Основные структуры запоминающих устройств

Многочисленные варианты адресных ЗУ имеют много общего с точки зрения структурных схем, что делает более рациональным не конкретное рассмотрение каждого ЗУ в полном объеме, а изучение некоторых обобщенных структур с последующим описанием элементов памяти для различных ЗУ.

Общность структур особенно проявляется для статических ОЗУ и памяти типа ROM. Структуры динамических ОЗУ имеют свою специфику. Для статических ОЗУ и памяти типа ROM наиболее характерны структуры 2D (рис. 11.41), 3D (рис. 11.42) и 2DM.

В структуре 2D (см. рис. 11.41) элементов памяти (ЭП) организованы в прямоугольную матрицу размерностью.

где М — информационная емкость памяти в битах; к — число хранимых слов; т — их разрядность.

Рис. 11.41. Структура ЗУ типа 2D.

Дешифратор адресного кода DC при наличии разрешающего сигнала CS (Chip Select — сигнала выбора микросхемы) активизирует одну из выходных линий, разрешая одновременный доступ ко всем элементам выбранной строки, хранящей слово, адрес которого соответствует номеру строки. Элементы одного столбца соединены вертикальной линией — внутренней линией данных (разрядной линией, линией записи/считывания). Элементы столбца хранят одноименные биты всех слов. Направление обмена определяется усилителями чтения/записи под воздействием сигнала R/W (Read — чтение, Write — запись).

Структура типа 2D применяется лишь в ЗУ малой информационной емкости, так как при росте емкости проявляется несколько ее недостатков, наиболее очевидным из которых является чрезмерное усложнение дешифратора адреса (число выходов дешифратора равно числу хранимых слов).

Структура типа 3D позволяет резко упростить дешифраторы адреса с помощью двухкоординатной выборки ЭП. Принцип двухкоординатной выборки поясняется (рис. 11.42) на примере ЗУ типа ROM, реализующего только операции чтения данных.

Рис. 11.42. Структура ЗУ типа 30 с одноразрядной организацией.

Здесь код адреса разрядностью п делится на две половины, каждая из которых декодируется отдельно. Выбирается ЭП, находящийся на пересечении активных линий выходов обоих дешифраторов. Таких пересечений будет как раз 2^п/2 х 2^П/2 = 2^п.

Суммарное число выходов обоих дешифраторов составляет 2^п/2 + 2^п/2 = = 2^,½+1, что гораздо меньше, чем 2^п при реальных значениях п. Уже для ЗУ небольшой емкости видна эта существенная разница: для структуры 2D при хранении 1К слов потребовался бы дешифратор с 1024 выходами, тогда как для структуры типа 3D нужны два дешифратора с 32 выходами каждый. Недостатком структуры 3D в первую очередь является усложнение ЭП, имеющих двухкоординатную выборку.

Структура типа 3D (см. рис. 11.42) для ЗУ с одноразрядной организацией, может применяться и в ЗУ с многоразрядной организацией, приобретая при этом «трехмерный» характер. В этом случае несколько матриц управляются от двух дешифраторов, относительно которых они включены параллельно. Каждая матрица выдает один бит адресованного слова, а число матриц равно разрядности хранимых слов.

Структуры типа 3D имеют также довольно ограниченное применение, поскольку в структурах типа 2DM (2D модифицированная) сочетаются достоинства обеих рассмотренных структур — упрощается дешифрация адреса и не требуются ЭП с двухкоординатной выборкой.