8.1. Загальні відомості.

Запам’ятовувальні пристрої (ЗП) належать до одних з найважливіших функціональних пристроїв сучасних цифрових радіоелектронних систем. Вони служать для фіксування, зберігання та обміну певного об’єму інформації. Якщо раніше ЗП застосовувались виключно для ЕОМ, то тепер їх використовують як складові частини пристроїв радіолокації, телебачення, вимірювальної та побутової техніки тощо.

* Інші види пам’яті на магнітних осердях і дисках, на циліндричних магнітних доменах, оптичні тощо в даному посібнику не розглядаються.

Фіксування цифрового сигналу в ЗП називається записом(від англ..Write), а видавання (відтворення) його – зчитування або читання () (від англ. Read) інформації. Обидва процеси (запис і зчитування) називаються процесамизвертаннядо ЗП.

До найважливіших параметрів ЗП належать (інформаційна) місткість і швидкодія.

Місткість ЗП(або об’єм пам’яті) визначається максимально можливим обсягом збережуваної інформації, який задається кількістю або біт (чи байт) або слів з вказанням їх розрядності. Отже, у першому випадку місткість ЗП виражається (чи вимірюється) в бітах (або в байтах) як добуток числа запам’ятовувачівна розрядністьслів –, а в другому випадку у розкритій формі –. Наприклад, позначення ЗП у формібіт означає, що ЗП місткістю 512біт (або 64байт) здатна зберігати 64 слова по 8 розрядів. Збільшення об’єму пам’яті розширює функціональні можливості цифрових систем. Одночасно із збільшенням об’єму пам’яті зростає час звернення до ЗП, тобто підвищується вимога до швидкодії.

Швидкодія ЗПхарактеризується періодом звернення (або часом циклу пам’яті)і часом вибірки (або часом доступу до пам’яті). Період звернення– мінімально припустимий час між двома черговими звертаннями до ЗП відновлюватися після попереднього звертання до нього. Час вибірки– інтервал часу між моментом подачі сигналу вибірки до появи інформації на виході ЗП. Різновидами цього параметру є час доступу при зчитуванні (або час зчитування даних з пам’яті) та час доступу при запису. З появою ВІС ЗП високої інтеграції час вибірки наближається до піко секундного діапазону.

Решта параметрів та характеристик інтегральних ЗП (споживана потужність (віднесена до місткості ЗП), навантажувальна здатність, заводостійкість, логічні рівні та надійність визначається так само, як і для інших типів мікросхем ПТ.

Основою будь-якого ЗП є запам’ятовувач, що являє собою елементарну комірку пам’яті, яка здатна зберігати, а при звертанні до неї записувати чи зчитувати 1біт інформації, тобто один розряд двійкового слова. Таким запом’ятовувачем, як правило є тригер. Стани 0 і 1 можна зберігати також і за допомогою конденсатора з ключем, роль яких найчастіше відіграють польові транзистори. Запам’ятовувачі на тригерах належать до статичних, а на конденсаторах – до динамічних. Такий поділ зумовлений тим, що термін „динамічний” на відміну від терміну „статичний” підтверджує часові зміни, що викликані неминучим струмами витікання конденсатора, який після запису все ж розряджається, а при зчитуванні зарядженого стану частина заряду „розтікається” по шині зчитування. Тому динамічну пам’ять час від часу необхідно регенерувати, тобто періодично під заряджати. За динамічним принципом будуються ЗП великого об’єму.

Для зберігання невеликого масиву двійкових слів можуть використовуватися регістри і навіть дешифратори. Але вже при необхідності запам’ятовувати десятки слів об’ємом у тисячі біт без спеціально для цього сконструйованих і організованих ЗП обійтись неможливо. Тому ЗП великих об’ємів будують об’єднанням окремих запам’ятовувачів, що нагадують бджолині соти.

Щоб суттєво скоротити число зовнішніх виводів таких ЗП, застосовують матрицевий принцип побудови. Матриця ЗП має всього дві шини – запису і зчитування, на перетинах яких знаходяться запам’ятовувачі. Оскільки звертання (запис або зчитування) має здійснюватися тільки до одного запам’ятовувача, то для цього застосовують адресну вибірку, згідно якою шукану комірку знаходять за номером стовпчика і рядка, тобто за адресою. Для зображення адрес застосовують комбінації – розрядного двійкового коду. Отже, число запам’ятовувачів ЗП може складати.

Таким чином, за способом зберігання інформації ВІС ЗП класифікують:

на статичні ЗП, запам’ятовувачі яких являють собою бістабільні елементи – тригери, фізичний стан яких під час звертання не руйнується;

на динамічні ЗП, які побудовані на конденсаторних запам’ятовувачах, що вимагають періодичної регенерації за допомогою спеціальної схеми.

За організаційним принципом розробляють одно – та багато розрядніВІС ЗП, де– відповідно число адрес і розрядів слів, які може зберігати ЗП.

За функціональною ознакою інтегральні ЗП розподіляють на два класи: оперативні та постійні.

Оперативні ЗП(ОЗП, RAM від англ. Random Access Memory – пам’ять з довільною вибіркою) виконують операцію звернення (запису і зчитування) довільної двійкової інформації майже за однаковий час ОЗП призначені для тимчасового зберігання біжучої інформації і швидкого звертання до запам’ятовувачів. Розрізняють енергозалежні ОЗП, які зберігають інформацію лише при наявності напруги живлення, і енергозалежні. ОЗП умовно поділяють на три основних типи: середньої місткості помірної швидкодії, високої швидкодії – над оперативні ОЗП і ОЗП великої місткості.

Постійні ЗП(ПЗП, ROM – від англ. Real Only Memory – пам’ять тільки для читання) призначені для тривалого зберігання і швидкого зчитування постійно записаної раніше інформації, зміст якої під час експлуатації ЗП не змінюється, а при відсутності живлення не руйнується. Отже, у ПЗП передбачені лише два режими роботи – зберігання і зчитування. На відміну від ПЗП перепрограмовані ПЗП (ПЛЭП) допускають відновлення занесеної інформації, тобто у них передбачається режим запису. Цей процес реалізують за допомогою спеціально призначених для цього пристроїв (програма торів).

За способом звертання до запам’ятовувачів ВІС ЗП розрізняють:

на адресні ЗПз довільним звертанням і ЗП з послідовним звертанням, тобто з вибіркою при збільшенні або зменшенні адресного коду;

не асоціативні (безадресні) ЗП, пошук інформації у яких здійснюється незалежно від координат запам’ятовувачів, тобто не за адресою, а за певними ознаками самої інформації, що міститься у запам’ятовувачів ЗП.

За технологічним виконанням ВІС ЗП поділяють на біполярні, що використовують схемотехніку ТТЛ і ЕЗЛ, ЗП на основі МОН-структур (p-МОН, n-МОБ, КМОН) та інжекційну I²Л-технологію.