Принцип работы микросхемы динамических ОЗУ К565РУ3Г - Разработка блока динамического ОЗУ с мультиплексором кода адреса
В микросхемах памяти динамического типа функции ЭП выполняет электрический конденсатор, образованный внутри МДП структуры. Информация представляется в виде заряда: наличие заряда на конденсаторе соответствует логической 1, отсутствие-логическому 0. Поскольку время сохранения конденсатором заряда ограничено, предусматривают периодическое восстановление (регенерацию) записанной информации. Кроме того, для них необходима синхронизация, обеспечивающая требуемую последовательность включений и выключений функциональных узлов.
Для изготовления микросхем динамического ОЗУ в основном применяют n-МДП технологию, которая позволяет повышать быстродействие и уровень интеграции микросхем, обеспечивать малые токи утечки и за этот счет увеличивать время сохранения заряда на запоминающем конденсаторе.
Микросхема К565РУ3Г информационной емкостью 16Кx1бит. В ее структурную схему (приложение 1) входят выполненные в одном кремниевом кристалле матрица накопителя, содержащая 16384 элементов памяти, расположенных на пересечениях 128 строк и 128 столбцов, 128 усилителей считывания и регенерации, дешифраторы строк и столбцов, устройство управления, устройство ввода-вывода и мультиплексный регистр адреса.
Матрица накопителя разделена на две части по 64x64 ЭП в каждой. Между ними размещены усилители, так что каждый столбец состоит из двух секций, подключенных к разным плечам усилителя (приложение 2).
Элемент памяти собран по одно-транзисторной схеме и включает конденсатор Cij. Транзистор выполняет функции ключа: при сигнале на адресной шине строки Xi=1 он открывается и соединяет конденсатор Cij с j-разрядной шиной. Предварительно в паузах между обращениями к накопителю емкости полушин США и СШБ заряжает источник напряжения UO через открытые ключевые транзисторы VT5 и VT6. При обращении к накопителю эти транзисторы закрываются и изолируют полушины Aj и Bj от источника напряжения UО.
Запоминающий конденсатор Сij выбранного ЭП подключается через открытый транзистор Vtij к полушине Aj и изменяет ее потенциал.
Кроме массива ЭП и усилителей( матрица имеет в своей структуре опорные элементы (ЭО) по одному елементу в каждой полушине( Эти элементы вкаждой половине матрицы состовляют опорную строку (ОС).
Опорный элемент построен аналогично запоминающему. Его назначение состоит в поддержании опорного напряжения UO( c которым усилитель сравнивает потенциал полушины с выбранным ЭП и реагирует на получающуюся при сравнении разность потенциалов положительного и отрицательного знака в зависимости от считываемого уровня.
Эта операция происходит следующем образом: если выбрана для обращения строка верхней полуматрицы Xi ( то сигнал А6 старшего разряда кода адреса строки коммутирует в селекторе опорной строки цепь через ключевой транзистор VT12 для сигнала F2 к ОС2, расположенной в нижней полуматрице. Таким образом, в каждом из 128 столбцов к усилителю с разных сторон подключены ЭП и ЭО. Поскольку потенциал полушины с ЭП отличается от опорного в проводимости транзисторов разных плеч усилителя-триггера появляется асимметрия( которая при включении цепи его питания сигналом F3 вызывает опрогидование триггера по преобладающему уровню( В итоге на выходах-входах А и В триггера формируются полные уровни 1 и 0. Тот из сигналов, который отражает считываемую информацию в данном примере сигнал с плеча А, коммутируется на вход устройства вывода через ключевые транзисторы VT7(VT9 и VT10. Очевидно, считан может быть только один сигнал с выбранного дешифратором столбца: Yj=1. У остальных столбцов ключи VT10 закрыты. Сигнал F4 зависит от наличия сигнала CAS: при отсутствии последнего он не формируется и ключ VT9 закрыт.
Сигнал на входе-выходе А триггера-усилителя выполняет также функцию восстановления уровня заряда запоминающего конденсатора Cij, т. е. функцию регенерации информации. Причем эта операция происходит во всех ЭП выбранной строки одновременно.
Таким образом, при каждом обращении к матрице для считывания информации автоматически осуществляется регенерация информации во всех ЭП, принадлежащих выбранной строке.
Для адресации 16 К элементов памяти необходим 16-разрядный код, а у микросхемы только восемь адресных входов. С целью уменьшения числа необходимых выводов корпуса в микросхемах динамического ОЗУ код адреса вводят по частям: вначале семь младших разрядов АО-А7, сопровождая их стробирующим сигналом RAS, затем семь старших разрядов А8-А15 со стробирующим сигналом CAS. Внутри микросхемы коды адреса строк и столбцов фиксируются на адресном регистре, затем дешифруются и осуществляют выборку адресуемого ЭП.
Для формирования внутренних сигналов F1-F4, управляющих включением и выключением в определенной последовательности функциональных узлов микросхемы, в ее структуре предусмотрено устройство управления, для которого входными являются сигналы RAS, CAS, W/R.
Устройство ввода-вывода обеспечивает ввод одного бита информации DO в режиме считывания и ввод одного бита информации DI с ее фиксацией с помощью триггера-защелки в режиме записи. Во всех режимах, кроме режима считывания выход принимает высокоомное (третье) состояние. Наличие у выхода высокоомного состояния позволяет объединять информационные вход и выход при подключении микросхемы к общей информационной шине.
По входам и выходу микросхема К565РУ3Г совместима с ТТЛ микросхемами, что означает соответствие их входных и выходных сигналов ТТЛ уровням. Микросхемы динамических ОЗУ работают в следующих режимах: записи, считывания, считывания-модификация-записи, страничной записи, страничного считывания, регенерации.
Для обращения к микросхеме для записи и считывания информации необходимо подать (приложение 3 а) код адреса строк А0-А7 одновременно с ним или с некотой (не рекомендуется) задержкой сигнал RAS, затем с нормированной задержкой на время удержания адреса строк относительно сигнала RAS должен быть подан код адреса столбцов и через время и через время установления tус а CAS-сигнал CAS.
К моменту подачи кода адреса столбцов на вход DI подводят записываемый бит информации, который сигналом W/R при наличии CAS=0 фиксируется на входном триггере-защелке. Сигнал записи W/R может быть подан уровнем или импульсом. В последнем случае он должен иметь длительность не менее определенного параметром (WR значения. Если сигнал записи подан уровнем, то фиксацию DI триггером-защелкой производит отрицательный перепад сигнала CAS (при наличии RAS=0). По окончании записи должна быть выдержана пауза (RAS, равная интервалу между сигналами RAS, для восстановления состояния внутренних цепей микросхемы.
В аналогичном порядке должны быть поданы адресные и управляющие сигналы при считывании информации (приложение 3 б). Сигнал W/R=1 может быть подан импульсом или уровнем. Время появления выходного сигнала можно отсчитывать от момента поступления сигналов адреса tва либо сигналов управления, время выборки сигнала RAS t В RAS, время выборки сигнала CAS t В CAS. Более информативным является параметр t В CAS, т. к. информацию выводит из микросхемы сигнал CAS при наличии сигнала W/R=1. Из приложения 5 б следует: t В RAS=t В CAS+t УС RAS CAS.
Для оценки быстродействия микросхемы памяти в расчет принимают время цикла записи (считывания) t Ц ЗП, t Ц СЧ. Другие временные параметры необходимы для обеспечения бессбойного функционирования микросхем в составе эл. аппаратуры.
Для обеспечения надежного сохранения записанной в накопителе информации реализуют режим принудительной регенерации. Регенерация информации в каждом ЭП должна осуществляться не реже чем через 2 мс.
Время, в течении которого необходимо обратиться к строке для регенерации, определяет параметр "Период регенерации". Поскольку обращение к разным строкам происходит с различными по длительности интервалами времени, расчитывать только на автоматическую регенерацию нельзя.
Цикл регенерации состоит из m обращений к матрице, где m-число строк, путем перебора адресов строк с помощью внешнего счетчика циклов обращений. Обращение к матрице для регенерации может быть организовано по любому из режимов: записи, считывания, считывания-модификации-записи, а также по специальному режиму регенерации - сигналом RAS.
Режим работы "Считывание-модификация-запись" заключается в считывании информации с последующей записью в один и тот же ЭП. Во временных диаграммах сигналов для этого режима совмещены диаграммы для считывания и записи информации: при неизмененных сигналах RAS и CAS режим считывания сменяет режим записи данных по тому же адресу. Модификация режима заключается в смене сигнала считывания на сигнал записи и в подведении ко входу DI записываемой информации. Время цикла в этом режиме обращения больше чем в других.
При организации принудительной регенерации является режим регенерации сигналом RAS (приложение 3 в), при котором осуществляют перебор адресов в сопровождении стробирующего сигнала RAS при CAS=1.
В расчет времени регенерации следует принимать время цикла при выбранном режиме регенерации, умножив его на число строк. На регенерацию информации в ЭП одной строки у микросхемы К565РУ3Г в режиме "Считывание-модификация - запись" необходимо 420 нс, тогда для регенерации ЭП всех 128 строк потребуется 54 мкс, что составит 2.7% рабочего времени микросхемы. В режиме регенерации только сигналом RAS общее время регенерации уменьшается до 47.4 мкс что состави 2.3% времени функционирования микросхемы.
Страничные режимы записи и считывания реализуют обращением к микросхеме по адресу строки с выборкой ЭП этой строки изменение адреса столбцов. В этих режимах значительно уменьшается время цикла записи (считывания) поскольку при неизменных сигналах RAS=0 и кода адреса строки использована часть полного цикла записи (считывания), относящаяся к адресации столбцов.
Микросхема К565РУ3Г нуждается в трех источниках питания и следует учитывать требования по порядку включения и выключения источников питания: первым включают источник -5 В, а отключают последним. Это требование обусловлено тем, что напряжение -5 В подается на подложку (кристалл) и если его не подключить первым, то воздействием, даже кратковременным, напряжений двух других источников с напряжением 5 и 12 В может произойти в кристалле тепловой пробой. Порядок включения двух других напряжений питания может быть любым.
После подачи напряжения питания микросхема К565РУ3Г переходит в нормальный режим функционирования через восемь рабочих циклов.
Похожие статьи
-
Емкость, бит -16К x 1 Время цикла записи считывания - 370нс Напряжение питания - 5В,12В,-12В Потребляемая мощность: в режиме хранения - 40 мВт В режиме...
-
КР580ИР82 представляет собой 8-разрядный буферный регистр, предназначенный для ввода и вывода информации со стробированием. Микросхема имеет восемь...
-
Объект ориентированный класс программирование Цель Работы - изучить методику создания одномерных динамических символьных массивов при помощи...
-
Принципы работы мостов - Построение локальных сетей по стандартам физического и канального уровней
Алгоритм работы прозрачного моста Прозрачные мосты незаметны для сетевых адаптеров конечных узлов, так как они самостоятельно строят специальную адресную...
-
Тема: "Основные устройства ЭВМ, их функции и взаимосвязь в процессе работы. Магистрально - модульный принцип построения ПЭВМ" Цель урока: Объяснить...
-
Характеристика вредных факторов при работе с ПК В производственных условиях компьютер становится определяющим фактором влияния на здоровье и...
-
Назначение компонентов и работа схемы - Разработка интерфейса рекламной бегущей строки
В заключении раздела рассмотрим связь элементов, каскадов с соответствующими параметрами изделия. Каскады усилителей низкой частоты можно соединять при...
-
Цель Работы - научиться использовать операции динамического выделения и освобождения памяти на примере работы с одномерными и двумерными массивами, а...
-
Описание исходных данных На текущий момент (в силу большой загрузки IT-отдела) не реализован доступ к серверу с ХД, маркетинговые данные выгружаются в...
-
Основные термины теории баз данных - БД (База данных) - совокупность специальным образом организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы...
-
Базы данных (БД) составляют в настоящее время основу компьютерного обеспечения информационных процессов, входящих практически во все сферы человеческой...
-
Для написания АИС использовались следующие языки программирования, программные средства и библиотеки: - Язык программирования PHP 5.4; -...
-
История - Характеристика, классификация и принцип работы центральных процессоров
История развития производства процессоров полностью соответствует истории развития технологии производства прочих электронных компонентов и схем. Первым...
-
Особенности процессора 486 - Архитектура и процессоры персональных компьютеров
Процессор 486 является представителем второго поколения 32-разрядных процессоров. Он сохраняет основные принципы архитектуры процессора 80386, а также...
-
Принципы работы DNS - Компьютерные сети
Рассмотрим схему подачи запроса серверу. Студент Стэнфордского университета с университетского компьютера пытается зайти на сайт воскресной школы мехмата...
-
Принципы работы служб прикладного уровня - Компьютерные сети
Сетевая служба - это набор функций, которые уровень выполняет для вышележащего уровня (например, коррекция ошибок). Набор свойств и функций, которыми...
-
Цель Работы - научиться использовать элемент управления ListBox а также основные методы класса СListBox. Использование возможности контроля правильности...
-
Цель Работы - изучить приемы создания и использования шаблонов классов. - Теоретические сведения Достаточно часто встречаются классы, объекты которых...
-
В рамках выпускной квалификационной работы была разработана автоматизированная информационная система, предназначенная как для автоматического, так и для...
-
Организация основной памяти - Проблема организации и хранения данных
Основная память в современных компьютерах представляет собой следующий уровень иерархии памяти. Основная память удовлетворяет запросы кэш-памяти и служит...
-
В настоящее время систем видеонаблюдения на рынке продается очень много, и обычно бывает очень сложно принять правильное решение, выбрать нужное решение....
-
Любой компьютер является электроприбором и представляет собой потенциальную угрозу. Поэтому при работе с компьютером следует соблюдать требования...
-
Для проверки соответствия требованиям ТЗ, была поставлена задача разработки 3-D модели корпуса Kyocera KD-PB1D79 при помощи системы AutoCAD. В этой части...
-
Как отмечалось, основной тенденцией интегральной микроэлектроники является повышение степени интеграции микросхем. Наряду с этим возрастает и...
-
Центральные процессоры - Характеристика, классификация и принцип работы центральных процессоров
Центральный процессор (ЦП, или центральное процессорное устройство -- ЦПУ; англ. central processing unit, CPU, дословно -- центральное обрабатывающее...
-
Описание схемы и принципа работы CD-ROM привода и оптической головки - CD-RW
CD-ROM драйв - это сложное электpонно-оптико-механическое устройство для считывания информации с лазерных дисков. Типичный драйв состоит из платы...
-
В течении года от команды разработчиков пришло 6 пакетов, содержащих изменения в ядре программы. Для каждого пакета составлялось в среднем от 1-ого до...
-
Ubuntu Mate является операционной системой [11], основанной на Debian GNU/Linux. Установка операционной системы заключается в записи на карту памяти...
-
Оптимизатор - Разработка программного средства, позволяющего оптимизировать SQL-скрипты
Задача оптимизатора в рамках данной дипломной работы - исправлять части SQL-кода, которые могут приводить к дополнительным тратам памяти и ресурсов. На...
-
Защита информации на бумажных (машинных) носителях и содержащейся в отходах и браке научной и производственной деятельности организации предусматривает...
-
Сеансовый уровень, Представительный уровень - Принципы построения открытых графических систем
Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет...
-
Сетевой уровень - Принципы построения открытых графических систем
Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать...
-
После обмена данными с АЦП происходит преобразование считанных данных в одно целое число, характеризующее уровень сигнала на входе АЦП. Т. к. АЦП имеет...
-
Отчет по выполненному заданию - Разработка учебной подсистемы учета кадров
В информационной среде одним из наиболее трудоемких, важных и ответственных этапов функционирования является формирование входных массивов на основании...
-
После устройств ограничения уровня входного сигнала необходимо этот сигнал уменьшить для того, чтобы он подходил под параметры АЦП. Это можно сделать...
-
1 Характеристика технологий xDSL - Разработка корпоративной сети на основе технологий xDSL
HDSL (High-bit-rate DSL) , или технология высокоскоростной цифровой абонентской линии, - это первенец семейства xDSL, разработанный в конце 80-х гг....
-
Представляет собой двухтактный импульсный преобразователь, силовыми ключами которого являются Q1 и Q2. При поочередном переключении этих транзисторов...
-
В клубе несколько команд (дети, юноши, дубль, основа). Каждая команда имеет своего тренера и базу. В каждой команде есть несколько футболистов разных...
-
Для разработки принципиальной электрической схемы, исходя из задания и выбранной элементной базы, составим структурную схему стенда, которая будет иметь...
-
Следующим этапом, когда документация найдена, источники изучены, а другие решения проанализированы, является реализация автоматизированной системы...
Принцип работы микросхемы динамических ОЗУ К565РУ3Г - Разработка блока динамического ОЗУ с мультиплексором кода адреса