1 / 38

Pamięci półprzewodnikowe

Pamięci półprzewodnikowe. Pamięci 2 /38.

leanna
Download Presentation

Pamięci półprzewodnikowe

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Pamięci półprzewodnikowe

  2. Pamięci 2/38 Klasyfikacja pamięci półprzewodnikowych Parametry układów pamięciPrzegląd wybranych typów pamięci Mapa pamięci operacyjnej Zależności czasowe

  3. pamięci zewn. ukł.obsługiPAO dekodery adresów kontrolery przerwań timeryRTC pamięci konfiguracji dyski półprzewodnikowe procesor pamięćprogramu(ROM) pamięćdanych(RAM) urz.komuni-kacyjne urz.obiek- towe urz.opera- torskie pamięć operacyjna pamięci buforująceinformację pamięć obrazu Wykorzystanie pamięci półprzewodnikowych: Pamięci 3/38

  4. nieulotne bi- po-lar-ne uni-po-lar-ne ROM PROM EPROM (szereg. i równol.) EEPROM (E2PROM) (szereg. i równol.) NVRAM(SRAM+EEPROM) FLASH (3 rodzaje) FRAM unipolarne pamięci nie tracące informacji przyzaniku zasilania Pamięci półprzewodnikowe Pamięci - klasyfikacje 4/38

  5. Pamięci - technologie 5/38 Cechy wynikające z technologii • Cechy pamięci bipolarnych: • szybsze; • większy pobór mocy; • mniejsza gęstość upakowania; • “droższy” 1 bit. • Cechy pamięci unipolarnych: • wolniejsze; • mniejszy pobór mocy; • większa gęstość upakowania; • “tańszy” 1 bit

  6. Cechy: • programowane maską na etapie produkcji; • długotrwały i kosztowny cykl wytworzenia; • błąd programu skutkuje bezużytecznością całej serii; • kosztowny proces uruchomieniowy systemu z pamięcią programu typu ROM; • niski koszt jednostkowy pamięci z dopracowanym programem przy seryjnej produkcji. Pamięci - ROM 6/38

  7. Vcc 12,5V linia wyboru słowa Ube „1” - 8V „0” - 0V 12,5V 7V Vcc Q0 Budowa pojedynczego bitu PROM: Pamięci - PROM 7/38 programowanie bitu: Vcc=12,5V Up=8V

  8. BUF. DANYCH WE/CS PROG WZM. ODCZ/ZAP B U F O R ADRESU DEK. KOLUMN D E K. W IERSZY Budowa pojedynczego bitu EPROM: Pamięci - EPROM 8/38

  9. Przykładowe pamięci EPROM: Pamięci - EPROM 9/38

  10. Przykład struktury blokowej NVRAM: Pamięci - NVRAM 10/38

  11. Zasada pracy NVRAM: Pamięci - NVRAM 11/38 praca wewnętrznego kondensatora

  12. Pamięci - FLASH 12/38 struktura tranzystora pamiętającego:

  13. Rodzaje pamięci FLASH: • 1. Standardowe - równoważne EEPROMom; o czasach dostępu 70..200ns; Ucc = 5V; Icc  30mA; reprezentanci: 28F256A, 28F512, 28F010, 28F020. • 2. Flash file - podzielone wewnętrznie na niezależne bloki o pojemności 64kB; czasy dostępu: 70..200ns; Ucc = 5V lub 3,3V; pojemności np.: 1MB, 4MB, 2Mx16; reprezentanci: 28F008SA, 28F016SA, DD28F032SA) Pamięci - FLASH 13/38

  14. Rodzaje pamięci FLASH: • 3. Boot-block flash - charakterystyczny pin RP - Reset-Powerdown, wył. układ pamięci ISB  0,05A; podział pamięci na 4 bloki funkcjonalne: • 8kB Boot Block na program startowy; • 2 x 4kB wzajemnie niezależne Parameter Block zastępujące układy NVRAM lub EEPROM jako pamięci konfiguracji; • 112kB Main Block - reprogramowalny, przeznaczony dla reszty programu. • czasy dostępu 60-150ns; organizacja 8- lub 16-bitowa; Ucc = 5V lub 3,5V; Pamięci - FLASH 14/38

  15. 8kB Boot Block 4kB Param. Block 4kB Param. Block 112kB Main Block 112kB Main Block 4kB Param. Block 4kB param. Block 8kB Boot Block 1FFFF 00000 1FFFF 00000 układ dedykowany dla systemów z 8xx86 układ dedykowany np. dla systemów MCS51, MCS96, MC68xx, Z80, Z8000 Rodzaje pamięci boot-block FLASH: Pamięci - FLASH 15/38 Układ bloków zależny od docelowego procesora:

  16. +U struktura pierwotna struktura zmodyfikowana linia wyboru słowa linia wyboru słowa Uss=0 Uss=0 +U wzm. odczytu wzm. odczytu Budowa pojedynczego bitu FRAM: Pamięci - FRAM 16/38

  17. Dostępne FRAM: • z interfejsem szeregowym: I2C (0,4..1MHz), SPI (2,1..5MHz); • z interfejsem równoległym Pamięci - FRAM 17/38 • Przykłady: • 4Mb (256kx16), 55ns, okres przechowywania danych 10lat, żywotność 1014 cykli zapisu, zasilanie 2,7..3,6V, pobór prądu 8mA/90uA

  18. nieulotne bi- po-lar-ne uni-po-lar-ne ROM PROM EPROM (szereg. i równol.) EEPROM (E2PROM) (szereg. i równol.) NVRAM(SRAM+EEPROM) FLASH (3 rodzaje) FRAM unipolarne zero-power RAM MRAM, OUM, RRAM, polimerowe, nanomechaniczne Pamięci półprzewodnikowe Pamięci - klasyfikacje 18/38

  19. Struktura pamięci: Pamięci - zero-power RAM 19/38

  20. MRAM - pamięci magnetorezystywne, dwie mikroskopijnej grubości wartstwy magnetyczne oddzielone dielektrykiem Pamięci - zero-power RAM 20/38

  21. OUM (Ovonic Unified Memory) - zastosowanie materiałów jak do produkcji dysków CD-RW, ale zapis i odczyt na drodze elektrycznej Pamięci - zero-power RAM 21/38

  22. RRAM - pamięć rezystywna, wykorzystuje się materiał zmieniający rezystancję pod wpływem pola elektrycznego polimerowe - wykorzystanie zmian struktury jonowej wewnątrz polimeru pod wpływem pole elektrycznego, możliwe b. duże gęstości upakowania (także warstwowo), tranzystory wymagane jedynie w układach obsługujących strukturę nanomechaniczna - np. millipede IBMa Pamięci - zero-power RAM 22/38

  23. ulotne nieulotne bi- po-lar-ne uni-po-lar-ne ROM PROM EPROM (szereg. i równol.) EEPROM (E2PROM) (szereg. i równol.) NVRAM(SRAM+EEPROM) FLASH (3 rodzaje) FRAM sekwencyjne zwykłe rejestry przesuwające CCD - ze sprzężeniem ładunkowym statyczne dynamiczne (SRAM) (DRAM) równoległe klasyczne (bipol.,unipol.) (unipol.) szeregowe pseudostatyczne (unipol.) (unipol.) unipolarne zero-power RAM MRAM, OUM, RRAM, polimerowe, nanomechaniczne pamięci tracące informację przyzaniku zasilania Pamięci półprzewodnikowe Pamięci - klasyfikacje 23/38

  24. +U +U Udd Udd techn. bipolarna techn. unipolarna linia wyboru słowa linia wyboru słowa Uss=0 wzm. odczytu wzm. odczytu Budowa pojedynczego bitu SRAM: Pamięci - SRAM 24/38

  25. Przykłady pamięci SRAM: Pamięci - SRAM 25/38

  26. linia wyboru słowa Uss=0 wzm. odczytu Budowa pojedynczego bitu DRAM: Pamięci - DRAM 26/38 upływnośćnieidealnegokondensatora

  27. Pamięci - DRAM 27/38 Cechy DRAM: zalety wady • mały pobór mocy; • znaczne szybkości; • duże pojemności; • małe obudowy. • konieczność odświeżania informacji (ładunek w komórce DRAM musi być regenerowany z okresem 2..16ms); • multipleksowane linie adresowe; • kłopotliwe sterowanie

  28. ADR RAS CAS DATA A0..A7 A8..A15 odczyt WE = 1 tACAS tARAS Dout zapis ADR RAS CAS WE DATA A0..A7 A8..A15 Din Najważniejsze cykle pracy: Pamięci - DRAM 28/38

  29. A0..A7 A8..A15 modyfikacja ADR RAS CAS WE Dout Din Dout Din odczyt strony ADR RAS CAS DATA A0..A7 A8..A15 A8..A15 WE = 1 Dout Dout Pamięci - DRAM 29/38

  30. podst. cykl odświeżania ADR RAS adres wiersza WE = 1 CAS = 1 ukryty cykl odświeżania ADR RAS CAS DATA A0..A7 A8..A15 A8..A15REF WE = 1 Dout Pamięci - DRAM 30/38

  31. Najważniejsze metody odświeżania DRAM • 1. Odświeżanie grupowe (burst refresh) - np. co 2ms zawiesza się pracę mikroprocesora i generuje komplet adresów wierszy potrzebnych do pełnego odświeżenia bloku pamięci. • 2. Odświeżanie przez wykradanie cykli (cycle steal) - generacja kolejnych adresów odświeżania odbywa się w “wolnych” chwilach cyklu maszynowego mikroprocesora (np. cykl M1 w Z80), ale w stanach, w których mikroprocesor nie pobiera kodów rozkazów (aktywne BUSRQ, WAIT, RESET) odświeżanie to zanika i trzeba je realizować inaczej. Pamięci - DRAM 31/38 UWAGA:Nowocześniejsze pamięci DRAM mają wbudowany mechanizm odświeżania.

  32. Pamięci - DRAM 32/38 Struktura blokowa pamięci 4Mx1b Siemensa z wbudowanym odświeżaniem:

  33. MPX  ADR0 . . . ADR6 DRAM A0 A6 CAS RAS A0..A6 A7..A13 50ns 50ns MREQ RFSH         Przykład prostego układu sterowania pamięcią DRAM: Pamięci - DRAM 33/38 specjalizowane kości obsługujące DRAM: 3242, 8202 (IBM PC)

  34. Przykłady klasycznych pamięci DRAM: Pamięci - DRAM 34/38

  35. FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM) - zorientowane na potrzeby 486, częstotliwość magistrali do 66MHz, typowe cykle oczekiwania 5-3-3-3. EDO DRAM (Extended Data Out DRAM) - zwiększona szybkość dzięki możliwości podawania następnego adresu dostępu jeszcze podczas poprzedniego odczytu, częstotliwość magistrali do 50MHz, typowe cykle oczekiwania 5-2-2-2. BEDO DRAM (Burst EDO DRAM) - szybka, częstotliwość magistrali do 100MHz, wymaga specjalnego chipsetu, rzadko spotykana, typowe cykle oczekiwania 5-1-1-1. SDRAM (Synchronous DRAM) - czas dostępu rzędu 10ns, częstotliwość magistrali 100MHz i więcej (6ns przy 143MHz), typowe cykle oczekiwania 5-1-1-1, umożliwiają dostęp do dwóch jednocześnie otwartych stron, wbudowane samoodświeżanie. Pamięci - DRAM 35/38

  36. DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) - przesyłanie danych na obu zboczach sygnału taktującego - zdwojenie szybkości odczytu bloków danych. ESDRAM (Enhanced SDRAM) - wewnętrzne bufory SRAM podwajające wydajność pamięci, wzrost szybkości komputera o 10-25%. DRDRAM (Direct Rambus DRAM) - specjalne szybkie magistrale z modułami DRDRAM o częstotliwościach do 400MHz i transmisją na obu zboczach sygnału taktującego, transmisja 1,6-2,4GB/s, nietypowe rozwiązania el-mech. SLDRAM (Synchronous Link DRAM) - rozwinięcie SDRAM, transmisja do 3,2GB/s, przy zachowaniu dotychczasowych rozwiązań el-mech. SGRAM (Synchronous Graphic RAM) - szybka (100MHz), jednoportowa pamięć do kart graficznych. VRAM (Video RAM) - szybka, dwuportowa (we/wy) pamięć do kart graficznych. Pamięci - DRAM 36/38

  37. Parametry charakterystyczne układów pamięci półprzewodnikowej: • organizacja (bitowa, k-bitowa, bajtowa); • pojemność (ilość bitów informacji pamiętanych w układzie); • parametry zasilania (napięcie pracy / podtrzymania, prąd pracy / spoczynkowy / prąd podtrzymania); • ulotność informacji; • obciążalność wyjść danych; • parametry czasowe (czas dostępu, czas cyklu, szybkość transmisji). Pamięci - parametry charakterystyczne 37/38

  38. Porównanie wybranych technologii pamięci półprzewodnikowych Pamięci - parametry charakterystyczne 38/38

More Related