Статикалық және динамикалық есте сақтаушы құрылғылары

Статикалық  және динамикалық есте сақтаушы құрылғылары

Статикалық ЕСҚ-лар, сірә, МП жүйелерінің ең кеңінен таралған жады түрі. Статикалық ЕСҚ-лардың көбі МТШӨ-технологиясының негізінде іске асырылада, бірақ биполярлық тәсімдер негізінде де жасалған статикалық ЕСҚ-лар да бар. Бұл бөлімде МТШӨ мен биполярлық ЕСҚ-лардың құрастырылу тәсілдері және жадының интегралдық тәсімдерінің әдеттегі ұйымдастырылуы қысқаша қарастырылады.

4.1-ші суретте биполярлық жады ұясының оңайлатылған тәсімі көрсетілген. Бұндай ұяда ақпараттың 1 БИТ-і сақталады. Ұя көп эмиттерлі транзистор-транзисторлы қисындық (ТТҚ) технологиясының қолданылуымен іске асырылған. Тәсімнен көретініміз - жады ұясы дегеніміздің өзі, әдеттегі триггер. Бұл триггер не "1" күйіне, немесе "0" (бастапқы қалпына келтіру, қалыптау) күйіне қойыла алады. Егер триггер "1"-ге қойылған болса, бұл мән осы триггерде қалыптау немесе қоректендіру көзінің өшуі орындалғанға дейін сақталады.

7.1-сурет. Биполярлық транзисторлар  негізіндегі жады ұясы.

(Триггерді құру  үшін екі көпэмиттерлі транзисторлар кері байланыспен қамтылған. Триггерді "1"  және қалыптау күйлеріне келтіруді сәйкесті эмиттерлерге дүңгірлерді түсірумен іске асырылады. Ұяға сұранған кезде таңдау жолының бойымен деңгейі мүмкін бола алатын төмен импедансты шығыс дүңгірі пайда болады.)

Оcы тәрізді жады ұялары жатық және бағаналық жолдарының бойымен орналастырылып матрица  құрылымына біріктіріледі. Көлемі 4096 БИТ  әдеттегі жады кристаллы үшін ұялардың осындай ұйымдастырылуы, мысалы 4.2-суретте  келтірілген. Осы сияқты құрылымдық тәсімдер биполярлық пен МТШӨ-құрылымдар негізінде жасалған статикалық жады үшін қандай болса, динамикалық жады үшін де сондай болады, яғни бірдей.

7.2-сурет. Көлемі 4096 жадының  жатық және бағаналық жолдары-рының  бойымен адрестелуі.

/Әрбір ұяның кірістері болады. Олардың көмегімен сәйкесті жатық пен бағаналық жолдарға дүңірлерді беру арқылы ұяны таңдап алу іске асырылады. Деректерді енгізу мен шығару жолдары барлық ұялармен жалғанған./

Әрбір кристалл (интегралдық тәсім) жатық пен  бағаналық бейнышандағыштарға келіп жалғанатын 12 адрестік жолдармен (А0 – А11) қамтамасыздандырылған. А0-А5 - бірінші адрестік жолдар, алты адрес разрядтарын 64 бағаналық қатарлардың біреуін көрсететін дүңгірге түрлендіретін бағаналық жолдың бейнышандағышына келіп түседі. Жатық жолдың бейнышандағышы қалған алты адрес разрядтарын 64 жатық жолдардың біреуін көрсететін дүңгірге түрлендіреді. Таң қиылысқан жерінде болады. Арифметикалық оңай есептеу не бары

64x64 = 4096 жолдардың түйіскен  жерлері (қиылысу нүктелері) болатынын көрсетеді. Сонымен, қарастырылған адрастеу әдісі кристалл бетіндегі 4096 жады ұяларының біреуін таңдап алуға мүмкіндік береді. Ұя таңдалып алынғаннан кейін оның ішіне ақпаратты жазуға немесе оны ұя ішінен оқып алуға болады.

4.3-суретте статикалық  МТШӨ-жады ұясының оңайлатылған тәсімі келтірілген. Шын мәнінде бұл тәсім де триггер болып табылады. МТШӨ-құрылымдарының негізінде жиналатнн құрылғылардың көбіндегіндей, жүктемелік кедергілер ретінде бұл жерде тұрақты ығысқан тиектері болатын МТШӨ-транзисторлар пайдаланылады. Ұя ішіне ақпаратты енгізіп шығара алу үшін де, тағы да МТШӨ транзистордың бір жұбы қызымет етеді.

Биполярлық  жады ұясындағыдай статикалық МТШӨ-жады ұясындағы екілік ақпаратты сақтап қалу екі қисындық элементтер арасындағы айқасқан кері байланыстардың арқасында  қамтамасыздандырылады. Ұя ішіндегі "1" немоее "0" деген мән, оған қоректендіру кернеуі түсіріліп тұрғанынша сақтальш тұрады.

7.3-сурет, МТШӨ-транзисторлар  негізіндегі статикалық жадының  ұясы.

7.4-сурет. МТШӨ-транзисторлар  негізіндегі динамикалық жадының  ұясы.

(Бұл конденсатор  зарядталғанда ұя ішінде "1" сақталады, заряд жоғында - "0" болады.)

7.4-суретте көрсетілген   динамикалық МТШӨ-жадының ұясы  едәуір оңай. Статикалық жады  ұясының ішіндегі транзисторлардың  санынан екі есе кем санымен  дәл сол бернелер іске асырылған.  Сірә, динамикалық жадының интегралдық  тәсімі, кристалл өлшемдері бірдей  болғанның өзінде де, статикалық жадыға қарағанда БИТ санын екі есе көп бақтай алады.

МТШӨ-жадының ұясы динамикалық  болғанда триггерлер түрінде құрылмайды. Тәсімде көрсетілген конденсатор  МТШӨ-транзисторының кіріс сыйымдылығы  болып табылады. Осы шағын сыйымдылық динамикалық МТШӨ-жадының ұясында есте сақтаушы мүшеліктің ролін атқарады. Екілік ақпараттың бірлігін ("1"-лігін) сақтау, қисындық "1"-ге сәйкесті болатын сыйымдылықтың зарядын бірнеше миллисекунд аралығында ұстап тұру жолымен іске асырылады. Бұл уақыттың өтуімен деректердің ұя ішіне қайта жазылуы орындалуы тиіс. Конденсаторда зарядтың жоқ болуы қисындық "0"-дің сақталуына сәйкесті.

Динамикалық жадының ұясына деректердің қайта жазылуы деректердің регенерациясы (қалпына келтірілуі) деп аталады. Динамикалық жады ұясының регенерациясы оран әрбір сұранған кезде орындалады. Бірақ МП жүйе жадысының әдеттегі жұмыс істеу қарқынында бұндай регенерация жады ішіндегі ақпарат БИТ-терінің барлырының сақтырына кепіл болмайды. МП, мысалы, уақыттық кідіртуді өндіру үшін арналған қарапайым дүркінді орындауына бірнеше миллисекундтан асатын уақытты жұмсауы мүмкін, және, сонымен қатар, жады ұяларының бәрімен пайдаланбай, тек бірнешесін ғана іске қосуы мүмкін. Бұл уақыт аралықта барлық басқа жады сөздері регенерацияға шалдықпайды.

Осы себептен динамикалық  МТШӨ-жады құрылғылары қисындық регенерация тәсімі делінетін тәсімдермен жабдықтандырылады. Бұл тәсім миллисекундтың бірнеше ондық үлесі сайын әрбір бараналық жолға (автоматты) түрде сұрануды іске асырады. Динамикалық ЕСҚ бағаналық жолға сұранудың өзі осы жолдың барлық ұяларында ақпараттық регенерациялануын, яғни қайта қалпына келуін қамтамасыз ететіндей қылып құрылады. Регенерацияланудың қисындық тәсімінің жұмысы МП-нің басқа әрекеттерімен үйлестірілуі тиісті. Егер МП, мысалы, жады ішінде регенерация жүріп жатқанда оған сұрануға тырысса, онда регенерациялау тәсімі артықшлық жағдайды (приоритетті) нақ МП-ге беруі тиісті.