2/99 21
Dostęp do komórek pamięci z szere-
gowym wyprowadzaniem informacji
Elektronika inaczej cz. 37 
jest utrudniony i zależy od miejsca poło-
żenia komórki. Od miejsca położenia
pamięci półprzewodnikowe
komórki zależy czas uzyskania wiado-
moS
ci. Przy równoległym wyprowadza-
Zbliżamy się już do końca tego cy- w poprzednim odcinku. Charaktery- niu wiadomoS
ci czas uzyskania informa-
cji nie zależy od umiejscowienia komór-
klu  wielu pomyS
li nareszcie. Przewi- styczne dla niego jest wyprowadzanie
ki pamięci.
dziany jest on właS
ciwie dla nowych en- informacji w sposób szeregowy.
Innym kryterium podziału jest moż-
tuzjastów elektroniki, których mam Istotnym zagadnieniem dotyczącym
nadzieję nie zniechęci. Zaczyna jednak pamięci jest możliwoS
ć zapisania infor- liwoS
ć wielokrotnego zapisu informacji
trochę przypominać niekończące się se- macji w okreS
lonym miejscu jak i jej po- do pamięci. Stąd bierze się podział na
pamięci o dostępie swobodnym RAM
riale telewizyjne. W przedostatniej czę- branie. Wymaga to uporządkowania
i pamięci tylko do odczytu ROM.
S
ci przedstawiam wiadomoS
ci dotyczące rozmieszczenia komórek i realizacji tzw.
pamięci półprzewodnikowych  istotne- adresowania, czyli wskazywania komór- Pamięć RAM umożliwia wielokrotny
zapis i odczyt informacji podczas nor-
go elementu wielu urządzeń elektro- ki do zapisu lub odczytu informacji.
nicznych. Pierwszym kryterium podziału pa- malnego działania. Gorzej jest z trwało-
mięci jest sposób wprowadzania i wy- S
cią zapisanej informacji. CzęS
ć pamięci
prowadzania danych. Może być on sze- RAM wymaga jej odS
wieżania, a wszyst-
Struktura i podział pamięci
kie tracą zapisane dane po wyłączeniu
regowy lub równoległy. Z tym wiążą się
zasilania (wyjątek stanowią tzw. nieulot-
Zadaniem pamięci jest przechowy- różne struktury pamięci: szeregowa
ne pamięci RAM).
wanie informacji. W elektronice cyfro- i matrycowa.
Pamięci ROM natomiast przecho-
wej informacją będzie stan napięcia Struktura szeregowa występuje
okreS
lający stan logiczny. Układy cyfro- w rejestrze przesuwnym. Do tego rodza- wują zapisane informacje w sposób
we przetwarzają i przechowują (pamię- ju pamięci należą także rejestry zbudo- trwały. Informacje te można wielokrot-
tają) informacje w postaci binarnej wane z elementów o tzw. sprzężeniu ła- nie odczytywać. Zapis jest operacją jed-
norazową lub co najmniej utrudnioną.
(0  1). Informacje przetwarzane muszą dunkowym (CCD). Struktura matrycowa
Do podstawowych parametrów pamięci
być wczeS
niej zapamiętane. Wynik prze- pokazana jest na rysunku 1.
twarzania także będzie zapamiętany. Zasadniczym blokiem pamięci ma- należą:
Układy służące do tego celu nazywane trycowej jest matryca pamięci zawiera-  pojemnoS
ć, okreS
lająca maksymalną
iloS
ć informacji (liczoną w bajtach lub
są rejestrami i są istotnymi dla działania jąca uporządkowane komórki pamięci.
mikroprocesorów i komputerów. Komórki te rozmieszczone są na pła- bitach), jaka może być przechowywa-
Pamięcią będziemy nazywali wy- szczyx
nie np. układu scalonego i ich po- na w pamięci;
dzielony układ służący do przechowy- łożenie można okreS
lić za pomocą  czas dostępu, odstęp czasu od chwili
wania większej iloS
ci informacji. Ele- współrzędnych X i Y (rys. 2). Adres ko- wystawienia adresu komórki pamięci
do uzyskania danych na wyjS
ciu pa-
mentarne informacje przechowywane mórki składa się więc z dwóch częS
ci.
są w tzw. komórkach pamięci. Z pozna- CzęS
ć X wybiera przez dekoder X wier- mięci (liniach danych);
nych dotychczas elementów układów sze (poziomo) w jakich rozmieszczone  organizacja pamięci, długoS
ć słowa
zapisywanego w jednej komórce pa-
logicznych, najbardziej nadają się do za- są komórki, a częS
ć Y przez dekoder Y
mięci (pod jednym adresem), liczona
pamiętania stanu logicznego przerzutni- wybiera kolumny (pionowo). Dane są
ki bistabilne. Przykładem układu pamię- wprowadzane lub wyprowadzane z pa- w bitach. Często podawana jest jako
iloczyn długoS
ci słowa i iloS
ci ko-
ci jest rejestr przesuwny prezentowany mięci przez układ we/wy.
mórek.
Adres Y
Pamięci RAM
Y
Można podzielić na dwie zasadni-
Dekoder Y
cze grupy: pamięci dynamiczne DRAM
i pamięci statyczne SRAM.
X
Matryca
Pamięci
Linia słowa
Układ we/wy
Komórka
we/wy
Pamieci
Rys. 1 Pamięć matrycowa Rys. 2 Matryca pamięci Rys. 3 Komórka pamięci dynamicznej (1 bit)
Adres X
Dekoder X
Linia bitow
22
2/99
się pojemnoS
ci i stopniową utratę infor- służy do wyboru komórki, do której zo-
macji. Dla jej podtrzymania niezbędne stanie zapisana informacja lub ,z której
a)
jest tzw. odS
wieżanie Polega ono na cy- zostanie odczytana. Sygnał sterujący CE
klicznym odczycie komórek pamięci. uaktywnia pamięć, tzn. dołącza ją do li-
Adres Dane
Realizuje to zwykle specjalny układ od- nii adresowych i danych. Może służyć
DI/O
S
wieżania. OdS
wieżanie komplikuje ko- do wyboru bloku pamięci (tzw. strony).
rzystanie z pamięci dynamicznej, ale Na strony może być podzielona duża
CE R/W
duże pojemnoS
ci przy niskich kosztach pamięć. Wtedy częS
ć linii adresowych,
są istotnym atutem. za pomocą dekodera adresów wybiera
b)
WłaS
nie pamięci dynamiczne stano- blok pamięci, a pozostałe linie adreso-
wią podstawową pamięć RAM mikro- we wybierają komórkę pamięci. Istnieją
komputerów. Nowoczesne pamięci dy- pamięci z dwukierunkową linią danych
Adres DI
namiczne osiągają czasy dostępu rzędu lub z dwoma jednokierunkowymi (zapis
Dane
60 ns przy pojemnoS
ciach 64 Mb (me- odczyt). IloS
ć linii danych zależy od dłu-
D0
CE R/W ga bitów). PojemnoS
ci pamięci RAM po- goS
ci słowa. Linie adresowe często są
daje się zwykle w bitach (1 kb  1024 multipleksowane  najpierw podawany
bity, 1 Mb  1024 kB). Zwiększa się czas jest adres wiersza a póx
niej kolumny.
między kolejnymi odS
wieżeniami (kilka- Pozwala to przy ograniczonej iloS
ci wy-
Rys. 4 Pamięci RAM
dziesiąt ms). Specjalne sposoby wyko- prowadzeń na zaadresowanie większej
Komórka pamięci statycznej wyko- rzystania pamięci tzw. synchronicz- iloS
ci komórek.
rzystuje przerzutnik bistabilny. Do jego ne (SDRAM) pozwalają na obniżenie Powszechnie stosowane są pamięci
realizacji w układzie scalonym wymaga- efektywnego czasu dostępu. Moduły z dwukierunkową linią danych. Nowo-
ne jest zastosowanie kilku tranzystorów. pamięci SDRAM, nazywane DIMM pra- czesne pamięci z dwoma liniami jedno-
Powoduje to doS
ć duże wymiary komór- cują z częstotliwoS
ciami zegara ponad kierunkowymi umożliwiają jednoczesny
ki i w efekcie zmniejsza pojemnoS
ć moż- 100 MHz. odczyt i zapis. Stosowane są w kartach
liwą do uzyskania z okreS
lonej po- Pamięci statyczne początkowo po- graficznych mikrokomputerów jako tzw.
wierzchni układu scalonego. Zaletą pa- siadały bardzo duże czasy dostępu. Roz- Video RAM (VRAM).
mięci statycznej jest utrzymywanie za- wój technologii półprzewodników spra- Pojedyncze układy scalone pamięci
wartoS
ci przez cały czas zasilania wił, że spadły one do rzędu 6 ns. Stoso- mogą być łączone w bloki o żądanej
bez koniecznoS
ci odS
wieżania. Wadą, wane są do realizacji tzw. pamięci CA- organizacji (długoS
ci słowa). WejS
cia
niestety wysoka cena i stosunkowa ma- CHE stanowiących w mikrokomputerach sterujące i adresowe są wtedy łączone
ła pojemnoS
ć. pomost między bardzo szybkim mikro- równolegle. Rysunek 5 przedstawia wła-
Pamięci dynamiczne powstały dla procesorem i stosunkowo powolną pa- S
nie blok pamięci RAM o organizacji
uzyskania tanich pamięci o dużej po- mięcią dynamiczną. Rozwiązanie to po- 8 bitowej i pojemnoS
ci 1 kB (1024 Baj-
jemnoS
ci. Komórka takiej pamięci wy- dyktowane jest wysoką ceną i mniejszy- ty, 1 Bajt  to 8 bitów).
korzystuje tylko jeden tranzystor (rys. 3). mi pojemnoS
ciami pamięci statycznych. Oddzielną grupę pamięci RAM
Informacja zapamiętywana jest w posta- Układy scalone pamięci dynamicznych o właS
ciwoS
ciach zbliżonych do pamięci
ci ładunku elektrycznego (napięcia) na posiadają zwykle organizację bitową ROM są tzw. nieulotne pamięci RAM.
pojemnoS
ci. (1 bit). Pamięci statycznych natomiast Zazwyczaj są to pamięci statyczne,
Informacja podawana na linię bi- bajtową (do 8 Bajtów  64 bity). Aktu- których komórki mogą być zapisywane
tów jest zapisywana w kondensatorze alnie są stosowane pamięci dynamicz- wielokrotnie i ich zawartoS
ć utrzymuje
C po podaniu napięcia dodatniego na ne w formie modułów o organizacji się nawet po wyłączeniu zasilania. Jed-
linię słowa  bramkę tranzystora. Od- 64 bitów. nym z przyjętych oznaczeń pamięci nie-
czyt informacji z linii bitów następuje Do pamięci RAM doprowadzany ulotnych jest skrót NVRAM. Wykonywa-
po podaniu napięcia na linię słowa. Ma- jest adres, sygnały sterujące CE, R/W ne są także w wersjach z szeregowym
ła wartoS
ć pojemnoS
ci (ułamki pF) (zapis W lub odczyt R) oraz dane (rys 4). lub równoległym wyprowadzaniem da-
i upływnoS
ci powodują rozładowanie Adres, podawany liniami adresowymi nych. Wersja z szeregowym wyprowa-
dzaniem danych stosowana jest z tzw.
magistralą I2
C do zapamiętywania na-
staw w sprzęcie powszechnego użytku
A0�A9
(wieże audio, telewizory itp.).
Zapis
R/W R/W
Odczyt
Pamięci ROM
CE CE
DI/0 DI/0
Pod tym pojęciem mieS
ci się duża
Wybór
różnorodnoS
ć wersji pamięci stałych,
bloku
łącznie z pamięciami elektrycznie kaso-
D0 D7
wanymi. Charakterystyczną cechą pa-
mięci ROM jest ewentualna możliwoS
ć
Rys. 5 Blok Pamięci RAM o organizacji 8 bitowej kasowania całej jej zawartoS
ci. Pamięć
2/99 23
RAM pozwala na modyfikację zawarto- pięciu na drenie i bramce podczas pro-
a)
S
ci dowolnej komórki przy zachowaniu gramowania. Ładunek elektryczny
zawartoS
ci innych komórek. bramki swobodnej decyduje o zachowa-
D0
Jedna z wersji pamięci ROM progra- niu się tranzystora jako przewodzącego
Adres
mowana jest w procesie produkcyjnym (0 logiczne) lub nieprzewodzącego (1).
PROM Dane
u producenta pamięci. Przy produkcji NaS
wietlanie ultrafioletem wyrównuje
układów scalonych używa się tzw. masek ładunki wszystkich bramek swobodnych
D7
(szablonów) i jedna z masek zawiera wła- czyli kasuje zapisaną informację. Charak- CS
S
nie rozmieszczenie informacji, które terystyczną cechą pamięci EPROM jest
b)
w sposób trwały są zapisywane we wnę- przezroczyste okienko do kasowania. Po-
PGM
D0
trzu układu scalonego. Stąd pochodzi jemnoS
ci osiągają rząd 1 Mb. Czasy do-
Adres
okreS
lenie pamięci programowanych stępu są duże  rzędu setek ns.
EPROM Dane
maską, które także nazywane są pamię- Postępem w dziedzinie pamięci sta-
ciami ROM. Wykonywane są w technolo- łych było wprowadzeni pamięci
D7
gii MOS, a zapis informacji polega EEPROM i EAROM. Pierwsze posiadają
CS
na zmianie gruboS
ci izolacji między możliwoS
ć kasowania elektrycznego,
bramką a kanałem. Osiągają pojemnoS
ci przy czym możliwe jest stopniowe skaso-
Rys. 7 Pamięci ROM
rzędu 1 Mb. wanie całej zawartoS
ci. Drugie umożli-
Kolejna wersja umożliwia jednokrot- wiają kasowanie selektywne częS
ci za- centa. Można dopatrzyć się pewnych
ny zapis informacji bez możliwoS
ci skaso- wartoS
ci. Kasowanie zawartoS
ci polega cech wspólnych. Początek oznaczenia to
wania i modyfikacji zawartoS
ci komórek. na wpisaniu nowej wartoS
ci np. 0 do grupa 2�3 liter okreS
lająca producenta,
Programowanie może być zrealizowane wszystkich komórek  wymaga jednak zastosowanie pamięci (cywilne  militar-
przez użytkownika z wykorzystaniem też doS
ć długiego czasu. Wadą tej grupy ne), zakres temperatur otoczenia. najważ-
specjalnego programatora. Polega na pamięci jest duży czas dostępu. niejsze jest oznaczenie cyfrowe, ponieważ
przepalaniu prądem siatki delikatnych Ostatnio na znaczeniu zyskuje nowa zawiera zwykle pojemnoS
ć pamięci.
połączeń. Odmiana ta nazywana jest pa- grupa pamięci stałych tzw. FLASH ROM. W przypadku pamięci dynamicz-
mięcią PROM. Wykonywane są w tech- Pamięci te posiadają możliwoS
ć szybkie- nych RAM zawiera ono organizację (dłu-
nologii bipolarnej, czemu zawdzięczają go skasowania całej zawartoS
ci jednym goS
ć słowa) i iloS
ć słów wyrażoną
dużą szybkoS
ć (mały czas dostępu) ale impulsem elektrycznym. Powszechnie w k (kilo słowach - 1024). Kolejne cyfry
jednoczeS
nie charakteryzują się małą po- stosowane są one jako pamięci stałe mi- oznaczają najczęS
ciej czas dostępu. Np.
jemnoS
cią. krokomputerów tzw. BIOS, co pozwala 4164-150, to pamięć o organizacji 1 bit,
Pamięci EPROM podobnie jak po- na jego uaktualnianie. Wyposażane są zawierająca 64 kilo słowa 1 bitowe czyli
przednie mogą być programowane przez w nie najnowsze wersje mikrokompute- 64 kb. Czas dostępu wynosi 150 ns. In-
użytkownika. Ich istotną cechą jest moż- rów jednoukładowych. Osiągają pojem- ne oznaczenie: 44256-70, to pamięć
liwoS
ć skasowania zawartoS
ci komórek noS
ci 2 MB przy czasie dostępu 100 ns. o organizacji 4 b, zawierająca 256 kilo
i ich ponowne zaprogramowanie. Kaso- Układy scalone pamięci ROM posia- słów (1 Mb) i czasie dostępu 70 ns. Tru-
wanie pamięci EPROM odbywa się przez dają najczęS
ciej organizację bajtową, co dniej jest rozszyfrować parametry modu-
naS
wietlenie promieniami ultrafioleto- oznacza długoS
ć słowa wynoszącą 8 bi- łów pamięci, zwłaszcza popularnych
wymi. Proces ten jest nieco uciążliwy ze tów. przykładowe symbole pamięci modułów DIMM. Przeciętny użytkownik
względu na długi czas naS
wietlania pod- ROM przedstawia rys. 7. musi zdać się na informacje sprzedawcy.
czas kasowania (10�30 min). Podstawo- Do pamięci ROM (PROM i EPROM) Nie podaje się dla nich czasów dostępu
wym elementem komórki pamięci doprowadzone są linie adresowe, sygnał a jedynie częstotliwoS
ć zegara: 66 MHz
EPROM jest tranzystor polowy MOS z do- sterujący CS i wyprowadzone linie da- (LX) lub 100 MHz (BX). Oznaczenia lite-
datkową tzw. swobodną bramką. nych o iloS
ci zależnej od długoS
ci słowa. rowe LX i BX pochodzą od oznaczeń tzw.
Tranzystor ten posiada dwie bramki Nie ma tu sygnałów zapis/odczyt, ponie- chip setów produkcji firmy Intel i stoso-
polikrzemowe, z których jedna posiada waż są to pamięci tylko do odczytu. Sy- wanych w mikrokomputerach PC.
wyprowadzenie a druga tzw. swobodna gnał CS służy do uaktywniania pamięci Oznaczenie pamięci ROM zawiera
nie jest połączona(rys. 6). Bramka swo- czyli do podłączania jej wyjS
ć do linii da- najczęS
ciej zaszyfrowany numer uzgo-
bodna może jednak zostać naładowana nych. Jest to równoważne odczytowi da- dniony między producentem i zamawia-
w sposób trwały przy odpowiednim na- nych z pamięci stałej (ROM). Pamięć jącym. W oznaczeniu pamięci EPROM
EPROM posiada dodatkowe wypro- znajduje się pojemnoS
ć wyrażona w kb.
G
wadzenie służące do dołączania napię- DomyS
lać się trzeba organizacji bajtowej
cia zasilającego przy programowaniu i czasu dostępu. Przykładowo 2732 to
S D
(PGM). oznaczenie pamięci EPROM o pojemnoS
ci
+
32 kb lub 4 kB, wykonanej w technologii
MOS. Wykonanie w technologii CMOS za-
n+ n+
Si02
Oznaczenia pamięci
wiera dodatkowo literę C - 27C32.
bramka
Podłoże p swobodna
Dotyczy oznaczeń układów scalonych
pamięci. Panuje w tej dziedzinie duża róż-
Rys. 6 Komórka pamięci EPROM norodnoS
ć zależnie od upodobań produ- ą Ciąg dalszy w następnym numerze.