Регенерация данных в динамических ОЗУ

В связи с небольшими значениями емкостей Сэп элементов памяти заряд в них не может храниться длительное время и через 1…15 мс требует обновления. Выше было установлено, что при подаче на вход управления нагрузкой усилителя сигнала Ф2 = 1 во всех элементах памяти, подключенных к выбранной строке, происходит восстановление (регенерация) заряда. Поэтому в динамическом ОЗУ используется способ строчной регенерации зарядов элементов памяти. При этом реализуются циклы чтения всех строк без выдачи данных. На входы ЗУ подаются только адреса строк и стробы RAS#. Потери времени на проведение регенерации составляют = (0,02…0,03)-где 7⁶¹. — период повторения циклов регенерации.

Для проведения регенерации используются контроллеры (устройства управления). Рассмотрим работу контроллера динамического ОЗУ (рис. 10.7) при следующих предположениях:

• ЗУ составлено из п одноразрядных микросхем DRAM, где п — разрядность хранимых слов. Одноименные входные выводы всех микросхем соединены друг с другом;

Рис. 10.7. Схема контроллера регенерации динамического ОЗУ.

• в режимах записи и чтения модулем памяти управляет микропроцессор, в режиме регенерации — контроллер.

Состав контроллера. Контроллер содержит:

• • кварцевый генератор, вырабатывающий последовательность импульсов с периодом повторения, равным длительности цикла считывания данных из ЗУ;
• • делитель частоты, формирующий импульсы с периодом следования, равным периоду регенерации 7^,.;
• • триггеры Т и 7^. Триггер Т формирует сигнал запроса к микропроцессору на разрешение перехода контроллера в режим регенерации. Триггер ?2 служит для приема от микропроцессора сигнала разрешения на переход в режим регенерации;
• • счетчик СТ, предназначенный для генерирования адресов строк в режиме регенерации и формирования сигнала окончания (переполнения) цикла регенерации;
• • мультиплексоры MUX и MUX2. Мультиплексор MUX1 служит для передачи адресов строк и столбцов на входы MUX2 в режимах записи и считывания ЗУ. Управление мультиплексором осуществляется с помощью сигнала RAS#. Мультиплексор MUX1 служит для выдачи адресов, поступающих с выхода мультиплексора MUXi в режимах записи/чтения или с выхода счетчика в режиме регенерации, на адресные входы ЗУ;
• • формирователь Л/15рег — сигнала, используемого в режиме регенерации.

Работа в режимах записи и считывания. В этих режимах работы ЗУ триггеры Т и Т2 находятся в нулевом состоянии, поэтому:

• • на вход счетчика поступает сигнал Л# = 0 и счетчик выключен;
• • формирователь сигнала Л/15рег# и нижняя схема И элемента 2И-ИЛИ закрыты. Сигналы RASA и С A Sit поступают на входы микросхемы ЗУ;
• • на адресные входы микросхемы поступают адреса строки и столбца требуемого элемента памяти;
• • на вход записи/чтения (W#/R) подается сигнал, соответствующий выбранному режиму работы ЗУ. В режиме записи в выбранный элемент памяти ЗУ заносится бит входных данных DI, в режиме чтения из элемента памяти ЗУ считывается бит выходных данных DO. Работа в режиме регенерации. В этом режиме каждый очередной импульс, поступающий с выхода делителя частоты, устанавливает триггер Т в единичное состояние, посылая в микропроцессор сигнал запроса на выполнение цикла регенерации. Микропроцессор откликается сигналом разрешения, который устанавливает триггер Tj в единичное состояние, в результате чего:
• • с помощью инвертора закрываются логические элементы, перекрывая доступ сигналам RAS# и CAS# от микропроцессора на входы ЗУ;
• • открывается формирователь &4.Spcr и нижняя схема И элемента 2И-ИЛИ. Сигнал /M, Spcr# с выхода формирователя поступает на входы RAS микросхем ЗУ;
• • мультиплексор MUX1 отключается от MUX 1 и соединяет выходы счетчика СТ с адресными входами микросхемы;
• • счетчик СТ перебирает последовательно адреса всех строк накопителя. Таким образом, контроллер входит в режим регенерации данных. Появление импульса переполнения счетчика сбросит триггер Т, сигнализируя микропроцессору о завершении цикла регенерации. В ответ микропроцессор пошлет сигнал Разрешение = 0, после чего первый же импульс с выхода кварцевого генератора переведет контроллер в режим записи/считывания.

В качестве примера на рис. 10.8 изображена структура микросхемы К565РУ1 динамического ОЗУ. Полное описание микросхемы приведено в учебном пособии автора [13].

Рис. 10.8. Структурная схема динамического ОЗУ К565РУ1.