Основы информатики 2 2 (стр. 3 из 12)
Практически это означает, что адрес такой ячейки памяти должен содержать k нулей в мл. битах А = А31А30…Аk-100000…, Аi = {0,1}.
11. Ассоциативная память
Являются безадресными. Поиск инф. в запоминающем массиве таких ЗУ осущ. не по адресу, а по содержанию – ассоциативному признаку. Исп. код ассоц. признака.
Для того, чтобы при поиске инф. в ассоц. ЗУ анализировать не все биты хранящихся в таких ячейках слов, а лишь выбранные биты слова исп. код маски.В этом бите 1 указаны в тех битах, где инф. будет исп. при ассоц. поиске и 0 в тех битах, кот. не исп. Структура ассоц. ЗУ:
РгАП – регистр ассоц. признака, исп. для его врем. хранения.
РгМ – регистр маски.
ЗМ – запоминающий массив.
РгИ – исп. для времен. хранения инф. в качестве буфера при записи и считыв. из ЗУ.
КС – комбинационная схема, обесп. сравнение ячеек ЗМ, РгАП, РгМ.
РгС – регистр совпадений. Разрядность этого регистра равна кол-ву ячеек памяти ЗМ. Номер любого бита РгС совпадает с номером ячейки памяти ЗМ.
РС – схема формирования р-та ассоц. признака. Он формируется в виде кода ai ={0,1}, a0 a1 a2. Если код равен 100, то в ЗУ отсутствуют ячейки памяти, удовлетв. ассоц. признаку. Если 010-есть только одна ячейка, 001 – более одной ячейки.
Есть доп. разряд , кот. исп. для указания занятости ячейки. 0 -не занята, 1 – занята.
При считывании инф. в РгАМ и РгМ предварительно заносятся коды АП и маски.
Содержимое РгАП и РгМ совместно с содержимым ячеек ЗМ поступает на входы КС, где формируется N – разрядный код, записываемый в РгС. 1 в этом коде стоятв тех битах, номера к-рых совпадают с номерами ячеек ЗМ, для к-рых имело место совпадение по АП.
ФС использует код, поступающий из РгС, формирует рез-т ассоц. поиска a0 a1 a2. Если оказывается, что a0=1, то считывание отменяется. Если a1=1, то содержимое ячейки памяти переносится в РгИ и выставляется на шину инф. выходную.
При записи инф. предварительно осущ. поиск свободных ячеек памяти, для этого в РгАП загружается код 111…1110 – бит занятости. В РгМ загружается 000…0001. Осущ. ассоц. поиска в р-те которого определяется наличие ячеек ЗМ. если a1=1, то инф. , предварит. занесенная в РгИ с Шивх, переносится в свободную ячейку памяти и ее служебный бит уст. в 1. Если есть несколько свободных ячеек, то инф. заносится в свободную ячейку с наименьшим номером. Особенностью ассоц. ЗУ явл. возможность совместить поиск инф. и ее обработку.
12. Стековая память
Стековые ЗУ являются безадресными. ЗМ этих ЗУ состоит из ячеек памяти, связанных между собой разрядными линиями. Это позволяет сдвигать информацию из одной ячейки памяти в другую. Доступ к информации в стековых ЗУ осуществляется через ячейку ЗМ, называемую вершиной стека.
При записи информации, поступающей по Шивх, она заносится в вершину стека. При этом информация, записанная ранее, сдвигается вглубь стека.
При считывании информации информация поступает на Шивых из вершины стека. В том случае, если считывание информации происходит без разрушения, информация, занесенная в вершину стека, теряется, а содержимое соседних ячеек памяти перемещается в ячейки с меньшими номерами.
Стековые ЗУ снабжаются счетчиком стека СчСт, в к-ом хранится код, указывающий заполнение стека. Если стек не заполнен – 0, если заполнен – N-1.
13. Динамические ЗУ со структурой 2D
ЗМ строятся из запоминающих элементов, способных хранить один бит информации. Каждый такой элемент имеет входы, сигналы на которых обеспечивают выборку элемента при обращении к памяти. Эти входы подключаются к адресным линиям. Каждый ЗЭ имеет входы, через которые осуществляется запись информации и выходы, через которые информация считывается. Эти выходы и входы подключаются к так называемым разрядным линиям. Совокупность адресных и разрядных линий называется линиями выборки. В зависимости от количества адресных и разрядных линий ЗМ памяти может иметь двухмерную, трехмерную или промежуточную структуру. Если ЗМ организован в виде двухмерной структуры, то она называется 2D, 3D, 2,5D соответственно.
Наиболее широко в ЗУ используется 2D и 3D. В современных ЭВМ в качестве элементов ЗМ используется схемы на полупроводниковых транзисторах.
В ЗМ со структурой 2D представляет собой плоскую матрицу, строки которой образуются разрядными, а столбцы адресными линиями (см.рис.).
В соответствии с кодом адреса, поступившим на дешифратор, формируется сигнал выборки ячейки в ЗМ.
Считывание информации осуществляется по разрядным линиям через усилители считывания УсСч, запись – по разрядным линиям через УсЗ. Управление записью и считыванием осуществляется с помощью сигналов запись и считывание.
В современных ЭВМ используются ЗЭ, которые допускают объединение входных и выходных разрядных линий. Такие структуры называются структурными 2D-M.
14. Запоминающий элемент динамических ЗУ (схема, работа)
В качестве ЗЭ используются схемы на МОП транзисторах, хранение информации, в которых осуществляется за счет заряда конденсатора. Если конденсатор заряжен в ЗЭ записана единица, и наоборот.
Для работы таких ЗУ требуется периодическая подзарядки конденсаторов, иначе информация будет потеряна. По этой причине ЗУ такого типа называются динамическими, а память DRAM. Процесс восстановления информации в DRAM осуществляется путем разряда конденсатора, при этом содержимое строки ЗМ записывается в буфер, реализованных на статических триггерах, из которого считанная информация передается на выходную информационную шину. После считывания содержимое буфера вновь переписывается в строку ЗМ, из которой оно было выбрано.
Схема запоминающего элемента в DRAM показана на рис. :
Для хранения информации в данном ЗЭ используется входная емкость L МОП транзистора VT3. Если эта емкость заряжена в этом ЗЭ логическая единица и наоборот. Паразитная емкость разряженной линии ij Су используется в качестве временного источника питания при считывании информации из ЗЭ.
Считывание информации из ЗЭ осуществляется следующим образом : на затвор VT4 подается сигнал R высокого уровня, который обеспечивает отпирание VT4и подзаряд Су.
Затем на адресную линию i поступает сигнал выборки с дешифраторов, величина которого при считывании такая, что обеспечивается отпирание VT2, но не может открыть VT1. Если в ЗЭ конденсатор С заряжен (хранится 1), то транзистор VT3 открыт и Су разряжается через открытые VT2 и VT3, фиксируя на разрядной линии j низкий уровень напряжения (логического 0). Если С разряжен (в ячейке 0), то VT3 закрыт и разряд Су не происходит, что обеспечивает на j высокий уровень напряжения (свидетельствует о том, что в ЗЭ хранится ), т.е. считывание информации из ЗЭ осуществляется в инверсном виде. Состояние разрядной линии j при считывании записывается в соответствующий разряд буферного ЗУ, реализованного на статических триггерах, откуда затем передается устройству, запросившему информацию в ЗУ. После считывания информации требуется восстановление и в динамическом ЗЭ, для этого информация перезаписывается из статического буфера в ячейку DRAM, из которой она была выбрана.
При записи на информации на адресную линию i подается сигнал, уровень которого достаточен для отпирания VT1. VT1 открывается и подключается. Конденсатор С к разрядной линии j, что обеспечивает заряд конденсатора С до уровня напряжения, действующего на этой линии (если на j единица – С получает заряд и наоборот).
Т.к. в рассмотренных ЗУ требуется подзарядка конденсаторов, следующее считывание информации , после данного возможно только через определенный промежуток времени, необходимый для перезарядки конденсатора. Этот промежуток времени занимает 80%-90% от времени обращения к таким ЗУ. Поэтому DRAM обладает меньшим быстродействием чем SRAM. В современны компьютерах время обращения к DRAM – 60-100нc.
В адресных ЗУ со структурой 2D используется мультиплексирование адреса. Для этого код адреса разбивается на 2 части.
код строк
код столбцов
В начале в ЗУ передаются старшие биты адреса (адрес строки), которые сопровождаются сигналом RAS. После чего передаются младшие биты адреса, которые сопровождаются сигналом CAS. Использование мультиплексирования позволяет уменьшить количество выводов БИС памяти. Кроме того удобно для страничной организации памяти. Для увеличения быстродействия DRAM в современных компьютерах используются методы чередования адресов, страничной выборки и пакетной выборки.
Метод чередования адресов заключается в том, что адресное пространство разбивается на отдельные части ( банки ). Обращение к банкам осуществляется поочередно. При считывании информации из данного банка одновременно осуществляется регенерация информации в других банках. Это снижает влияние процесса перезарядки на быстродействие DRAM.
Метод страничного доступа заключается в том, что если информация считывается с одной и той же страницы, т.е. старшие биты адреса для всех единиц считываемой информации одинаковы при обращении к памяти сигнал RAS не используется, а передаются лишь младшие биты, сопровождаемые сигналом CAS.
Метод пакетного доступа заключен в том, что при каждом обращении к памяти считывается не одна единица информации, а несколько, расположенных рядом.
15. Статические ЗУ со структурой 3D (организация запоминающего массива, функционирование)
В этом ЗУ для ЗЭ используется не 1 адресная линия, а 2, сигналы по которой связаны между собой конъюнктивно. Значит, такой ЗЭ будет выбран в ЗМ, если на обоих входах выборки будет лог.1.
Данная память имеет 3х мерную структуру. В этом ЗУ для каждого разряда двойного слова представляют собой плоскую матрицу в строках и столбцах которой стоят элементы.