Электронные схемы постоянной памяти

Модули памяти, в которых записанную информацию изменить нельзя средствами самой системы, использующей эти модули, называются постоянными ЗУ.

Процесс занесения информации в ПЗУ называют программированием ПЗУ. По способу программирования ПЗУ делятся на следующие три основных типа:

- программируемые в процессе изготовления;

- однократно программируемые у заказчика;

- программируемые у заказчика с возможностью стирания и перепрограммирования.

Постоянная память, программируемая у заказчика

В качестве ячеек памяти наибольшее распространение получили плавкие перемычки, которые можно избирательно пережечь с помощью внешнего источника тока достаточной силы. Такой модуль может находится в одном из двух режимов: чтение и программирование. Режим определяется значением питающего напряжения Vcc. В режиме чтения Vcc имеет нормальное значение +5B; в режиме программирования Vcc поднимается до 10В. К линии питания Vcc подключена пороговая схема, которая вырабатывает сигнал «режим чтения», равный «1» когда Vcc<7,5В. Этот сигнал вместе с внешним сигналом «выборка модуля» используется как разрешающий и для выборки линии строк, и для линии выходных данных.

Рис.11.6

Если плавкая перемычка на пересечении столбца и выбранной строки цела ,на линии данных в столбце будет низкий уровень (логический 0); в противном случае – через резистор – высокий («1»). Линия данных в столбце подключена к линии «выходные данные» через тристабильный формирователь. Он управляется сигналом «разрешение выхода», являющимся функцией И от сигналов «выборка модуля» и «режим чтения».

В режиме программирования Vcc поднимается до 10В. При этом сигнал «режим чтения» становится равным «0» и блокирует выдачу данных формирователем DD5. Кроме того потенциал на линиях невыбранных строк поднимается до 10В, т.к. вентили DD2, работающие на линии, питаются от Vcc.

Чтобы «пережечь» перемычку, задаётся нужный адрес, активизируется линия выборки модуля, дающая разрешение для выборки строк, и за тем от источника тока подаётся ток »65мА на нужную линию выходные данные. Этот ток проходит через управляемый напряжением ключ управления и пережигает выбранную перемычку.

Перепрограммируемая постоянная память

Постоянные ЗУ, которые можно программировать, стирать и программировать заново, называют перепрограммируемыми (ППЗУ).

В ЗУ используются элементы коммутации, которые можно устанавливать в одно, например замкнутое, состояние избирательно, а в другое, например разомкнутое, коллективно. Программирование таких ЗУ сводится сначала к коллективной установке всех «перемычек» в одно состояние, что равносильно стиранию ранее записанной информации, и последующей поочередной установке нужных перемычек в другое состояние.

Примером элемента коммутации ППЗУ служат специальные МОП-транзисторы с изолированным затвором (рис. 11.7).

Рис.11.7 МОП - Транзистор с изолированным затвором, применяемый в ППЗУ.

Затвор вообще не имеет выводов, но тем не менее может быть заряжен отрицательно. При этом затвор может притягивать положительные носители в зону канала точно так же, как действовало бы отрицательное по отношению к подложке напряжение, приложенное к затвору в обычном МОП-транзисторе. При положительном заряде в зоне канала транзистор проводит. С другой сторон, если затвор не имеет отрицательного заряда и при этом не наводит положительного заряда в зоне канала, транзистор закрыт.

Затвор получает отрицательный заряд путем инжекции электронов из стока через диэлектрик. Для этого на исток подается достаточно большой положительный потенциал по отношению к стоку. Возникает поле, вызывающее пробой перехода между стоком и диэлектриком, в результате которого возникает поток электронов из стока в диэлектрик. Они способны пройти через диэлектрик и достичь затвора. Накопленный на затворе заряд будет сохраняться практически бесконечно, если его специально не удалить. Заряд удаляется из затвора облучением кристалла ультрафиолетовым светом с энергией, достаточной для перевода электронов в полосу проводимости для диэлектрика.

Структура ППЗУ на МОП-транзисторах с изолированным затвором аналогична рассмотренной ПЗУ (рис 11.6.), в этом случае в роли перемычки на каждом промежутке выступает МОП-транзистор с изолированным затвором. В схему добавляются узлы позволяющее приложить необходимые потенциалы, чтобы зарядить затвор выбранного транзистора

Для того, чтобы запрограммировать такое ППЗУ, нужно сначала облучить кристалл ультрафиолетовым светом, что соответствует записи логических единиц (перемычка разорвана), затем для тех битов, где должны быть логические 0, последовательно замкнуть перемычки

Стеки

Стеком называется ЗУ с последовательным доступом, в котором слова считаются в порядке, обратном записи, т.е. по правилу: последним вошел – первым вышел.

Стек можно представить в виде вертикально расположенного массива запоминающих ячеек. Доступ осуществляется всегда к верхней ячейке – вершине стека. Когда слово записывается в вершину стека, слово, занимавшее ее , и все нижележащие слова сдвигаются вниз на одну ячейку, а содержимое нижней ячейки теряется. При этом говорят, что стек опускается. Существует обратная операция , при которой стек поднимается.

С точки зрения внутренней структуры стек можно представить группой работающих «в унисон» регистров со сдвигом в обоих направлениях.

Опустить (PUSH)	Вершина стэка	Поднять (РОР)

Рис.11.8 Схема работы стека

Стек играет важную роль в микро ЭВМ как средство сохранения адресов возврата и состояния данных для подпрограмм.

Моделируемые стеки

Во многих микропроцессорах, в частности КР580ИК80память со стековой организацией реализуется не с помощью сдвиговых регистров, а моделируется на внешней памяти с произвольным доступом. При этом в качестве стека обычно используется просто часть оперативной памяти. Для моделирования стека в памяти с произвольным доступом используется суммирующий (вычитающий) счетчик. Этот счетчик называется «указатель стека». Предполагается, что на счетчике все время находится адрес ячейки памяти, которая соответствует вершине стека.

Сначала на счетчик записывают начальный адрес. Когда слово нужно поместить в стек, оно записывается по адресу, записанному в указателе стека, и указатель уменьшается на 1. Когда слово берут из стека, указатель увеличивается на 1, и затем по полученному адресу читается слово. Т.о. стек расширяется при заполнении и сжимается при выборке.