FAV-ZCU/KIV POT/08. Paměťový systém.md

Paměťový systém

Přehled polovodičových pamětí

• dělení
  • nevolatilní
    • jednorázově programovatelné
      • ROM, PROM, OTP EPROM
    • mazatelné
      • EPROM, EEPROM, Flash
  • volatilní
    • statické RAM
      • CMOS, rychlé CMOS
    • dynamické RAM
      • asynchronní
      • synchronní

ROM

• Read Only Memory
• pouze ke čtení, programovatelné jen u výrobce při výrobě
• efektivní jen ve velkých sériích, nejsou časté

PROM

• Programmable ROM
• programovatelné jednorázově u uživatele

EPROM

• Erasable PROM
• probramovatelné u uživatele
• lze opakovaně mazat UV zářením (cca 100x, v pouzdře je okénko)

EEPROM

• Electrically Erasable PROM
• v normálním provozu jen pro čtení
• lze elektricky vymazat a znovu naprogramovat (cca 100 000x) - vyžaduje speciální pomalé postupy
• trvanlivost uložených dat cca 10 let
• kapacita řádově 1 MB

Flash EEPROM

• v normálním provozu jen pro čtení
• lze je elektricky vymazat a znovu naprogramovat - vyžaduje (poměrně pomalé) speRead-Write Memoryciální postupy
• kapacita řádově 10-100 MB
• nejedná se o Flash disky, ty využívají AND Flash

Porovnání EEPROM a Flash

	EEPROM	Flash
zápis bez předchozího smazání	ano	ne
mazací cyklus	20 ms	100 ms - 1 s
zápis dat	10 ms	10 μs
počet mazacích cyklů	10 000 - 100 000	1 000 000

Statické paměti RWM (Read-Write Memory)

• někdy též RAM (Random Access Memory) nebo SRAM (Static RAM)
• volatilní paměti - pro udržení dat potřebují trvalé napájení
• dvě verze
  • CMOS SRAM s nízkým příkonem (low power)
    • možnost převést do velmi úsporného režimu
  • rychlé synchronní CMOS SRAM (fast)
• kapacita řádově 1 MB

Dynamické RAM (DRAM)

• volatilní paměti
• pro udržení dat můsí být jejich obsah periodicky obnovován
• velká kapacita (až 1024 MB) při nízké ceně
• pro vyšší rychlosti v synchronních verzích (SDRAM)

Použití polovodičových pamětí

• paměť sestavena z mnoha paměťových buňek
• konstrukce buňek podle typu paměti (EEPROM, SRAM, ...)

Použití paměti Flash

• čtení - jednoduchý čtecí cyklus na sběrnici
• zápis - několik zápisových cyklů na sběrnici

Použití pamětí SRAM

• nízkopříkonové SRAM - snadný zápis i čtení

Dynamické paměti (DRAM)

• paměťová matice je přibližně čtvercová (2^n \times 2^n buňek)
• adresa řádku a sloupce se do paměti zapisuje postupně
• může mít oddělený vstup a výstup dat

• čtecí cyklus
  • na adresních vodičích předána adresa
  • signálem /RAS se přečte celá řádka z paměťové matice
  • signálem /CAS se vybere jedno z přečtených slov
    • poté aktivuje výstupní budiče dat
  • po zrušení /RAS a /CAS provede paměť zpětný zápis do paměťové matice

• cyklus Read-Write-Modify
  • umožňuje v jednom cyklu přečíst i zapsat data na stejnou adresu

• stránkové režimy
  • umožňuje přečíst data z celé řádky při jediné aktivaci /RAS
  • podobné též stránkový zápis

• zotavování
  • každá buňka se musí zotavovat podle typu po cca 10-60 ms
  • při čtení nebo zápisu se automaticky zotaví celá řádka
  • zotavovací cykly
    • RAS only - používá vnější čítač pro zotavení
    • CAS Before RAS (CBR) - používá vnitřní čítač pro zotavení
  • časování
    • při zotavovacím cyklu není možný přístup do DRAM
    • čtecí/zápisový cyklus prodloužen signálem /WAIT

• zapojení paměti
  • adresa z CPU se rozdělí na řádkovou a sloupcovou část
  • přepínač adres postupně připojuje obě části adresy na adresní vstupy paměti
  • podle potřeby se na adresní vstupy připojuje registr adresy zotavení

Synchronní DRAM (SDRAM)

• k synchronizaci adresy, povelu a dat se používají hodinové signály CK a DQS
• při čtení/zápisu se čte/zapisuje paralelně 2, 4 nebo 8 slov
• přenos dat paměť ↔ vnější obvody se provádí po slovech (např. 36 bitů)
• příkazy kódovány signály /RAS, /CAS a /WE