Zbli¿amy siê ju¿ do koñca tego cy-

klu – wielu pomyœli nareszcie. Przewi-
dziany jest on w³aœciwie dla nowych en-
tuzjastów elektroniki, których mam
nadziejê nie zniechêci. Zaczyna jednak
trochê przypominaæ niekoñcz¹ce siê se-
riale telewizyjne. W przedostatniej czê-
œci przedstawiam wiadomoœci dotycz¹ce
pamiêci pó³przewodnikowych – istotne-
go elementu wielu urz¹dzeñ elektro-
nicznych.

Zadaniem pamiêci jest przechowy-

wanie informacji. W elektronice cyfro-
wej informacj¹ bêdzie stan napiêcia
okreœlaj¹cy stan logiczny. Uk³ady cyfro-
we przetwarzaj¹ i przechowuj¹ (pamiê-
taj¹) informacje w postaci binarnej
(0 – 1). Informacje przetwarzane musz¹
byæ wczeœniej zapamiêtane. Wynik prze-
twarzania tak¿e bêdzie zapamiêtany.
Uk³ady s³u¿¹ce do tego celu nazywane
s¹ rejestrami i s¹ istotnymi dla dzia³ania
mikroprocesorów i komputerów.

Pamiêci¹ bêdziemy nazywali wy-

dzielony uk³ad s³u¿¹cy do przechowy-
wania wiêkszej iloœci informacji. Ele-
mentarne informacje przechowywane
s¹ w tzw. komórkach pamiêci. Z pozna-
nych dotychczas elementów uk³adów
logicznych, najbardziej nadaj¹ siê do za-
pamiêtania stanu logicznego przerzutni-
ki bistabilne. Przyk³adem uk³adu pamiê-
ci jest rejestr przesuwny prezentowany

w poprzednim odcinku. Charaktery-
styczne dla niego jest wyprowadzanie
informacji w sposób szeregowy.

Istotnym zagadnieniem dotycz¹cym

pamiêci jest mo¿liwoœæ zapisania infor-
macji w okreœlonym miejscu jak i jej po-
branie. Wymaga to uporz¹dkowania
rozmieszczenia komórek i realizacji tzw.
adresowania, czyli wskazywania komór-
ki do zapisu lub odczytu informacji.

Pierwszym kryterium podzia³u pa-

miêci jest sposób wprowadzania i wy-
prowadzania danych. Mo¿e byæ on sze-
regowy lub równoleg³y. Z tym wi¹¿¹ siê
ró¿ne struktury pamiêci: szeregowa
i matrycowa.

Struktura szeregowa wystêpuje

w rejestrze przesuwnym. Do tego rodza-
ju pamiêci nale¿¹ tak¿e rejestry zbudo-
wane z elementów o tzw. sprzê¿eniu ³a-
dunkowym (CCD). Struktura matrycowa
pokazana jest na rysunku 1.

Zasadniczym blokiem pamiêci ma-

trycowej jest matryca pamiêci zawiera-
j¹ca uporz¹dkowane komórki pamiêci.
Komórki te rozmieszczone s¹ na p³a-
szczyŸnie np. uk³adu scalonego i ich po-
³o¿enie mo¿na okreœliæ za pomoc¹
wspó³rzêdnych X i Y (rys. 2). Adres ko-
mórki sk³ada siê wiêc z dwóch czêœci.
Czêœæ X wybiera przez dekoder X wier-
sze (poziomo) w jakich rozmieszczone
s¹ komórki, a czêœæ Y przez dekoder Y
wybiera kolumny (pionowo). Dane s¹
wprowadzane lub wyprowadzane z pa-
miêci przez uk³ad we/wy.

Dostêp do komórek pamiêci z szere-

gowym wyprowadzaniem informacji
jest utrudniony i zale¿y od miejsca po³o-
¿enia komórki. Od miejsca po³o¿enia
komórki zale¿y czas uzyskania wiado-
moœci. Przy równoleg³ym wyprowadza-
niu wiadomoœci czas uzyskania informa-
cji nie zale¿y od umiejscowienia komór-
ki pamiêci.

Innym kryterium podzia³u jest mo¿-

liwoϾ wielokrotnego zapisu informacji
do pamiêci. St¹d bierze siê podzia³ na
pamiêci o dostêpie swobodnym RAM
i pamiêci tylko do odczytu ROM.

Pamiêæ RAM umo¿liwia wielokrotny

zapis i odczyt informacji podczas nor-
malnego dzia³ania. Gorzej jest z trwa³o-
œci¹ zapisanej informacji. Czêœæ pamiêci
RAM wymaga jej odœwie¿ania, a wszyst-
kie trac¹ zapisane dane po wy³¹czeniu
zasilania (wyj¹tek stanowi¹ tzw. nieulot-
ne pamiêci RAM).

Pamiêci ROM natomiast przecho-

wuj¹ zapisane informacje w sposób
trwa³y. Informacje te mo¿na wielokrot-
nie odczytywaæ. Zapis jest operacj¹ jed-
norazow¹ lub co najmniej utrudnion¹.
Do podstawowych parametrów pamiêci
nale¿¹:
– pojemnoœæ, okreœlaj¹ca maksymaln¹

iloœæ informacji (liczon¹ w bajtach lub
bitach), jaka mo¿e byæ przechowywa-
na w pamiêci;

– czas dostêpu, odstêp czasu od chwili

wystawienia adresu komórki pamiêci
do uzyskania danych na wyjœciu pa-
miêci (liniach danych);

– organizacja pamiêci, d³ugoœæ s³owa

zapisywanego w jednej komórce pa-
miêci (pod jednym adresem), liczona
w bitach. Czêsto podawana jest jako
iloczyn d³ugoœci s³owa i iloœci ko-
mórek.

Mo¿na podzieliæ na dwie zasadni-

cze grupy: pamiêci dynamiczne DRAM
i pamiêci statyczne SRAM.

Elektronika inaczej cz. 37 –

pamiêci pó³przewodnikowe

we/wy

Uk³ad we/wy

Matryca
Pamiêci

Dekoder X

Adres X

Dekoder Y

Adres Y

Rys. 1 Pamiêæ matrycowa

Struktura i podzia³ pamiêci

Komórka

Pamieci

X

Y

Rys. 2 Matryca pamiêci

Pamiêci RAM

Linia bitow

Linia s³owa

Rys. 3 Komórka pamiêci dynamicznej (1 bit)

21

2/99

Komórka pamiêci statycznej wyko-

rzystuje przerzutnik bistabilny. Do jego
realizacji w uk³adzie scalonym wymaga-
ne jest zastosowanie kilku tranzystorów.
Powoduje to doœæ du¿e wymiary komór-
ki i w efekcie zmniejsza pojemnoœæ mo¿-
liw¹ do uzyskania z okreœlonej po-
wierzchni uk³adu scalonego. Zalet¹ pa-
miêci statycznej jest utrzymywanie za-
wartoœci przez ca³y czas zasilania
bez koniecznoœci odœwie¿ania. Wad¹,
niestety wysoka cena i stosunkowa ma-
³a pojemnoœæ.

Pamiêci dynamiczne powsta³y dla

uzyskania tanich pamiêci o du¿ej po-
jemnoœci. Komórka takiej pamiêci wy-
korzystuje tylko jeden tranzystor (rys. 3).
Informacja zapamiêtywana jest w posta-
ci ³adunku elektrycznego (napiêcia) na
pojemnoœci.

Informacja podawana na liniê bi-

tów jest zapisywana w kondensatorze
C po podaniu napiêcia dodatniego na
liniê s³owa – bramkê tranzystora. Od-
czyt informacji z linii bitów nastêpuje
po podaniu napiêcia na liniê s³owa. Ma-
³a wartoœæ pojemnoœci (u³amki pF)
i up³ywnoœci powoduj¹ roz³adowanie

siê pojemnoœci i stopniow¹ utratê infor-
macji. Dla jej podtrzymania niezbêdne
jest tzw. odœwie¿anie Polega ono na cy-
klicznym odczycie komórek pamiêci.
Realizuje to zwykle specjalny uk³ad od-
œwie¿ania. Odœwie¿anie komplikuje ko-
rzystanie z pamiêci dynamicznej, ale
du¿e pojemnoœci przy niskich kosztach
s¹ istotnym atutem.

W³aœnie pamiêci dynamiczne stano-

wi¹ podstawow¹ pamiêæ RAM mikro-
komputerów. Nowoczesne pamiêci dy-
namiczne osi¹gaj¹ czasy dostêpu rzêdu
60 ns przy pojemnoœciach 64 Mb (me-
ga bitów). Pojemnoœci pamiêci RAM po-
daje siê zwykle w bitach (1 kb – 1024
bity, 1 Mb – 1024 kB). Zwiêksza siê czas
miêdzy kolejnymi odœwie¿eniami (kilka-
dziesi¹t ms). Specjalne sposoby wyko-
rzystania pamiêci tzw. synchronicz-
ne (SDRAM) pozwalaj¹ na obni¿enie
efektywnego czasu dostêpu. Modu³y
pamiêci SDRAM, nazywane DIMM pra-
cuj¹ z czêstotliwoœciami zegara ponad
100 MHz.

Pamiêci statyczne pocz¹tkowo po-

siada³y bardzo du¿e czasy dostêpu. Roz-
wój technologii pó³przewodników spra-
wi³, ¿e spad³y one do rzêdu 6 ns. Stoso-
wane s¹ do realizacji tzw. pamiêci CA-
CHE stanowi¹cych w mikrokomputerach
pomost miêdzy bardzo szybkim mikro-
procesorem i stosunkowo powoln¹ pa-
miêci¹ dynamiczn¹. Rozwi¹zanie to po-
dyktowane jest wysok¹ cen¹ i mniejszy-
mi pojemnoœciami pamiêci statycznych.
Uk³ady scalone pamiêci dynamicznych
posiadaj¹ zwykle organizacjê bitow¹
(1 bit). Pamiêci statycznych natomiast
bajtow¹ (do 8 Bajtów – 64 bity). Aktu-
alnie s¹ stosowane pamiêci dynamicz-
ne w formie modu³ów o organizacji
64 bitów.

Do pamiêci RAM doprowadzany

jest adres, sygna³y steruj¹ce CE, R/W
(zapis W lub odczyt R) oraz dane (rys 4).
Adres, podawany liniami adresowymi

s³u¿y do wyboru komórki, do której zo-
stanie zapisana informacja lub ,z której
zostanie odczytana. Sygna³ steruj¹cy CE
uaktywnia pamiêæ, tzn. do³¹cza j¹ do li-
nii adresowych i danych. Mo¿e s³u¿yæ
do wyboru bloku pamiêci (tzw. strony).
Na strony mo¿e byæ podzielona du¿a
pamiêæ. Wtedy czêœæ linii adresowych,
za pomoc¹ dekodera adresów wybiera
blok pamiêci, a pozosta³e linie adreso-
we wybieraj¹ komórkê pamiêci. Istniej¹
pamiêci z dwukierunkow¹ lini¹ danych
lub z dwoma jednokierunkowymi (zapis–
odczyt). Iloœæ linii danych zale¿y od d³u-
goœci s³owa. Linie adresowe czêsto s¹
multipleksowane – najpierw podawany
jest adres wiersza a póŸniej kolumny.
Pozwala to przy ograniczonej iloœci wy-
prowadzeñ na zaadresowanie wiêkszej
iloœci komórek.

Powszechnie stosowane s¹ pamiêci

z dwukierunkow¹ lini¹ danych. Nowo-
czesne pamiêci z dwoma liniami jedno-
kierunkowymi umo¿liwiaj¹ jednoczesny
odczyt i zapis. Stosowane s¹ w kartach
graficznych mikrokomputerów jako tzw.
Video RAM (VRAM).

Pojedyncze uk³ady scalone pamiêci

mog¹ byæ ³¹czone w bloki o ¿¹danej
organizacji (d³ugoœci s³owa). Wejœcia
steruj¹ce i adresowe s¹ wtedy ³¹czone
równolegle. Rysunek 5 przedstawia w³a-
œnie blok pamiêci RAM o organizacji
8 bitowej i pojemnoœci 1 kB (1024 Baj-
ty, 1 Bajt – to 8 bitów).

Oddzieln¹ grupê pamiêci RAM

o w³aœciwoœciach zbli¿onych do pamiêci
ROM s¹ tzw. nieulotne pamiêci RAM.
Zazwyczaj s¹ to pamiêci statyczne,
których komórki mog¹ byæ zapisywane
wielokrotnie i ich zawartoϾ utrzymuje
siê nawet po wy³¹czeniu zasilania. Jed-
nym z przyjêtych oznaczeñ pamiêci nie-
ulotnych jest skrót NVRAM. Wykonywa-
ne s¹ tak¿e w wersjach z szeregowym
lub równoleg³ym wyprowadzaniem da-
nych. Wersja z szeregowym wyprowa-
dzaniem danych stosowana jest z tzw.
magistral¹ I

2

C do zapamiêtywania na-

staw w sprzêcie powszechnego u¿ytku
(wie¿e audio, telewizory itp.).

Pod tym pojêciem mieœci siê du¿a

ró¿norodnoœæ wersji pamiêci sta³ych,
³¹cznie z pamiêciami elektrycznie kaso-
wanymi. Charakterystyczn¹ cech¹ pa-
miêci ROM jest ewentualna mo¿liwoœæ
kasowania ca³ej jej zawartoœci. Pamiêæ

D0

R/W

Dane

CE

DI

Adres

b)

R/W

CE

Dane

DI/O

Adres

a)

Rys. 4 Pamiêci RAM

D7

D0

Wybór

bloku

Odczyt

Zapis

DI/0

CE

R/W

R/W

CE

DI/0

A0÷A9

Rys. 5 Blok Pamiêci RAM o organizacji 8 bitowej

Pamiêci ROM

22

2/99

RAM pozwala na modyfikacjê zawarto-
œci dowolnej komórki przy zachowaniu
zawartoœci innych komórek.

Jedna z wersji pamiêci ROM progra-

mowana jest w procesie produkcyjnym
u producenta pamiêci. Przy produkcji
uk³adów scalonych u¿ywa siê tzw. masek
(szablonów) i jedna z masek zawiera w³a-
œnie rozmieszczenie informacji, które
w sposób trwa³y s¹ zapisywane we wnê-
trzu uk³adu scalonego. St¹d pochodzi
okreœlenie pamiêci programowanych
mask¹, które tak¿e nazywane s¹ pamiê-
ciami ROM. Wykonywane s¹ w technolo-
gii MOS, a zapis informacji polega
na zmianie gruboœci izolacji miêdzy
bramk¹ a kana³em. Osi¹gaj¹ pojemnoœci
rzêdu 1 Mb.

Kolejna wersja umo¿liwia jednokrot-

ny zapis informacji bez mo¿liwoœci skaso-
wania i modyfikacji zawartoœci komórek.
Programowanie mo¿e byæ zrealizowane
przez u¿ytkownika z wykorzystaniem
specjalnego programatora. Polega na
przepalaniu pr¹dem siatki delikatnych
po³¹czeñ. Odmiana ta nazywana jest pa-
miêci¹ PROM. Wykonywane s¹ w tech-
nologii bipolarnej, czemu zawdziêczaj¹
du¿¹ szybkoœæ (ma³y czas dostêpu) ale
jednoczeœnie charakteryzuj¹ siê ma³¹ po-
jemnoœci¹.

Pamiêci EPROM podobnie jak po-

przednie mog¹ byæ programowane przez
u¿ytkownika. Ich istotn¹ cech¹ jest mo¿-
liwoœæ skasowania zawartoœci komórek
i ich ponowne zaprogramowanie. Kaso-
wanie pamiêci EPROM odbywa siê przez
naœwietlenie promieniami ultrafioleto-
wymi. Proces ten jest nieco uci¹¿liwy ze
wzglêdu na d³ugi czas naœwietlania pod-
czas kasowania (10÷30 min). Podstawo-
wym elementem komórki pamiêci
EPROM jest tranzystor polowy MOS z do-
datkow¹ tzw. swobodn¹ bramk¹.

Tranzystor ten posiada dwie bramki

polikrzemowe, z których jedna posiada
wyprowadzenie a druga tzw. swobodna
nie jest po³¹czona(rys. 6). Bramka swo-
bodna mo¿e jednak zostaæ na³adowana
w sposób trwa³y przy odpowiednim na-

piêciu na drenie i bramce podczas pro-
gramowania.

£adunek

elektryczny

bramki swobodnej decyduje o zachowa-
niu siê tranzystora jako przewodz¹cego
(0 logiczne) lub nieprzewodz¹cego (1).
Naœwietlanie ultrafioletem wyrównuje
³adunki wszystkich bramek swobodnych
czyli kasuje zapisan¹ informacjê. Charak-
terystyczn¹ cech¹ pamiêci EPROM jest
przezroczyste okienko do kasowania. Po-
jemnoœci osi¹gaj¹ rz¹d 1 Mb. Czasy do-
stêpu s¹ du¿e – rzêdu setek ns.

Postêpem w dziedzinie pamiêci sta-

³ych

by³o

wprowadzeni

pamiêci

EEPROM i EAROM. Pierwsze posiadaj¹
mo¿liwoœæ kasowania elektrycznego,
przy czym mo¿liwe jest stopniowe skaso-
wanie ca³ej zawartoœci. Drugie umo¿li-
wiaj¹ kasowanie selektywne czêœci za-
wartoœci. Kasowanie zawartoœci polega
na wpisaniu nowej wartoœci np. 0 do
wszystkich komórek – wymaga jednak
te¿ doœæ d³ugiego czasu. Wad¹ tej grupy
pamiêci jest du¿y czas dostêpu.

Ostatnio na znaczeniu zyskuje nowa

grupa pamiêci sta³ych tzw. FLASH ROM.
Pamiêci te posiadaj¹ mo¿liwoœæ szybkie-
go skasowania ca³ej zawartoœci jednym
impulsem elektrycznym. Powszechnie
stosowane s¹ one jako pamiêci sta³e mi-
krokomputerów tzw. BIOS, co pozwala
na jego uaktualnianie. Wyposa¿ane s¹
w nie najnowsze wersje mikrokompute-
rów jednouk³adowych. Osi¹gaj¹ pojem-
noœci 2 MB przy czasie dostêpu 100 ns.

Uk³ady scalone pamiêci ROM posia-

daj¹ najczêœciej organizacjê bajtow¹, co
oznacza d³ugoœæ s³owa wynosz¹c¹ 8 bi-
tów. przyk³adowe symbole pamiêci
ROM przedstawia rys. 7.

Do pamiêci ROM (PROM i EPROM)

doprowadzone s¹ linie adresowe, sygna³
steruj¹cy CS i wyprowadzone linie da-
nych o iloœci zale¿nej od d³ugoœci s³owa.
Nie ma tu sygna³ów zapis/odczyt, ponie-
wa¿ s¹ to pamiêci tylko do odczytu. Sy-
gna³ CS s³u¿y do uaktywniania pamiêci
czyli do pod³¹czania jej wyjœæ do linii da-
nych. Jest to równowa¿ne odczytowi da-
nych z pamiêci sta³ej (ROM). Pamiêæ
EPROM posiada dodatkowe wypro-
wadzenie s³u¿¹ce do do³¹czania napiê-
cia zasilaj¹cego przy programowaniu
(PGM).

Dotyczy oznaczeñ uk³adów scalonych

pamiêci. Panuje w tej dziedzinie du¿a ró¿-
norodnoœæ zale¿nie od upodobañ produ-

centa. Mo¿na dopatrzyæ siê pewnych
cech wspólnych. Pocz¹tek oznaczenia to
grupa 2÷3 liter okreœlaj¹ca producenta,
zastosowanie pamiêci (cywilne – militar-
ne), zakres temperatur otoczenia. najwa¿-
niejsze jest oznaczenie cyfrowe, poniewa¿
zawiera zwykle pojemnoœæ pamiêci.

W przypadku pamiêci dynamicz-

nych RAM zawiera ono organizacjê (d³u-
goœæ s³owa) i iloœæ s³ów wyra¿on¹
w k (kilo s³owach - 1024). Kolejne cyfry
oznaczaj¹ najczêœciej czas dostêpu. Np.
4164-150, to pamiêæ o organizacji 1 bit,
zawieraj¹ca 64 kilo s³owa 1 bitowe czyli
64 kb. Czas dostêpu wynosi 150 ns. In-
ne oznaczenie: 44256-70, to pamiêæ
o organizacji 4 b, zawieraj¹ca 256 kilo
s³ów (1 Mb) i czasie dostêpu 70 ns. Tru-
dniej jest rozszyfrowaæ parametry modu-
³ów pamiêci, zw³aszcza popularnych
modu³ów DIMM. Przeciêtny u¿ytkownik
musi zdaæ siê na informacje sprzedawcy.
Nie podaje siê dla nich czasów dostêpu
a jedynie czêstotliwoœæ zegara: 66 MHz
(LX) lub 100 MHz (BX). Oznaczenia lite-
rowe LX i BX pochodz¹ od oznaczeñ tzw.
chip setów produkcji firmy Intel i stoso-
wanych w mikrokomputerach PC.

Oznaczenie pamiêci ROM zawiera

najczêœciej zaszyfrowany numer uzgo-
dniony miêdzy producentem i zamawia-
j¹cym. W oznaczeniu pamiêci EPROM
znajduje siê pojemnoœæ wyra¿ona w kb.
Domyœlaæ siê trzeba organizacji bajtowej
i czasu dostêpu. Przyk³adowo 2732 to
oznaczenie pamiêci EPROM o pojemnoœci
32 kb lub 4 kB, wykonanej w technologii
MOS. Wykonanie w technologii CMOS za-
wiera dodatkowo literê C - 27C32.

à Ci¹g dalszy w nastêpnym numerze.

bramka

swobodna

Pod³o¿e p

Si02

D

+

n+

S

n+

G

Rys. 6 Komórka pamiêci EPROM

CS

Dane

D7

EPROM

PGM

D0

Adres

b)

D7

CS

D0

Dane

Adres

PROM

a)

Rys. 7 Pamiêci ROM

Oznaczenia pamiêci

23

2/99