Памети

1

T2.16.ПАМЕТИ

1.Общи сведения за паметите.

Операцията "запомняне" е важен въпрос в автоматиката и цифровата
техника. Отначало носителите на паметта са били релета, радиолампи,
феритни пръстени и дискретни кондензатори. След конструирането на
първите компютри става ясно, че освен бързина и надеждност са
необходими по-голям обем на паметта и миниатюрност.
Паметите които се използват в цифровите електронни схеми са
няколко типа. Електронните устройства които съдържат памет почти
винаги са изградени от цифрови електронни схеми. Па метите се
реализират лесно чрез цифрова технология и много трудно чрез аналогови
електронни схеми. В сложните електронни схеми от типа на компютрите
се използват както вътрешни така и външни запомнящи устройства. Затова
през последните две десетилетия важен раздел на цифровата техника са
полупроводниковите памети. За вътрешната памет най често се използват
полупроводникови памети в интегрално изпълнение. Извън компютрите
информацията се съхранява на външни запомнящи устройства –твърди
дискове, оптични дискове, флаш-памети. Освен това в централния
процесор на компютрите се използват и някои устройства за временно
съхранение на данни, като буферни тригери и регистри.
Според разположението си паметите биват:
• Вътрешни;
• Външни.
Според начина на използването си се подразделят на:
• Оперативна памет RАМ (Random Ассеs Меmогу). В нея може да се
прави запис, многократно четене, изтриване и наново запис, като всичко

2

това се извършва с команди отвън. При изключване на захранването
записаната информация безвъзвратно изчезва;
• Памет само за четене RОМ (Read Оnlу Меmогу). В нея може да се
прави запис от завода производител или в съответна лаборатория.
Четенето може да се извършва многократно, като при изключване на
захранването информацията се запазва.
Всеки един компютър разбира само от езика на "нулит е и
единиците". Във връзка с това за програмното управление често се използ-
ват термините хардуер (Нагdware) и софтуер (Software). Първият означава
машинната и електрическата част на компютъра и неговите периферни
устройства, или накратко — апаратното осигуряване. Софтуерът обхваща
всички видове компютърни програми (записани във вътрешната памет, на
дискети, на ленти и т.н.), което се нарича още програмно осигуряване.

2.Вътрешни памети.
2.1.Полупроводникови памети RAM.
2.1.1.Енергозависими RAM памети.

Полупроводниковите памети са цифрови схеми за запомняне на
двоична информация. Конкретният запомнящ елемент се нарича клетка.
Тя може да бъде изградена от различни компоненти, ка то най-
разпространените са – тригери, емитерен транзистор и запомнящ
кондензатор, MOS транзистори и др.
Един от типовете полупроводникова памет използвани в цифровата
техника е паметта с произволен достъп наречена RAM (Random Access
Memory). Това е памет, която може да се обучава. В резултат на това
обучение, наречено „запис” RAМ запомня информацията и може да я
възпроизвежда по всяко време. Нарича се още памет за четене и запис.
Полупроводниковите RAM се делят на:

3

• Статични;
• динамични.

2.1.1.1. Статични RAM памети.

Статичните запазват данните докато е включено захранването.
Динамичните RAM съхраняват данните във вид на електрически заряди в
МОS елементи. Зарядите се разреждат за много кратко време и трябва да
се възстановяват многократно за една секунда. Това изисква специални
схеми за възстановяване на зарядите. Динамичните памети са по-прости и
заемат по-малка площ върху силициевите чипове и могат да съдържат в
корпусите си и схемите за възстановяване на зарядите.
Най-простият носител на двоична информация е тригерът, и по--
точно — един от изходите му, който може да се намира в две логически
състояния. Затова първите памети в интегрално изпълнение са изграждани
със статични тригери. В една клетка може да се запомни или логическа
„0”, или логическа „1”, поради което се казва, че в една клетка може да се
запише 1 бит информация.
При използване на планарната технология за производство, клетките
са разположени в една равнина в шахматен ред, като образуват матрица.
Конкретизирането на дадена клетка става посредством нейния адрес, който
съответства на пресечната точка от хоризонтални и вертикални линии
(фиг.1.а). Използването на дадена клетка изисква не само избиране на
адреса, но са нужни поне още две операции: запис (Write) или четене
(Read). Следователно показаната на (фиг.1.а) матрица е опростена, като с
прекъсвана линия са означени поне още две електрически линии (за запис
и за четене), достигащи до всяка клетка.

Клетката може да бъде изг
транзистори. Една от възможните запомнящи клетки е показана на
(фиг.1.б), като хоризонталните и вертикалните проводници се наричат
ни. От тази фигура става ясно, че клетките са свързани в сложна мрежа,
като скоростта на използването им е особено важно. То
нареченото време на достъп
информация спрямо момента на подаване на адреса. Пр
памети времето на достъп е от 10 до 200
Освен обема, важен параметър на паметите е тяхната органи
която е свързана с начина на използването им. Наприме р, ако
организацията е (16 х
използва самостоятелно за запис и четене. Възможно
означение: (256 х 4), което означава, че клетките се адре
на групи по 4. Тази особеност е важна, защото правилно е да се използват
не само клетките, а и броят на групите.
В компютърната техника често се използва терминът
равна на битовете, които се обработват, пренасят и съхраня
Думата може да се състои от 8 ,16, 32 , 64 и т.н. бита.



Фиг.1.
Клетката може да бъде изградена от тригери с многоемитерни
транзистори. Една от възможните запомнящи клетки е показана на
, като хоризонталните и вертикалните проводници се наричат
От тази фигура става ясно, че клетките са свързани в сложна мрежа,
като скоростта на използването им е особено важно. Това се измерва с т
време на достъп, което е закъснението на изходната
информация спрямо момента на подаване на адреса. При съвременните
памети времето на достъп е от 10 до 200 ns.
Освен обема, важен параметър на паметите е тяхната органи
която е свързана с начина на използването им. Наприме р, ако
1), това означава, че всяка клетка
лзва самостоятелно за запис и четене. Възможно е обаче и следното
, което означава, че клетките се адресират и използват
на групи по 4. Тази особеност е важна, защото правилно е да се използват
не само клетките, а и броят на групите.
компютърната техника често се използва терминът
равна на битовете, които се обработват, пренасят и съхраня
Думата може да се състои от 8 ,16, 32 , 64 и т.н. бита.

4
радена от тригери с многоемитерни
транзистори. Една от възможните запомнящи клетки е показана на
, като хоризонталните и вертикалните проводници се наричат ши-
От тази фигура става ясно, че клетките са свързани в сложна мрежа,
ва се измерва с така
което е закъснението на изходната
и съвременните
Освен обема, важен параметър на паметите е тяхната организация,
която е свързана с начина на използването им. Наприме р, ако
клетка може да се
обаче и следното
сират и използват
на групи по 4. Тази особеност е важна, защото правилно е да се използват
компютърната техника често се използва терминът дума. Тя е
равна на битовете, които се обработват, пренасят и съхраняват заедно.

5

Адрес Бит D Бит С Бит B Бит А
Дума 1
Дума 2
Дума 3 0 0 1 1
Дума 4
Дума 5
Дума 6
Дума 7
Дума 8
Дума 9
Дума 10
Дума 11
Дума 12
Дума 13
Дума 14
Дума15
Дума 16

Фиг.2
На фиг.2 е показана полупроводникова памет с 64 позиции в които
могат да се записват „0” или „1”. 64 –те позиции са организирани в 16
групи, наречени думи. Всяка от 16 –думи съдържа 4 бита информация.
Тази памет е организирана като памет 16 x 4. Една 64 битова памет може
да бъде организирана и като памет 32 x 2; 64 x 1; 8 x 8. Записът е процес
на поставяне на нова информация, а четенето е процес на извличане на
информация от паметта. Информацията остава в паметта и след като бъде
прочетена.

6

Наименованието ”памет с произволен достъп” се определя от факта,
че може да се обърнем пряко към дума, например „3” или дума „15” и да се
прочете тяхното съдържание, т.е във всеки един момент може да се отиде
до мястото където е записана думата и да се прочете. Разположението в
паметта, например „3” се нарича адрес. В случая адресът на дума „3” е
0011.
RAM не може да се използува като постоянна памет, защото данните
в нея се загубват, когато се изключи захранването на ИС. Поради тази
загуба на данни RAM се нарича енергозависима памет. Енергозависимите
памети се използват за временно съхраняване на данни. Съществуват и
постоянни памети, които не губят данните си при изключване на
захранването. Такива памети се наричат енергонезависими. RAM се
използват там, където има нужда от временно съхраняване на данни като
памети на:
• Калкулатори;
• буферни памети;
• оперативна памет на компютрите.

7

Фиг.3
На (фиг.3) е показана подобна 64-битова памет. В нея могат да се
съхраняват 16 думи по 4 бита. Таблицата на истинност е показана на
(фиг.4).
Режим на работа ВХОДОВЕ Състояние на изходите
МЕММММ Е МММММ
Запис L L Инвертирани входни данни
Четене L H Инвертирано съдържание на
избрания адрес
Забрана за запис
и четене
H L Инвертирани входни данни
Блокиране H H Високо ниво на всички изходи

L-ниско логическо ниво
H-високо логическо ниво
Фиг.4.
Входът за избор на паметта МЕММММ (Мемory Enable –разрешаване на
достъп до паметта ) за четене или запис. Чертата над входа означава, че той
е достъпен при ниско ниво. Четирите бита на входовете за данни (D1-D4)
се записват в адреса определен от информацията на адресните входове
(А3-А0). Ако трябва да се запише числото 0110 в думата с адрес „3”, на
адресните входове трябва да се подадат логическите нива А3=0; А2=0;
А1=1 и А0=1 т.е двоичното число 0011. На входовете за данни трябва да се
подадат данните, които трябва да се запишат. За да се запише числото
0110, на вход А трябва да се подаде „0”, на В-„1”, на С-„1” и на D-„0”.
След това на входа WEМММММ (Write Enable-разрешение за запис ) трябва да се
подаде ниско ниво. И накрая на входа МЕММММ трябва да се подаде ниско ниво.
Данните ще се запишат в адрес „3” на паметта.

8

За прочитане на съдържанието на думата от паметта с адрес „3”, е
необходимо първо на адресните входове да се подаде двоично 0011
(десетично 3), и за да се зададе режим на четене, трябва да се зададе
високо ниво на входа WEМММММ. Нивото на входа МЕММММ трябва да бъде ниско.
Тогава на изходите за данни ще се появи 1001. Това е инвертираното
съдържание на адрес „3” от паметта. За да се получи действителната
стойност на числото, на изходите за данни се поставят инвертори.
Нивата на входовете от последните два реда на таблицата на
истинност забраняват и четенето и записа. Когато на двата входа WEМММММ и МЕМММММ
има високо ниво, на всички изходи има високо ниво. Когато нивото на МЕММММ
е високо, а на WEМММММ е ниско, на изходите се появяват инвертираните нива на
входовете, без да се извършва запис или четене. Тъй като изводите са с
отворен колектор, между всеки изход и (+5V) е необходимо да се включват
задаващи резистори.

2.1.2.2.Динамична памет (DRАМ).

Броят на клетките в един чип е огромен и затова обемът на паметта
вече се измерва не в битове, а в килобайтове, мегабайтове, гигабайтове,
терабайтове (1 к = 1000; 1 К = 1024; 1 М = 10
М
).

Тези постижения са
резултат на използване на МOS - технологията и затова се наричат още
МОS - памети. Особеното при тях е, че запомнящият кондензатор има
нищожен капацитет и зарядът му трябва периодично да се опреснява. Това
опресняване се реализира от отделна система, вградена в същия кристал и
именно затова тази памет се нарича динамична.
Съществуват различни видове динамична памет, като тук ще
разгледаме една от най-разпространените. На (фиг.5.a) е показана една
запомняща клетка от типа DRАМ. Тя се състои от един МOS-транзистор,
който работи в ключов режим, и от един МO