Динамические элементы памяти СБИСРозглянемо останній варіант у силу його більшої схемної простоти. Отже, перед зчитуванням ємність С Л заряджається до рівня U СС /2. Будемо вважати, що зберігання одиниці відповідає зарядженій ємності С З , а зберігання нуля – розрядженій. При зчитуванні нуля до ЛЗЗ підключається ємність С З , що містила нульовий заряд. Частина заряду ємності С Л перетікає в ємність С З , і напруги на них зрівнюються. Потенціал ЛЗЗ знижується на величину U, що і є сигналом, що надходить на підсилювач зчитування. При зчитуванні одиниці, навпроти, напруга на С З становила спочатку величину U СС і перевищувала напругу на ЛЗЗ. При підключенні С З до ЛЗЗ частина заряду стікає із запам'ятовуючої ємності в С Л і напруга на ЛЗЗ збільшується на U. Графіки сигналів при зчитуванні нуля й одиниці показані на рис. 3. Транзистори T Н1 і Т Н2 відкриваються, і виникає схема тригера, що перебуває в нестійкому стані, близькому до симетричного. Такий тригер у силу своїх властивостей швидко перейде в стійкий стан, визначений початковою несиметрією його режиму. На виходах тригера сформуються повні напруги високого й низького рівнів. Так як ті самі точки А и В є одночасно й входами й виходами підсилювача-регенератора, то після свого спрацьовування він відновлює на ємності С З повне значення зчитаного сигналу. Тим самим автоматично здійснюється регенерація даних у ЗЕ. Стан тригера визначає також сигнали, виведені в зовнішні кола як зчитану інформацію. Мультиплексування шини адреси Особливістю динамічних ЗП є мультиплексування шини адреси. Адреса ділиться на дві напівадреси, одна із яких представляє собою адресу рядка, а інша адресу стовпця матриці ЗЕ. Напівадреси подаються на одні й ті самі виводи корпуса ІС по черзі. Подача адреси рядка супроводжується відповідним стробом RAS (Row Address Strobe), а адреси стовпця - стробом CAS (Column Address Strobe). Причиною мультиплексування адрес служить прагнення зменшити число виводів корпуса ІС і тим самим зменшити її вартість, а також та обставина, що напівадреси й сигнали RAS і CAS у деяких режимах і схемах використаються по-різному (наприклад, у режимах регенерації адреса стовпця взагалі не потрібна). Скорочення числа зовнішніх виводів корпуса для динамічних ЗП особливо актуально, тому що вони мають максимальну ємність і, отже, велику розрядність адрес. Наприклад, ЗП з організацією 16Мх1 має 24-розряду адресу, а мультиплексування скоротить число адресних ліній до 12. Зовнішня організація і часові діаграми На рис. 5 показані зовнішня організація і часові діаграми динамічного ОЗП. Цикли звертання до ЗП починаються сигналом Області байдужних значень сигналів на рисунку заштриховані. Ключові транзистори для простоти зображення представлені кружками, як пояснено в лівому верхньому куті рисунка. Позначення блоків стандартні за винятком позначення ФТС - формувача тактуючих сигналів. У вихідному стані (перед звертанням до ЗП) сигнал Другий тактуючий сигнал Ф2 знімає сигнал 'Підготовка' з підсилювачів-регенераторів, і вони спрацьовують, формуючи у своїх точках входів-виходів повні рівні сигналів, що відновлює стани ЗЕ обраного рядка. Для наступних операцій читання або запису потрібна наявність сигналу Тривалість циклу режиму 'зчитування-модифікація-запис' більше циклів запису й зчитування, але менше їхньої суми, тому час на корекцію вмісту ЗП скорочується. Динамічні запам'ятовуючі пристрої підвищеної швидкодії Сучасні мікропроцесори характеризуються високою швидкодією. Це вимагає й збільшення швидкості роботи ОЗП, що обмінюється інформацією із процесорами. Особливо гостро це завдання постає перед розробниками динамічних ОЗП, які завдяки максимальній інформаційній ємності й низкій вартості займають провідне місце в складі основної пам'яті комп'ютерів. Останнім часом запропонований ряд варіантів динамічних ОЗП підвищеної швидкодії. Методи, використані в цих ОЗП, засновані на припущенні про групову купчастість адрес при звертаннях до ОЗП. Це відповідає тенденції, що проявляється при виконанні самих різних програм і ґрунтується на тім, що адреси наступних звертань до ОЗП найімовірніше розташовані поруч із адресою поточного звертання. Варіант FPM Варіант FPM (Fast Page Mode, швидкий посторінковий режим доступу) ефективний, якщо після звертання до деякого ЗЕ наступне звертання буде до ЗЕ в тому ж рядку. Порівняємо таку ситуацію з більш загальною. При читанні по довільній адресі старша напівадреса вибирає рядок, потім молодша напівадреса вибирає стовпець у матриці ЗЕ. При цьому спочатку потрібно перезарядити шину вибірки рядка, а потім шину вибірки стовпця, що супроводжується відповідними затримками. При звертанні до рядка (сторінки), у всіх ЗЕ рядка проходять процеси, що відповідають двом першим фазам повного циклу обміну (по стробу RAS), і ці елементи готові до виконання чергових фаз. При звертанні до даних у межах однієї сторінки адреса рядка залишається незмінною, змінюються тільки адреси стовпців у супроводі сигналу строба CAS. Змінює стан фактично тільки група ключів 3 і 4 (див. рис. 6). Поки не змінився номер сторінки, у циклах обміну виключені деякі етапи, що скорочує тривалість циклів. Часові діаграми для режиму FPM представлені на рис. 7. Видно, що час доступу до даних при незмінності адреси рядка R A і змінах тільки адреси стовпця скорочується в порівнянні з доступом при повному циклі (з часом доступу при першому звертанні до ЗП). Характерну пропорційність часів першого й наступного звертань до ЗП можна записати в такий спосіб: 5-3-3-... . Додаткові засоби для організації режиму FPM прості: потрібно лише перевіряти приналежність чергової адреси поточній сторінці (рядку), що дозволяє виконувати цикл посторінкового режиму. У іншому разі потрібне виконання звичайного (повного) циклу. Розроблені ОЗП типу FPM забезпечують часи звертання до ЗП 30-40 нс, що допускає їхню роботу із процесорними шинами на тактовій частоті до 33 МГц. Структури типу EDORAM Структури типу EDORAM (Extended Data Out RAM, тобто ОЗП з розширеним виводом даних) близькі до структур FPM і відрізняються від них модифікацією процесу виводу даних. В EDORAM дані в підсилювачах-регенераторах не скидаються по закінченні строба Характерна пропорційність часів першого й наступного звертань 5-1-1-1 (мається на увазі часто застосовуваний варіант із довжиною пакета, що рівна 4). Пам'ять типу BEDORAM не одержала широкого поширення через появу сильного конкурента - синхронних DRAM (SDRAM), у яких не тільки досягається пропорційність часів звертання 5-1-1-1, але й самі часи істотно скорочуються. Структура типу MDRAM У структурах MDRAM (Multibank DRAM, багатобанкові ОЗП) пам'ять ділиться на частині (банки). Звертання до банків почергове, чим виключається очікування перезаряду шин. Поки зчитуються дані з одного банку, інші мають час на підготовку, після якої з'являється можливість звертання до них без додаткового очікування. При порушенні черговості й повторному звертанні до того ж банку виконується повний цикл звертання до пам'яті. Чим більше банків, тим менше буде повторних послідовних звертань у той самий банк. Так як процесор найчастіше зчитує дані по послідовних адресах, то ефект прискорення роботи ЗП досягається вже при поділі пам'яті всього на два блоки, а саме на один з непарними адресами, іншої - з парними. Банки ЗП типу MDRAM можуть будуватися на звичайних DRAM без будь-яких схемних змін. Структури типу SDRAM Хоча перехід від базової структури DRAM до архітектури FPM і EDORAM підвищив швидкодію пам'яті, цього виявилося недостатньо для сучасних комп'ютерів і графічних систем. Пам'ять типу SDRAM (Synchronous DRAM) зайняла зараз важливе місце як швидкодіюча пам'ять із високою пропускною здатністю. В SDRAM синхросигнали пам'яті тісно пов'язані з тактовою частотою системи, у них використовується конвеєризація тракту просування інформації, може застосовуватися багатобанкова структура пам'яті і ін. Синхронні DRAM були запропоновані в 1994 р. як двобанкові системи із триступінчастим конвеєром, що мали пропускну здатність 250 Мбайт/с. Ці ЗП працювали на частоті 125 МГц при U СС = 3,3 В і топологічній нормі 0,5 мкм. Причому площа кристала (113,7 мм 2 ) практично не відрізнялася від площі кристалів звичайних DRAM тієї ж ємності. Для більш докладного ознайомлення з пам'яттю типу SDRAM розглянемо загальне питання про конвеєризації трактів обробки інформації. Сутність конвеєризації полягає в розбивці трактів обробки інформації на ділянки. На рис. 8 показаний тракт обробки даних, що містить вхідний і вихідний регістри й логічну схему між ними. Виходячи з тези про можливості подачі нових вхідних даних тільки після закінчення обробки старих, одержимо мінімальний період тактових імпульсів для цієї схеми: T min = t pr + t кл + t SU , де t pr - затримка вхідного регістра на шляху 'такт-вихід'; t кл - затримка сигналу в комбінаційній ланці (логічній схемі); t SU - час передвстановки вихідного регістра. Зменшення T min , тобто підвищення частоти тактових імпульсів, можна домогтися зниженням t кл шляхом розщеплення логічної схеми на ділянки, розділені регістрами (рис. 8, б). Якщо логічна схема розщеплюється по глибині рівно навпіл, то нове значення мінімального періоду тактових імпульсів визначиться тим же співвідношенням, що й для схеми, показаної на рис. 8, а, однак чисельне значення затримки логічної схеми потрібно буде зменшити вдвічі. Команда PRE (Precharge) пов'язана з етапом предзарядження шин. Перше слово після формування адреси з'являється із запізненням на кілька тактів (Access Latency). Час доступу при цьому 'звичайний', тобто такий, який би він був в стандартному ЗП. Адреси наступних слів формуються внутрішнім лічильником, і слова з'являються в кожному такті (рис. 9, а ). Щоб прискорити темп появи слів, у пакеті організується триступінчастий конвеєр (рис. 9, 6 ). Роботу конвеєра можна визначити як паралельне функціонування послідовно активізованих блоків. Відповідно до керування тактами кожний сегмент схеми стовпця працює в паралель із іншими (рис. 9, в ). В мікросхемах SDRAM передбачають можливість регулювання запізнювання першого доступу з метою пристосування пам'яті до частотних вимог системи й довжини пакета, у якому слова читаються або записуються в кожному такті після всього однієї команди. Основними нововведеннями архітектурного плану є синхронізація обома фронтами тактових імпульсів і спеціальний новий інтерфейс Rambus Channel. Синхронізація принципово подібна із застосовуваною в SDRAM. У першій розробці при частоті тактових імпульсів 250 МГц отриманий темп передачі байтів 500 МГц (2 нс/байт). Надалі частота ще підвищилася в 1,5...3 рази. Інтерфейс Rambus Channel має всього 13 сигнальних ліній, що значно менше, ніж у традиційних мікросхем пам'яті. В інтерфейсі немає спеціалізованих адресних ліній. Замість звичайної адресації по інтерфейсі посилають пакети, що включають у себе команди й адреси. Спочатку посилається пакет запитів, на який пам'ять відповідає пакетом підтвердження, після чого йде пакет даних. Через такий процес перший доступ до даних виявляється сильно запізнілим. У першій розробці запізнювання становило 128 нс. Тому при читанні окремих слів RDRAM зовсім неефективна. Середня частота передачі байтів залежить від довжини пакета даних. При обміні пакетами по 256 байт середня частота буде 400 МГц (до 2 нс додається 0,5 нс на байт), при пакетах по 64 байта - 250 МГц і т.д. RDRAM ідеально підходить для графічних і мультимедийных додатків з типовим для них процесом - швидкою видачею довгої послідовності слів для формування зображення на екрані або подібних із цим завдань. Структура DRDRAM Це близький родич RDRAM, називаний Direct RDRAM (DRDRAM). У цьому різновиді архітектури RDRAM подоланий такий фактор, як великий час запізнювання при першому доступі до даних. Природно, це розширило область використання DRDRAM. Сьогодні в області швидкодіючих DRAM домінують синхронні (SDRAM). Для некомп'ютерних застосувань, що вимагають більших ємностей пам'яті, ця ситуація може зберегтися на багато років. У комп'ютерних схемах DRDRAM представляється сильною альтернативою. Маючи часи першого доступу, такі ж як в SDRAM, DRDRAM не деградують по швидкості при довільних завертаннях більше, ніж звичайні синхронні DRAM. Пропускна ж здатність у них продовжує збільшуватися. Є мікросхеми DRDRAM з 16-розрядним інтерфейсом (первісні варіанти RDRAM риси 8-розрядні). При роботі на тактовій частоті 400 МГц і схемотехніці DDR (Double Data Rate), що передбачає тактування процесів обома фронтами імпульсів, такі DRDRAM дають пропускну здатність (Bandwidth) усередині пакета 1,6 Гбайт/с. Можна сказати, що в споконвічній гонці із процесорами ЗП вперше з доганяючих, стали випереджальними, оскільки цифру 1,6 Гбайт/с зараз навряд чи можна використати в системах. Структура типу CDRAM У структурах CDRAM (Cached DRAM, кешована DRAM) на одному кристалі з DRAM розміщена статична кеш-пам'ять (кеш першого рівня). При цьому кэш забезпечує швидкий обмін із процесором, якщо інформація перебуває в кеші, а також швидке відновлення свого вмісту. Остання можливість пов'язана з тим, що розміщення кешу на одному кристалі з DRAM робить зв'язки між ними внутрішніми (реалізованими усередині кристала), а в цьому випадку розрядність шин може бути великою і обмін може відбуватися більшими блоками даних. Наприклад, в CDRAM фірми Ramtron застосована 2048-розрядна шина для відновлення вмісту кешу. Як синонім позначення CDRAM іноді використається позначення EDRAM (Enhanced DRAM). Кешування, як і завжди, ефективно при виконанні програм, для яких промахи відносно кэшу досить рідкі. Регенерація даних у динамічних запам'ятовувальних пристроях Щоб уникнути втрати інформації динамічні ЗП мають потребу в постійній регенерації. Без відновлення інформація у вигляді зарядів конденсаторів може зберігатися тільки протягом декількох мілісекунд (у сучасних ІС це інтервал від 1 до 15 мс). Традиційним режимом регенерації є режим рядкової регенерації шляхом здійснення циклів читання по всіх рядках матриці ЗЕ. При цьому процес не супроводжується видачею даних на вихідні буфери, а цілком проходить усередині ЗП. Використаються тільки адреси рядків, а адреси стовпців не потрібні. Якщо тривалість циклу читання t CY , а число рядків матриці ЗП N р , то на регенерацію даних буде потрібний час t рег = t C Y N р . Відносні втрати часу на регенерацію складуть величину рег = (t рег / Т рег ) де Т рег - період повторення операції регенерації. Наприклад, у ЗП ємністю 1 Мбіт з організацією 1Mx1, для якого тривалість циклу читання дорівнює 100 нс, а період регенерації становить 5 мс, втрати часу на регенерацію складуть рег = (100 10 -9 2 10 /5 10 -3 ) 100% = % (2 10 = 024 – число рядків у квадратній матриці, що містить 1М запам'ятовуючих елементів). Приклад структури контролера регенерації, що управляє цим процесом, наведений на рис. 10. Модуль пам'яті складений з однорозрядних мікросхем, число яких дорівнює розрядності збережених у ЗП слів. Щодо вхідних сигналів всі мікросхеми включені паралельно. У робочому режимі модулем управляє процесор, у режимі регенерації - контролер. У робочому режимі тригери Т1 і Т2 скинуті. Нульове значення виходу Т2 скидає лічильник CTR, блокує передачу через елемент І-ЧИ строба RAS pег і по адресному вході А мультиплексора MUX2 забезпечує передачу на вихід цього мультиплексора адрес від мультиплексора MUX1. |
Педагогика
Социология
Компьютерные сети
Историческая личность
Международные экономические и валютно-кредитные отношения
Экономическая теория, политэкономия, макроэкономика
Музыка
Гражданское право
Криминалистика и криминология
Биология
Бухгалтерский учет
История
Правоохранительные органы
География, Экономическая география
Менеджмент (Теория управления и организации)
Психология, Общение, Человек
Философия
Литература, Лингвистика
Культурология
Политология, Политистория
Химия
Микроэкономика, экономика предприятия, предпринимательство
Право
Конституционное (государственное) право зарубежных стран
Медицина
Финансовое право
Страховое право
Программирование, Базы данных
История государства и права зарубежных стран
История отечественного государства и права
Трудовое право
Технология
Математика
Уголовное право
Транспорт
Радиоэлектроника
Теория государства и права
Экономика и Финансы
Экономико-математическое моделирование
Международное право
Физкультура и Спорт
Компьютеры и периферийные устройства
Техника
Материаловедение
Программное обеспечение
Налоговое право
Маркетинг, товароведение, реклама
Охрана природы, Экология, Природопользование
Банковское дело и кредитование
Биржевое дело
Здоровье
Административное право
Сельское хозяйство
Геодезия, геология
Хозяйственное право
Физика
Международное частное право
История экономических учений
Экскурсии и туризм
Религия
Искусство
Экологическое право
Разное
Уголовное и уголовно-исполнительное право
Астрономия
Военная кафедра
Геодезия
Конституционное (государственное) право России
Таможенное право
Нероссийское законодательство
Ветеринария
Металлургия
Государственное регулирование, Таможня, Налоги
Гражданское процессуальное право
Архитектура
Геология
Уголовный процесс
Теория систем управления
Подобные работы
Электроснабжение рассредоточенных потребителей ХХХ района
echo "Координаты центра электрических нагрузок определяются по формулам "; echo ''; echo " (1), "; echo ''; echo " (2), где S i – полная расчётная мощность на вводе i-го потребителя, кВА; х i у i – ко
Сверхпроводимость
echo "Эксперименты показывают, что если создать ток в замкнутом контуре из сверхпроводников, то этот ток продолжает циркулировать и без источника ЭДС. Токи Фуко в сверхпроводниках сохраняются очень до
Пушки Пирса с параллельным пучком
echo "Нетрудно представить, что расчет пушек методом анализа представляет весьма трудоемкую операцию. В методе синтеза определение геометрии электродов и конфигу рации магнитного поля, обеспечивающих
Разработка макета системы персонального вызова
echo "Применение систем персонального вызова позволяет в значительной мере сократить потерю рабочего времени, расходуемого на поиски требуемого человека. Автоматизация поиска уменьшает это время боле
Ответы на билеты по электробезопастности
echo "Разрешение на временное снятие заземлений, а также на выполнение этих операций производителем работ должно быть внесено в строку наряда «Отдельные указания» с записью о том, где и для какой цели
Репрограммируемые ПЗУ
echo "Микросхемы и системы памяти постоянно совершенствуются как в области схемотехнологии, так и в области развития новых архитектур. В настоящее время созданы и используются десятки различных типов
Пушки Пирса со сходящимся пучком
echo "Отметим, что в этом случае ряд понятий геометрической оптики, такие, как фокусировка, электроннооптическая система и некоторые другие, по существу теряют смысл и могут применяться только условно
Проектирование средств организации каналов передачи данных
echo "Базовые функции по согласованию источников и приемников данных с непрерывными частотно-ограниченными каналами возложена на устройства преобразования сигналов (УПС) , которые в значительной мере