Малюнок 7. Електрична схема ЗЕ ДОЗП структура та схема його включення
В режимі зберігання напруга на шині рядка Х близька до нуля і ключовий транзистор є закритим і тим самим динамічний конденсатор Сз є відключеним від шини запису- зчитування Y. На конденсаторі зберігається, встановлена при записі, напруга U1 або U0. У випадку зберігання лог. 1 конденсатор С3 буде поступово розряджатись внаслідок існування струмів втрат (як зворотних струмів p-n-переходів) на Si-підкладку. Якщо зберігається лог.0, а напруга на шині Y додатна, то конденсатор Сз буде поступово підзаряджатись передпороговим струмом транзистора. Тому необхідне періодичне відновлення вихідної напруги U1 або U0 на конденсаторі. Цей процес називають регенерацією. Вона здійснюється шляхом зчитування інформації з ЕП, перетворення її в напругу U1, U0 з допомогою підсилювача-регенератора і запис цієї напруги в ЕП. Регенерація проводиться одночасно для всіх елементів одного рядка протягом 1-5 мс[9,10]. Таким чином, важливим параметром динамічних елементів пам'яті є:
1) високі значення напруги пробою конденсатора при малому значенні струмів втрат;
2) малі ТКЕ і tg?;
3) високе значення діелектричної сталої, бо остання визначає площу нагромаджувача;
4) високу радіаційну стійкість до ?-опромінювання. Ясно, що таким вимогам не відповідають ємності, сформовані на основі SiO2, а тільки тонкоплівкові конденсатори на основі легованих РЗМ і вуглецем плівок ?-тантала.
У режимі запису на шині Y вибраного стовпця встановлюється напруга U1 або U0, а потім подається позитивний імпульс на шину вибірки рядка Х. При цьому транзистор відкривається і на конденсаторі встановлюється та ж напруга, що на шині Y. В решти запам'ятовуючих елементів вибраного рядка в цей час, як правило, іде регенерація.
Процес зчитування інформації із ЗЕ пояснює мал. 7в, де показаний фрагмент ДОЗП, де ЗЕ представлений у вигляді транзисторного ключа та динамічної ємності Сз, підсилювача запису-зчитування, та умовних ключів К1 і К0, що відповідають за запис 1 чи 0. До лінії запису-зчитування підключені ЗЕ в кількості рядків, що є в нагромаджквальній матриці. Особливе значення має ємність лінії Сd , яка може перевищувати Сз запам'ятовуючого елемента. Перед зчитуванням проводиться перезаряд ЛЗЗ. При цьому використовують 2 варіанти ЗП з перезарядом ЛЗЗ:
1) до рівня напруги живлення.Ucc;
2) до рівня половини напруги живлення 1/2Ucc.
Особливістю динамічних ЗП для підвищення їх швидкодії, як відзначалось раніше, є мультиплексування шини адресу. Адрес відповідно ділиться на два півадреса, один із яких представляє собою адрес рядка, а другий - адрес стовпця нагромаджувача ЗЕ. Півадреса подаються на одні і ті ж виводи корпуса ВІС почергово. Подача адреса рядка супроводжується відповідним стробом RAS, а друга стовпця - стробом CAS. Причиною мультиплексування адресів є зменшення числа виводів корпуса і зменшення площі структури ЗП та збільшення швидкодії. Так, наприклад, ЗП з організацією 16Мх1 має 24 - розрядний адрес, а мультиплексування дозволяє скоротити число ліній на 12. На мал. 8 показана часова діаграма та зовнішня організація динамічних ОЗП з мультиплексуванням. Таким чином, правильне поєднання у виборі архітектури, організації, структури і субмікронної технології формування топології запам'ятовуючих елементів дозволяє зменшити площу, споживану потужність, підвищити швидкодію та радіаційну стійкість ВІС пам'яті адресного типу, понизити час їх вибірки до рівня 10-30 нс, збільшити інтеграцію схем пам'яті до 1-64 М.
Малюнок 8. Часові діаграми динамічного ОЗП з мультиплексуванням шини адресу а) та його зовнішня організація б).
1.2 Представлення даних в ЕОМ
Подання (кодування) даних.
Щоб працювати з даними різних видів, необхідно уніфікувати форму їхнього подання, а це можна зробити за допомогою кодування. Кодуванням ми займаємося досить часто, наприклад, людина мислить досить розпливчастими поняттями, і, щоб донести думка від однієї людини до іншої, застосовується мова. Мова - це система кодування понять. Щоб записати слова мови, застосовується знову ж кодування - абетка. Проблемами універсального кодування займаються різні галузі науки, техніки, культури. Згадаємо, що креслення, ноти, математичні викладення є теж деяким кодуванням різних інформаційних об'єктів. Аналогічно, універсальна система кодування потрібно для того, щоб велика кількість різних видів інформації можна було б обробити на комп'ютері.
Підготовка даних для обробки на комп'ютері (подання даних) в інформатиці має свою специфіку, пов'язану з електронікою. Наприклад, ми хочемо проводити розрахунки на комп'ютері. При цьому нам доведеться закодувати цифри, якими записані числа. На перший погляд, представляється цілком природним кодувати цифру нуль станом електронної схеми, де напруга на деякому елементі буде дорівнює 0 вольтів, цифру одиниця - 1 вольтів, двійку - 2 вольтів і т.д., дев'ятку - 9 вольтів. Для запису кожного розряду числа в цьому випадку буде потрібно елемент електронної схеми, що має десять станів. Однак елементна база електронних схем має розкид параметрів, що може привести до появи напруги, скажемо 3,5 вольт, а воно може бути витлумачені і як трійка і як четвірка, тобто буде потрібно на рівні електронних схем "пояснити" комп'ютеру, де закінчується трійка, а де починається четвірка. Крім того, прийде створювати досить непрості електронні елементи для виробництва арифметичних операцій із числами, тобто на схемному рівні повинні бути створені та б- . особи множення - 10 х 10 = 100 схем і таблиця додавання - теж 100 схем. Для електроніки 40-х рр. (час, коли з'явилися перші обчислювальні машини) це було непосильне завдання. Ще складніше виглядало б завдання обробки текстів, адже російський алфавіт має 33 букви. Очевидно, такий шлях побудови обчислювальних систем не заможний.
У той же час досить просто реалізувалися електронні схеми із двома стійкими станами: є струм - 1, немає струму - 0; є електричне (магнітне) поле 1, немає - 0. Погляди створювачів обчислювальної техніки були звернені на двійкове кодування як універсальну форму подання даних для подальшої г обробки їхніми засобами обчислювальної техніки. Передбачається, що дані розташовуються в деяких осередках, що представляють упорядковану сукупність із двійкових розрядів, а розряд може тимчасово містити один зі станів - 0 або 1. Тоді . групою із двох двійкових розрядів (двох біт) можна закодувати 22 = 4 різні комбінації кодів (00, 01, 10, 11); аналогічно, три ц біти дадуть 23 = 8 комбінацій, вісім біт або 1 байт - 28 = 256 і т.д. .
Отже, внутрішня абетка комп'ютера дуже бідна, містить усього два символи: 0, 1, тому й виникає проблема подання . усього різноманіття типів даних - чисел, текстів, звуків, графічних зображень, відео й ін. - тільки цими двома символами, з метою подальшої обробки засобами обчислювальної техніки. Питання подання деяких типів даних ми розглянемо у наступних параграфах.
Подання чисел в двійковому коді
Існують різні способи запису чисел, наприклад: можна записати число у вигляді тексту - сто двадцять три; римські системи числення - CXXІІІ; арабської - 123.
Системи числення.
Сукупність прийомів запису й найменування чисел називається системою числення.
Числа записуються за допомогою символів, і по кількості символів, використовуваних для запису числа, системи числення підрозділяються на позиційні й непозиційні. Якщо для запису числа використається нескінченна безліч символів, то система числення називається непозиційної. Прикладом непозиційної системи числення може служити римська. Наприклад, для запису числа один використається буква Й, два й три виглядають як сукупності символів ІІ, ІІІ, але для запису числа п'ять вибирається новий символ V, шість - VІ, десять - уводиться символ - X, сто - С, тисяча - М т.д. Нескінченний ряд чисел зажадає нескінченного числа символів для запису чисел. Крім того, такий спосіб запису чисел приводить до дуже складних правил арифметики.
Позиційні системи числення для запису чисел використають обмежений набір символів, називаних цифрами, і величина числа залежить не тільки від набору цифр, але й від того, у якій послідовності записані цифри, тобто від позиції, займаною цифрою, наприклад, 125 й 215. Кількість цифр, використовуваних для запису числа, називається підставою системи числення, надалі його позначимо q.
У повсякденному житті ми користуємося десятковою позиційною системою числення, q = 10, тобто використається 10 цифр: 0 12 3 4 5 6 7 8 9.
Розглянемо правила запису чисел у позиційній десятковій системі числення. Числа від 0 до 9 записуються цифрами, для запису наступного числа цифри не існує, тому замість 9 пишуть 0, але левее нуля утвориться ще один розряд, називаний старшим, де записується (додається) 1, у результаті виходить 10. Потім підуть числа 11, 12, але на 19 знову молодший розряд заповниться й ми його знову замінимо на 0, а старший розряд збільшимо на 1, одержимо 20. Далі за аналогією 30, 40...90 , 91, 92 ... до 99. Тут заповненими виявляються два розряди відразу; щоб одержати наступне число, ми заміняємо обоє на 0, а в старшому розряді, тепер уже третьому, поставимо 1 (тобто одержимо число 100) і т.д. Очевидно, що, використовуючи кінцеве число цифр, можна записати кожне як завгодно велике число. Помітимо також, що виробництво арифметичних дій у десятковій системі числення досить просто.
Число в позиційній системі числення з підставою q може бути представлене у вигляді полінома по ступенях q. Наприклад, у десятковій системі ми маємо число:
123,45 = 1*102+ 2*101+ 3*100+ 4*10-1 + 5*10-2,
а в загальному виді це правило запишеться так (формула 1.):
X(q)= xn-1*qn-1+xn-2*qn-2 +..+ x1*q1+ x0*q0+ x-1*q-1+..+ x-m*q-m
тут X(q) - запис числа в системі числення з підставою q;
xi - натуральні числа менше q, тобто цифри;
n - число розрядів цілої частини;
m - число розрядів дробової частини.
Записуючи ліворуч праворуч цифри числа, ми одержимо закодованій запис числа в q-ичній системі числення (формула 2.):
X(q)= xn-1*xn-2*x1*x0* x-1* x-2* x-m
В інформатиці, внаслідок застосування електронних засобів обчислюваль-ної техніки, велике значення має двійкова система числення, q = 2. На ранніх етапах розвитку обчислювальної техніки арифметичні операції з дійсними числами проводилися у двійковій системі через простоту їхньої реалізації в електронних схемах обчислювальних машин. Наприклад, таблиця додавання й таблиця множення будуть мати по чотирьох правила (табл. 1).
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
