Registre, počítačové pamäte

Sekvenčné obvody, registre
Delenie pamätí podľa prístupu
Delenie pamätí podľa čítania resp. zápisu
Delenie pamätí podľa funkcie
Delenie pamätí s priamym prístupom
Delenie permanentných pamätí
Delenie pamätí podľa fyzikálneho princípu
Odkazy na príbuzné témy


Logické hradlá v istom zapojení si vedia uchovávať stav vstupného signálu, čím sa chovajú ako obvody s pamäťou. Na tejto stránke si vysvetlíme princíp pamätania niektorých druhov pamätí a rozdelíme si pamäte podľa rôznych kritérií.



Sekvenčné obvody, registre     Nahor

Sekvenčné obvody menia svoj vnútorný stav vplyvom vstupných signálov, uchovávajú svoj predchádzajúci stav signálov, čím sa správajú ako pamäťové obvody. Astabilné sekvenčné obvody nemajú stabilný stav, slúžia ako generátory kmitov. Monostabilné sekvenčné obvody majú jeden stabilný stav. Bistabilné sekvenčné obvody majú dva stabilné stavy. Predstaviteľom bistabilných obvodov je preklápací (klopný) obvod RS (RS hradlo). Obdobou RS hradla sú: pamäťové hradlo D, JK hradlo, T hradlo. Nasledujúca tabuľka obsahuje schému, vstupné, výstuné hodnoty a značku RS hradla:


FYZIKÁLNA SCHÉMA RS HRADLA PRAVDIVOSTNÁ TABUĽKA SCHEMATICKÁ ZNAČKA
S RQn+1
0 0Qn
1 01
0 10
1 1nedefin.

Využitie hradiel: D hradlo tvorí základ registra so sériovým, či paralelným vstupom. Registre slúžia na naloadovanie kódu údajov počas vykonávania istej operácie, alebo tzv posuvné registre, ktoré si len svoje stavy (1, alebo 0) podávajú (posúvajú) doprava, alebo doľava. JK hradlo sa využíva ako počítadlo impulzov (counter). RS hradlo vo vhodnom zapojení tvorí základ statických elektronických pamätí. (viď nižšie)




Delenie pamätí podľa prístupu     Nahor
  • RAM (random access memory) - priamy (ľubovoľný) prístup do pamäte, výber podľa adresy, využitie - napr. operačná pamäť
  • SAM (serial access memory) - sekvenčný prístup do pamäte
    • FIFO (first in first out) - fronta, rad, využitie - napr. pamäť tlačiarne
    • LIFO (last in first out) - zásobník, využitie - napr. využitie - napr. časť operačnej pamäte
  • CAM (conect adresable memory ) - pamäte adresovateľné obsahom - výber podľa vlastností (napr. časť binárneho kódu), využitie - napr. v systémoch umelej inteligencie, v triediacich automatoch...


Delenie pamätí podľa čítania resp. zápisu     Nahor
  • RWM (read / write memory) - často sa zamieňa za RAM pamäť - umožňuje zápis aj čítanie
  • ROM ( read only memory) - jednorázovo naprogramovaná pamäť, umožňuje len čítanie (nie je závislá od napájacieho napätia)


Delenie pamätí podľa funkcie     Nahor
  • Operačná pamäť - je typu RAM, RWM, závislá na napätí, CPU komunikuje len s OP, preto musí byť rýchla, s malou pístupovou dobou, jej kapacita niekoľko desiatok resp. niekoľko stovák MByte (napr. 512MB).
  • Vyrovnávacie pamäte - (CACHE pamäť) - slúžia na urýchlenie komunikácie CPU s OP (aby bola plne vzužita frekvencia procesora), majú menšiu prístupovú dobu (sú rýchlejšie) než OP, sú typu RAM a RWM, závislé na napätí.

    1. úroveň - priamo v CPU (napr. 8kB pre dáta a 8kB pre inštrukcie)
    2. úroveň - medzi CPU a OP (napr. 256kB až 1MB)
  • Vonkajšie pamäte (sekundárne pamäte) - sú typu RWM, RAM, nie sú závislé od napätia. Majú veľkú kapacitu (rádovo 100MB až 100GB), sú pomalšie oproti OP s väčšou prístupovou dobou.


Delenie pamätí s priamym prístupom     Nahor
  • STATICKÉ (SRAM) - rýchle ale drahšie pamäte s prístupovou dobou 5 až 25ns podľa typu SRAM. Predstaviteľom statických pamätí je BC bunka (binary cell).
    FYZIKÁLNA SCHÉMA BC BUNKY SCHEMATICKÁ ZNAČKA

    BC hradlo - RS obvod, zapojený ako pamäťová bunka:
    Input - realizuje vstup údaja do bunky - zápis do bunky (W-write), Output - realizuje výstup údaja z bunky - čítanie z bunky (R-read)

    Ak signál R/W má hodnotu 1, realizuje sa čítanie, ak má hodnotu 0, realizuje sa zápis. Signál select výberá bunky pre zápis, resp. čítanie na základe ich adresy. Ak R/W=1 a select=1, realizuje sa output - čítanie údaja z bunky, ak R/W=0 a select=1, realizuje sa intput - zápis údaja do bunky. Ak signál select=0, bunka je pre zápis a čítanie utavretá.

    Na nasledujúcej schéme je 16-bitová pamäť, zložená so 16 BC buniek, každá bunka je pripojená na príslušný vstupný, výstupný signál a na signál R/W.




    • Schéma 16-bitovej SRAM pamäte

  • DYNAMICKÉ (DRAM) - s väčšou prístupovou dobou (30 - 100ns), ale na menšom priestore realizujú väčšiu kapacitu oproti SRAM
    Predstava DRAM pamäte

    Dynamické pamäte pracujú na inom princípe ako SRAM. Na našej schéme na križovatkách nie sú BC hradlá, ale polovodičové prvky s vlastnosťami kondenzátora. Nabitý kondenzátor predstavuje logickú 1, nenabitý logickú 0. Uplatňuje sa tzv. deštruktívne čítanie. Kondenzátor udrží stav veľmi krátky čas (niekoľko ms), preto sa musia pamäťové miesta neustále obnovovať - REFRESH (občerstvovanie pamäte nezávislé od nej) asi 100 krát za 1s. Refresh ale zdržuje CPU, blokuje zbernicu. Sú pomalšie ako statické pamäte, sú ale menšie (na jednom čípe 16Mbit) a výrazne lacnejšie.


Delenie permanentných pamätí     Nahor

Permanentné pamäte sú stále pamäte, nezávislé na napájacom napätí.


Predstava PROM pamäte

  • PROM (programable read only memory) - predstava takejto pamäte je ako u dynamickej pamäte, len v uzloch mriežky sú diódy: prepálená resp. prerazená (a teda vodivá) dióda predstavuje - 1; dobrá, neprerazená dióda predstavuje - 0
  • EPROM (erasable PROM) - mazatelné pomocou UV žiarenia ( 30 - 60 min. osvit ), programuje sa napätím, využívajú sa na zápis BIOS-u, fontov do tlačiarní a pod.
  • EEPROM (electronic EPROM) - elektronicky mazatelná pamäť, vymaže sa celá
  • EAPROM - mazanie jednotlivých bytov pamäte


Delenie pamätí podľa fyzikálneho princípu     Nahor
  • elektromechanické - dierne štítky, dierne pásky
  • magnetické - feritové jadrá, mag. pásky, pevné disky, diskety
  • magnetooptické - CD disky s mag. zápisom a optickým čítaním
  • optické - CD disky s optickým zápisom a čítaním, holografické pamäte
  • elektrostatické - kapacitný záznam
  • polovodičové


Linky na zhodné a príbuzné témy     Nahor
Pamäte
Predchádzajúca téma Obsah Nasledujúca téma

© RNDr. Jana Machová