10.1. Общая организация памяти

Память вычислительной системы обычно состоит из одной или нескольких печатных плат, которые подключены к системной шине. На каждой плате на­ходится модуль, адресуемый старшими битами шины адреса. Как показано на рис. 10. J, в большинстве систем имеются модули ПЗУ и ЗУПВ. Однако следует указать, что в малых системах типа контроллеров могут быть только ПЗУ, а сама память находится на той же печатной плате (и даже в одной и той же микросхеме), что и процессор.

Рис 101Общая организация памяти

Рис 102Типичный модуль памяти

Общий вид модуля памяти представлен на рис 102 В его состав входят интерфейс и набор микросхем памяти, каждая из которых содержит массив запоминающих элементов; запоминающий элемент может хранить 1 бит К элементам в микросхеме можно обращаться отдельно или группами, но в любом случае соблюдаются следующие отношения

I оворт чго микросхема памяти имеет организацию М х Л", если она со­держит М групп из N элементов, а модуль имеет организацию К х L, если он содержит К слов длиной / бит каждое Для иллюстрации введенных опреде­лении на рис 10 3 приведены несколько модулей, реализованных на основе типичных микросхем памяти

Важнейшими критериями при проектировании памяти являются сгои мость емко^гь быстродействие потребление энергии, надежность, энергояе-зависимость и возможности доступа

Стоимость модуля обычно складывается из двух компонент, одна из ко­торых не зависит oi размера модуля и называется накладными расходами, а вторая пропорциональна размеру и называется инкрементнои стоимостью Накладные расходы в основном связаны с электроникой обрамления, а ин-кременгная стоимость соотносится со стоимостью микросхем Обе компо­ненты зависят от числа контактных соединений и сложности печатной платы Следовательно, микросхемы с большей емкостью требуют меньше служеб­ных приборов и обеспечивают выигрыш в стоимости Так как накладные рас­ходы почти не зависят от емкости модуля, но должны учитываться в каждом модуле, предпочтительнее реализовать память заданной емкости, используя минимум модулей Еще одним фактором, учитываемым в накладных расхо­дах, является стоимость блока питания Чем меньше число напряжений пита­ния, тем менее сложной становится разработка блока питания и платы

Быстродействие памяти характеризуется временем обращения (или досту­па) , которое определяется как временной интервал от момента поступления

Рис 103Типичные массивы микросхем памяти

стабильных оиналов адреса до получения рыходчык даннь \ Время oupduc ния зависит от mhoihx факторов и даже связано ^ емконют микросхемы Для быстродействующих транзисторов приходиия отводил» большую пло­щадь кристалла, что уменьшает чисто запоминающих элеманюв Кроме тою, быстродействующие микросхемы, коюрьк '•>l пьч ^роизвот.я^я iu бип» лярнои технологии, оказываются боле< дорогими v nq юемкими

Потребляемая энергия очень •ражш для уИ^гем когорые ин^Да дол/к ч. работать oi аккумуляторов или ^олрс ти\ элементов (например, и космь ческих объектах). Определяющим фактором для потребляемой каждым Jd" поминающим элементом энергии явпяется применяемая технология. Наибо­лее часто память с минимальным потреблением энергии производится по КМОП-технологии. Основной ее недостаток связан с увеличением тощади кристалла для каждого запоминающего элемента, что уменьшает емкое! ь микросхемы. К сожалению, потребляемая энергия и быс1ро действие связаны пропорциональной зависимостью, поэтому оптимизировагь оба п-и показате­ля сложно и дорого. Сейчас наиболее хороший компромисс между быстро­действием, потреблением энергии и емкостью обеспечивает высококачествен­ная МОП-технология

Поскольку надежность микросхем после их тщательною контроля до­вольно высока, надежность модуля сильно зависит от числа паяных соедине­ний и сложности платы. Следовательно, при уменьшении общего числа кон­тактов надежность модуля увеличивается, что дополнительно стимулирует минимизацию числа микросхем в модуле.

Энергонезависимость и возможности доступа во многом определяются условиями применения. Если применение не требует энергонезависимости, нет никаких причин обеспечивать ее. Когда же требуется энергонезависимое ЗУПВ, приходится использовать ферритовую память, а для полупроводнико­вой памяти вводить резервное питание По возможности следует как можно шире применять ПЗУ как наименее дорогие, энергонезависимые, надежные и помехоустойчивые устройства, обладающие высокой плотностью упаковки