WSTĘP TEORETYCZNY

Pamięci półprzewodnikowe o dostępie swobodnym RAM (ang. Random Access Memory ) - jest to pamięć umożliwiająca wpisanie i odczyt danych w czasie niezależnym od miejsca pobytu informacji w tej pamięci. Jest pamięcią ulotną, tzn. informacja znika przy braku napięcia w zasilaniu. Pamięć RAM można podzielić na:

1. pamięć o dostępie swobodnym statycznie - pamięć ta przechowuje informacje bez dodatkowej obróbki w rejestrach zbudowanych z przerzutników. Są one budowane w technologiach bipolarnych (z wykorzystaniem tranzystorów polarnych typu pnp i npn) i MOS ( tranzystorów polowych z izolowaną bramką).

2. pamięć o dostępie swobodnym dynamiczne - pamięci te mające dość skomplikowane układy sterujące. Spowodowane jest to skłonnościami tej pamięci do samorozładowywań i potrzebą odświeżania jej w czasie od ułamka do milisekundy. Informacje przechowywane są w rejestrach zbudowanych z elementów pojemności wejściowych inwerterów MOS. Ładunek wprowadzony do takiej pojemności przedstawia informację 1 bita.

Pamięci półprzewodnikowe ROM (ang. Read Only Memory ) - jest to pamięć która umożliwia tylko odczyt swojej zawartości podczas współpracy z innymi elementami mikrosystemu. Informacja jest przechowywana w matrycy, w której można wyróżnić linie bajtów w liczbie bajtów przechowywanych w pamięci oraz liczbie ośmiu bitów. Komórka pamięci odpowiada lini bajtów. Zawartość komórek jest kodowana następująco, jeśli bit bajtu przechowywanego w danej komórce jest równy 0, to linia bajtu komórki nie jest sprzęgnięta z tą linią bitu. Jeśli natomiast bit bajtu równa się 1, to linia bajtu komórki jest sprzęgnięta. Dekoder adresów przetwarza adres bajtu na sygnał 1,tylko dla lini bajtu tego adresu. Co powoduje pojawienie się sygnału 1 na liniach bitu sprzęgniętych z daną linią bajtu. Do zmiany informacji przechowywanej w komórce pamięci stałej konieczna jest zmiana sprzężeń pomiędzy liniami bitów i bajtów. W zależności od elementu sprzęgającego typy pamięci stałej można podzielić na :

1. pamięć stała maskowa - w tego typu pamięci elementem sprzęgającym są rezystory (wprowadzane lub usuwane w ostatniej fazie produkcji pamięci). Zmiana danych w takiej pamięci jest nie możliwa (w dużych seriach jest to pamięć w produkcji najtańsza i o największym stopniu scalania pośród typów pamięci półprzewodnikowej).

2. pamięć stała programowalne PROM - elementami sprzęgającymi w stanie surowym pamięci są mikroskopijne rezystory niklowo-chromowe. Część z nich przepala się podczas wprowadzania danych. Pamięć ta charakteryzuje się brakiem możliwości poprawienia raz wprowadzonych informacji.

3. pamięć stała reprogramowalna - jest to pamięć w której jest możliwość zmiany programu za pomocą odpowiednich urządzeń (tzw. ładowacza pamięci stałej). Pamięć tą można podzielić na:

• pamięć EPROM - w których wpisywanie polega na wprowadzaniu ładunku elektrycznego do pojemności. Rozładowywanie odbywa poprzez naświetlanie (promieniowaniem ultrafioletowym) kwarcową soczewkę i obejmuje całą zawartość pomięci. Pomimo tego samoczynne kasowanie ulega w stałym czasie ok. 100 lat.

• pamięć EAROM - w których wpisywanie odbywa się podobnie jak w pamięciach półprzewodnikowych o dostępie swobodnym, z tą różnicą, że czas programowania jest dość długi (ok. 100μs), przy krótkim czasie odczytu i zachowywanie informacji przy zaniku napięcia.

Organizacja pamięci i stosowanie sygnału typu CS, WE, itp. Układy pamięci można organizować w taki sposób aby bloki pamięciowe dawały dużą pojemność. Do tego stosuje się dodatkowy sygnał CS (ang. Chip Select) uaktualniający dany układ pamięci, a sygnał WE steruje zapisem danych. Opis działania sygnałów typu CS i WE dla pamięci typu RAM 780101 przedstawia tabela :

Wejście		Operacja	Stany wyjścia
CS	WE
0	0	Zapis	1
0	1	Odczyt	Negacja słowa wybranego z pamięci
1	X		1

W celu dokonania opcji zapisu danych do pamięci należy wykonać:

1. podać na wejścia A₁,A₂,A₃,A₄ adres pamięci w postaci kodu dwójkowego

2. podać sygnał 0 na wejście CS

3. podać informacje w kodzie dwójkowym do wejścia D₁,D₂,D₃,D₄

4. podać sygnał 0 na wejście WE o minimalnym czasie trwania równym 25 ns.

W momencie przejścia ze stanu 0 na 1 na wejściu WE informacja zostaje wpisana pod podany adres. W celu dokonania opcji odczytu danych z pamięci należy wykonać:

1. podać do wejść adresowych A₁,A₂,A₃,A₄ adres komórki z informacją

2. pozostawić stan 1 na wejściu WE

3. podać stan 0 na wejściu CS

Negacja informacji pojawia się na wejściu D₁,D₂,D₃,D₄, przy czym odczyt nie niszczy zawartości komórki.

Logika 3-stanowa i układy z wejściami typu OC (ang. Open Collector). Trójstanowy wzmacniacz buforowy odczytu nazywamy wzmacniacz którego wyjście oprócz napięć odpowiadających stanom logicznym 0 i 1 może przyjmować stan beznapięciowy wysokooporowy. Ten wzmacniacz służy do rozdzielenia operacji pisania i czytania. Poprzez dodatkowe wejście READ-WRITE CONTROL można wyłączyć odczyt a włączyć buforowy wzmacniacz pisania lub odwrotnie. Wysokooporowy stan konieczny jest tylko w chwili wpisywania nowego bitu do pamięci, bez niego na lini danych pojawiłby się bit nowy i bit stary, co by powodowało błędy. Wejście typu OC (otwarty kolektor) umożliwia dołączenie wielu wejść do wspólnej szyny wejściowej.

Parametry pamięci typu 780101. Pamięć typy 780101 należą do grupy pamięci RAM o możliwościach zapisu i odczytu informacji. Składa się ona z następujących bloków :

1. matrycy - składającej się w przypadku pamięci 64-bitowej z 64 przerzutników typu R-S(64 komórek pamięci, 16 słów po 4 przerzutniki w każdym słowie)

2. dekodera słów

3. wzmacniacza odczytu i zapisu

Układ charakteryzuje się czterema wyjściami danych (S₁,S₂,S₃,S₄) typu OC, a czterobitowa informacja wejściowa (D₁,D₂,D₃,D_4­) jest przyporządkowana określonemu adresowi (A₁,A₂,A₃,A₄­­) komórki pamięci w wybranym przez dekoder słowie. Linia WE steruje zapisem informacji, a linia CS umożliwia łatwe łączenie układu pamięci w bloki o większej pojemności. Na poniższym rysunku przedstawiono schemat układu US 780101:

---