Постоянные запоминающие устройства

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) являются универсальными комбинационными устройствами. Они могут осуществлять произвольное преобразование двоичных кодов. Функциональная схема ПЗУ содержит полный n-разрядный дешифратор и матрицу логических сумм, кодирующую выходные сигналы. Функциональная схема простейшего ПЗУ имеет вид:

Элементы ИЛИ используемые в этой схеме рассматривают логическое состояние свободного, то есть никуда не подключенного входа элемента, как ложное. Таким свойством обладают, например диодные ДТЛ элементы ИЛИ. Каждый из вертикальных проводников (00, 01, 10, 11), подключенных к выходам дешифратора, образуют здесь совместно с выходными проводниками элемента ИЛИ так называемую ячейку памяти. Входной код, устанавливающий уровень “1” на вертикальном проводнике ячейки называется адресом этой ячейки, а входы A1, A0 — адресными входами.

Адрес представляет собой по сути дела двоичный номер ячейки внутри данного ПЗУ. Поэтому число ячеек ПЗУ N и число разрядов адреса n, оказываются связанными соотношением:

При подаче на ПЗУ адреса какой-либо ячейки, оно выдаст на выходы данных двоичный код записанный (запомненный) в этой ячейке. Запись в рассматриваемое ПЗУ осуществляется путем электрического соединения вертикальных и горизонтальных проводников в матрицы логических сумм.

Существенно, что каждый горизонтальный проводник может иметь только одно соединение с вертикальными проводниками. Поэтому число входных элементов ИЛИ в точности равно числу ячеек ПЗУ.

Пусть в нашем случае в ячейки 00, 01 и 11 записаны коды 0000, а в ячейку 10 записан код 1100. Основной характеристикой ПЗУ является его информационная емкость. Она измеряется числом бит хранящейся информации.

Часто эту емкость представляют в виде произведения ячеек ПЗУ на разрядность этой ячейки. Например, в нашем случае М=4×4 бит. Реальные ПЗУ имеют сотни и тысячи ячеек памяти. Поэтому их информационные емкости могут выглядеть следующим образом:

М= 512×4 бит;

М=2048×8 бит.

Емкость ПЗУ с восьмиразрядными ячейками часто измеряют в байтах. Используются и более крупные единицы измерения информационной емкости:

1К=1 килобайт = 1024 байт;

1М=1 мегабайт = 1024 Кбайт;

1Г=1 гигабайт = 1024 Мбайт.

Приставки кило-, мега-, гига- используются тут условно, так как число 1024₁₀=2¹⁰≈1000.

Серийно выпускаются микросхемы ПЗУ следующих видов:

1. масочные (от слова маска);

2. однократно программируемые пользователем;

3. перепрограммируемые со стиранием информации ультрафиолетовым облучением кристалла;

4. перепрограммируемые со стиранием информации электрическим сигналом. В этом классе ПЗУ сейчас широко используется, так называемая Flash-память.

Под стиранием здесь понимается подготовка ПЗУ к записи новой информации, а под программированием сама запись.

В масочные ПЗУ информация заносится на заводе в процессе изготовления. Изменить эту информацию нельзя.

Однократно программируемое ПЗУ может запрограммировать сам пользователь с помощью специальной установки — программатора. Изменить эту информацию и заменить ее другой нельзя.

Перепрограммируемые ПЗУ пользователь может программировать неоднократно, предварительно стирая ранее записанную туда информацию.

На функциональных схемах ПЗУ обозначают следующим образом:

Коды программируемых ПЗУ:

ROM — однократно программируемые;

EPROM — с ультрафиолетовым стиранием;

EEPROM — с электрическим стиранием.

Масочные ПЗУ являются основой большинства серийных микросхем преобразователей кода. Имеются, например преобразователи из двоичного кода в двоично-десятичный, преобразователи из двоично-десятичного в семисегментный и тому подобные.

На схемах преобразователи кодов изображают следующим образом:

Программируемые ПЗУ часто используют в качестве программного носителя в микро ЭВМ и микропроцессорных контроллерах. Кроме того, такие ПЗУ — удобная основа для создания произвольных комбинационных устройств.

Для реализации комбинационного устройства достаточно просто записать в подходящее ПЗУ требуемую таблицу истинности.