10. Полупроводниковая память

В наиболее общем смысле слово память (запоминающее устройство) озна­чает любое устройство, которое хранит информацию для дальнейшего исполь­зования. При таком определении память компьютера можно разделить на два класса. Один класс относится к той части компьютера, которая хранит коман­ды и данные, обрабатываемые в текущее время, т. е. к той части, к которой процессор может обращаться непосредственно. Другой класс состоит из средств, которые могут хранить информацию, но эту информацию необходи­мо передавать в память первого класса, прежде чем к ней может обращаться процессор. В данной книге компоненты из первого класса называются основ­ной памятью (или просто памятью), а компоненты второго класса — массо­вой (внешней) памятью. Глава 10 посвящена основной памяти и ее интерфей­су с системной шиной.

Основная память состоит из групп бит, называемых байтами и словами, которые адресуются как целое. До сих пор термин "слово" относился к про­цессору и обозначал число бит, которое одновременно передается по шине данных и обрабатывается процессором. Однако разработчики памяти пони­мают под термином "слово" наименьшую группу бит, которая ассоциируется с адресом. В системах на базе микропроцессоров 8086/8088 такими группа­ми являются 8-битные байты. Следовательно, при рассмотрении памяти мы часто будем пользоваться термином "слово" в том контексте, где ранее фи­гурировал термин "байт". Если же может возникнуть путаница, мы будем го­ворить "слово памяти" и "слово процессора". Число бит в слове памяти на­зывается его длиной (например, длина слова памяти микропроцессоров 8086/8088 равна 8).

Одной из важных характеристик памяти является ее способность сохра­нять или не сохранять содержимое при выключении питания. Память, сохра­няющая свое содержимое, называется энергонезависимой, а не сохраняю­щая — энергозависимой. Данная характеристика особенно важна для памя­ти, в которой хранятся команды. Если эта память является энергозависимой, то да Kf 14.1 лр<ц хов^смениых дыключсниях пииния команды и»,"езаюг и память необходимо за1ружать при каждом включении компьютера

Другая вдлоыя харакгерисгика завист от способов обращения к памяти Если ш памяти можно только считывать, она называется постоянным запо­минающим устройством (ПЗУ или K()\f), но если память попускает считыва­ние и запись orf 1 называегся намят», си считыванием и записью Ирошвоаь ныЬ ()r\i\n (ичи произьольнау ^ъпорко} о-шо^тся к памяти, в которой к люиои y'lUiKs. можно обратиться j>& один и ют же временной интервал; при пос^едоеашгьном доступе к ячейкам можно обращаться по порядку (напри­мер на ленте). Основная память всех современных компьютеров допускает произвольный доступ; однако применительно к основной памяти термин "произвольная выборка" исторически используется как синоним считыва­ния/записи и память со считыванием/ записью называется запоминающим устройством с произвольной выборкой (ЗУПВ или RAM} Таким образом, имеются два типа основной памяги - ПЗУ и ЗУПВ

Наиболее распространенным видом энергонезависимой памяти со считы­ванием/записью является память на ферритовых сердечниках (или, короче, ферритовая память), состоящая из небольших кольцевых магнитов. Энерго­зависимая память со считыванием/записью обычно реализуется на полупро­водниковых микросхемах. Хотя ферритовая память и является энергонеза­висимой, она требует громоздкой электроники обрамления и оказывается сравнительно дорогой. Поэтому в большинстве микросистем применяется полупроводниковая память, а для хранения информации при выключении питания предусматривается внешняя память или память с резервным пита­нием. Энергонезависимые ПЗУ также реализуются на полупроводниковых микросхемах. Из-за отсутствия схем записи ПЗУ наиболее просты для проек­тирования. В них часто хранятся настраивающие загрузчики, так что систему можно включить, не выполняя инициализацию вручную. Но, разумеется, ПЗУ можно использовагь только для хранения данных и программ, которые ни­когда не изменяются. Так как ферритовая память редко применяется в ми­кропроцессорных системах, она в данной книге не рассматривается.

Глава начинается с обсуждения общей организации памяти. В § 10.2 и 10 3 рассматриваю гся два вида полупроводниковых ЗУПВ — статические и дина­мические; § 10.4 посвящен проектированию резервного питания для энерго­зависимой памяти, наличие которого превращает ее в энергонезависимую;