатом, т. е. выбранной горизонтальной шиной, то ее потенциал также возрастает. У диодов, соединенных с возбужденной шиной, потенциал анода становится выше, чем потенциал катода. Диоды открываются и передают высокий потенциал анодов на свои разрядные шины. Через резисторы начинает протекать ток. Индикаторами этот ток воспринимается как сигнал «1». Разрядные шины, не подключенные к адресной, остаются под нулевым потенциалом, их индикаторы покажут «О».

При изготовлении ППЗУ (PROM) поступают двояко:

• 1) во все узлы диодной матрицы записывают «1» и обеспечивают возможность по усмотрению пользователя их обнулять;
• 2) во все узлы матрицы записывается «О», но предусмотрена возможность превращения его в «1».

Первый вариант иллюстрируется на рис. 21.18, а, где диод D и последовательная с ним перемычка соединяют горизонтальную шину А с вертикальной Р, что соответствует записанной «1». Если необходимо в рассматриваемом узле записать «О», то перемычка расплавляется подачей мощного импульса тока.

Второй вариант реализуется при помощи двух встречно включенных диодов Шоттки (рис. 21.18, 6). Проводимость такой пары равна нулю, так как обязательно один из диодов заперт. В режиме программирования диод, включенный встречно (на рис. 21.18, б это диод Z)₂), превращается в короткозамкнутую перемычку (пробивается) путем подачи на него мощного импульса напряжения.

Рис. 21.18. Варианты элементов памяти ППЗУ:

а — с предварительной записью «единицы»; б — с предварительно записанным «нулем».