Есте сақтау құрылғылары

Есте сақтау құрылғылары (ЕСҚ) – кез келген есептеуіш құрылғылардың, оның ішінде микропроцессорлық ҮИС негізінде жасалған құрылғылардың негізгі құрамдас бөлігі.

Қызметі бойынша микропроцессорлық жүйелерде пайдаланылатын барлық ЕСҚ-ны мынандай топтарға ажыратуға болады:

- аса жедел ЕСҚ, регистрлер жиыны, оның мазмұны микропроцессорда ақпаратты өңдеу кезінде тікелей пайдаланылады;

- жедел ЕСҚ, жұмыс процесінде қажет жедел ақпаратты (операндтар, бағдарлама бөлігі) сақтайды;

- тұрақты ЕСҚ, микроЭЕМ-нің жұмыс процесінде өзгермейтін ақпаратты (программа, микропрограмма, констант) ұзақ сақтауға арналады;

- жартылай тұрақты ЕСҚ, атқаратын қызметі бойынша тұрақты ЕСҚ-ға сәйкес кедеді, тек өзінде сақталалатын ақпаратты, қажет болса программа мен конденсаторларды қысқа мерзім ішінде тез ауыстыра алады;

- сыртқы ЕСҚ, сақталатын ақпараттың бит бағасының өзіндік құны аз болатын үлкен көлемді ақпарат сақтауға арналады;

- буферлік ЕСҚ, микроЭЕМ жады жүйесінің әртүрлі деңгейін өзара және сыртқы жүйені жад жүйесімен үйлестіруге арналады.

МикроЭЕМ-нің есте сақтау құрылғысы тек жедел ЕСҚ ҮИС негізінде жүзеге асырылады. Әйтсе де қорек көзін ажыратқанда ақпараттың өшірілуі, сақталатын ақпараттың битінің өзіндік құнының көп болуы және жартылай тұрақты ЕСҚ-ларын кеңінен пайдалануға итермелейді.

Кейбір ЕСҚ мен микропроцессорлардың арасында ақпарат алмасуды ұйымдастыру тәсілі бойынша ЕСҚ-лар еркін сұрыптайтын ЕСҚ (ЕСЕСҚ), ретті сұрыптайтын ЕСҚ (РСЕСҚ), алмасуды ретті параллель ұйымдастырыатын ЕСҚ болып ажыратылады.

Микропроцессорлық жүйелерінің есте сақтау құрылғыларының басым көпшілігі еркін сұрыптайтын ЕСҚ болып табылады. Егер жад өзінің кез келген бөлігіне еркін қол жеткізуді қамтамасыз етпейтін болса, онда ол ретті қол жеткізетін жад болып, микропроцессорлық жүйенің негізгі жады ретінде пайдаланылады. Мұндай жадпен жұмыс істегенде, қажетті облысты қарастыру үшін, сол сәтте қарастырып отырған облыс пен қажетті облыстың арасындағы барлық облысты алдын ала қарастыру керек. Ақпарат ретті түрде магнит таспа түрде сақталады. Ретті қарастыруды, қарастыру уақыт аралығында, ондағы деректер ауыспалық күйге жетпейтіндей көлемді деректерді есте сақтау үшін пайдаланылады. Есте сақтау құрылғысы бірқатар сапалы көрсеткіштермен сипатталады:

1. ЕСҚ сыйымдылығы сақталатын ақпараттыңбарынша бит мөлшерімен сақталады.

2. іріктеу ауқымы ЕСҚ-да жазылатын не одан бір рет араласу кезінде алынатын ақпарат санымен анықталады. Бұл сипаттаманың маңыздылығы іріктеу ауқымы үлкен ЕСҚ-да бірдей мерзімде қарастырғанда ақпарат тиімділігінң жоғары болуында.

3. қарастыру уақыты құрылғыға жазу не оқу сигналын бергеннен бастап орындалатын операцияға қатысты барлық әрекеттер аяқталған мезетте дейінгі уақытты анықтайды. Бұл жағдайда құрылғы ақпарат жинағышқа берілітін келесі операцияны қабылдауға немесе жүзеге асыруға әзір болады. Бұл уақыт аралығында ақпаратты іріктеуге, ақпарат ендіруге, ЕСҚ-ның кейбір элементінің күйін жаңартуға әрі кемелдендіруге мүмкіндік береді.

4. ЕСҚ мен басқа құрылғылар арасында ақпарат алмасу шапшаңдығы есте сақтау құрылғыларының басты параметрлері болып табылады. Ол уақыт бірлігі ішінде бит санымен анықталады.

5. Өзіндік күн көрсеткіші ЕСҚ-ның экономикалық сипаттамасын бағалау үшін қолданылады. Ол оның өз құны мен ақпараттық сыйымдылықтың қатынасымен, яғни сақталатын ақпараттың битінің құнымен анықталады.

6. Сенімділік(беріктілік), ал арнаулы мақсаттық жүйе үшін массагабариттік көрсеткіш пен тұтыну қуаты ЕСҚ үшін маңызды сипаттама болып табылады.

7. ЕСҚ сипаттамаларының бірі – қорек көзін ажыратқанда ақпарат сақтау қабілеттілігі. Бұл жағдайда энергияға тәуелді не энергияға тәуелсіз жад болады. Энергия тәуелсіз жадқа қорек жүйесінің жұмысы бүлінгенде деректер сақталады, ал энергияға тәуелдіде – бұзылады.

Микропроцессорлық жүйенің есте сақтау құрылғыларының негізгі түрлері мен олардың сипаттамаларын қарастырайық.

Жедел есте сақтау құрылғылары. Ақпаратты сақтау принципі бойынша жартылай өткізгішті жедел ЕСҚ динамикалық және статикалық болып ажыратылады.

Динамикалық есте сақтау құрылғылары өз күйін тек белгілі бір уақыт аралығында сақтайтын, сол себептен кейін дүркін-дүркін қалпына келтиріп отыруды талап ететін есте сақтау элементі негізінде жасалады. Динамикалық жартылай өткізгішті ЕСҚ-ның есте сақтау элементі конденсатор болады да, ақпарат зарядының бар-жлқтығымен сақталып отырады. Зарядтың шығындалуына орай есте сақтайтын конденсаторда ол азаяды, сондықтан зарядтың орнын толтыру үшін есте сақтайтын конденсаторды дүркін-дүркін қорек көзіне қосып отырады.

Статикалық есте сақтау құрылғылары микропроцессорлық жүйе жады неғұрлым көп тараған түрі. Көпшілік статикалық есте сақтау құрылғылары МОП – технология негізінде жүзеге асады, сонымен бірге биполяр сұлбаға құрылғанда, сатикалық ЕСҚ болады. Статикалық ЕСҚ жадының ұяшығы кәдімгі триггер. Ол не «1» күйіне, не «0» күйіне тағайындалады. Егер триггер «1»-ге тағайындалса, онда бұл триггерден алынып тасталғанша не қорек ағытылғанша сақталады.

Тұрақты есте сақтау құрылғылары. Бұл құрылғы микро-процессорлық есептеу жүйесінде программаны не басқа өзгермейтін ақпаратты сақтау үшін қажет. ЖЕСҚ-мен салыстырғанда ТЕСҚ-ның басты ерекшеліктері қоректен ажыратып тастағанда да ақпаратты сақтайды. Тұрақты ЕСҚ әртүрлі физикалық принциптер мен элементтер негізінде жүзеге асыра алады, ақпарат ендіру ерекшелігімен, ендіру еселігімен, өшіру тәсілімен ажыратылады. Қазіргі кезде ТЕСҚ-ның мына түрлері пайдаланылады: дайындаушы – зауытты немесе перделі ТЕСҚ; пайдаланушы; қайта программаланатын ТЕСҚ. ТЕСҚ-ның алғашқы екі түрі тек бір рет программаланады, ал үшіншісі – көзіне сақталатын ақпаратты көп рет өзгертуге мүмкіндік береді.

ТЕСҚ-ның әр түрін жан-жанжақты қарастырайық. Програм-маланатын перделік ТЕСҚ-ны дайындаушы өзі программалайды, ол ақпарат пайдаланушы әзірленген ақпарат бойынша фотошаблондар жасап, ол арқылы ақпаратты өндіріс процесінде ТЕСҚ кристалына түседі. Бұл әдіс ең арзан және ТЕСҚ жаппай шығаруға арналады. Перделік ТЕСҚ диодтар, биполярлық және МДП-транзистор негізінде жасалады. Диодтық ТЕСҚ-да жиодтар матрицаның «1» жазуына сәйкес келетін қиылытарында қосылып, «0» жазылған тұстарында болмайды. Диодтық ТЕСҚ-ның сыртқы басқару тізбектері өте қарапайым. Ал, диодты матрица гальваникалық байланысы бар элемент түрінде болғандықтан, шығыстық сигналдар кірістігіндей түрінде болады. Осылайша, кіріске дейінгі тұрақты кернеу берілсе, онда шығыстада кернеулер тұрақты болып, ақпарат сақтаудың шығыстық регистрінің қажеті болмай қалады. Биполярлық және МДП-транзисторлардағы перделі ТЕСҚ да матрица түрінде жасалады. МДП-транзисторлардағы тұрақты ЕСҚ биполярлыққа қарағанда біршама арзанға түседі.

Пайдаланушы программалайтын ТЕСҚ неғұрлым әмбепап, демек барынша қымбат аспап болып табылады. Олар биполярлық аспаптардың матрицасы түрінде болады. Арнаулы программаланатын құрылғыларға сәйкес кодтық комбинацияларды енгізгенде, бұл матрицаның адрестік және разрядтық шиналармен байланысы бұзылады. Пайдаланушы программалайтын мүмкіндік ТЕСҚ-ның осы түрін микроЭЕМ жасауға өте қолайлы етті.

Қайта программалайтын ТЕСҚ – ішіндегі мәліметі өзгермелі ТЕСҚ, МОП-транзисторлар матрицасының тетіктерінде берілген кодты түзетін зарядтар ұзақ мерзім сақтала алады. Қайта программаланатын ТЕСҚ барлағы МОП-аспаптар түрінде болады.

Сыртқы есте сақтау құрылғылары (СЕСҚ). Бұл үлкен көлемді құрылғы, деректерді ұзақ сақтауға, деректер архивін жасауға және осы деректерді микропроцессорлық жүйенің жедел есте сақтау құрылғыларымен алмастыруға болады. Жалпы СЕСҚ жинағышпен контроллерден тұрады.

СЕСҚ-ның жинағышы деп, сыртқы есте сақтау құрылғысының ақпаратты тікелей қабылдап, оны сақтаулы ыңғайлы формулаға түрлендіретін, осы ақпаратты сақтауды және санау кезінде электр сигналына түрлендіретін бөлігін айтады.

Ол түрлендіру құрылғысынан, ақпарат механизмнен және ақпарат тасығыштан тұрады.

Ақпаратты түрлендіру құрылғысы жазу және санау күшейткіштерінен, маниттік бастиектен және цифрлық кодты сақтауға ыңғайлы тікелей және кері түрлендіруге қажет басқа құралдардан тұрады. Жетек (привод) деп аталатын механизм жасау және санау органдарына қатысты ақпарат тасығыштың ығысуына қамтамасыз етеді. Ақпарат тасығыш деп белгілі бір физикалық құбылыс негізінде ақпаратты тікелей сақтауды жүзеге асыратын бұйымды айтады. Тасығыш магнитті (диск, таспа, барабан), оптикалық (фотопленка, голограмма) т.б. бола алады. Тасығыш тұрақты, яғни жинағыштан ажырамайтын, не алмалы-салмалы болады, соңғысы еркін көлемде деректер архивін жасау мүмкіндігін тудырады.

СЕСҚ контроллері деп, жинағыштың жұмысы мен микропроцессорлық жүйенің интерфейсімен үйлесуін қамтамасыз ететін құрылғыны айтады. СЕСҚ-ның ерекшелігі оның жинағыштығына байланысты. Кәдімгі СЕСҚ жинағыштарын қарастырайық.

Магниттік таспадағы жинағыш (МТЖ) – ақпарат тасығышы магниттік таспа болатын СЕСҚ жиинағышы. Мұндай жинағыштар катушкалы және кассеталы болады. Микропроцессорлы жүйелерде көбінесе магниттік таспадағы кассеталық жинағыштар, яғни магниттік таспа арнайы алмалы-салмалы кассетаға, ол тұрмыстық магнитафондардың компакт кассетасына ұқсас және де Картридж түрінде арнаулы цифрлық кассета.

Магниттік дискілерлегі жинақтағыш (МДЖ) – ақпарат тасығыш беті магнит материалдың жұқа қабатымен қапталған айналмалы диск болатын СЕСҚ-ның жинақтағышы. Мұндай жинағыштар қатты және иілгіш дискілі болады.

Қатты дискілі МДЖ-да металл диск не дискілер жиыны ақпарат тасығыш болады. Бұл жинағыштардың жылжымалы тасығышы бар барлық магниттік СЕСҚ ішінде ақпарат алмасу жылдамдығы үлкен. Микропроцессорлық жүйелерде Винчестер түріндегі МДЖ кең тараған, оларда жеңілдетілген қалқыма бастиегі бар қатты диск біртұтас герматикалық қаптамадан жинақталады. Бұл оны пайдалануды және ақпарат жазу тығыздығын барынша оңайлатуды қамтамасыз етеді.

Иілгіш магниттік дискілердегі жинақтағыш (ИМДЖ) – ауыспалы ақпарат тасығыш ретінде иілгіш полимер негізінде жасалған магниттік диск болатын МДЖ. Дискеттер магниттік дискілердегі ЕСҚ-ларының айрықша түрі. Олар қорғаныш қабатымен иілгіш магниттік диск (диаметрі 190 мм) түрінде болады. Магниттік дискілер қорғаныш қабықшасының 360 айн/мин айналу жиілігімен айналады.

Ақпарат центрлес (концентрлік) жолақта жазылады. Олардың әрқайсысының жадының көлемі 3328 байт болады. Дискеттерде жазылған ақпаратты шығарудың жылдамдығы өте үлкен. Магниттік таспа мен магниттік дискілердегі ЕСҚ арасындағы принциптік айырмашылық есте сақталатын ақпаратты сақтаумен айқындалады. Магниттік таспаға ақпаратты жазған кезде ақпараттың белгілі бір блогын табу үшін таспаның бүкіл 70 метрдей ұзындығынан іздеуге тура келеді, енді магниттік дискіге ақпарат жазу кезінде іздеу бір жол (<1М) аумағында ғана жүргізіледі.

Магниттік дискідегі есте сақтау құрылғылар көлемі үлкен ақпаратты жылдам алу үшін қажет.

Магниттік карталардағы жинақтауыш – ақпарат тасығышы иілгіш полимер негізіндегі ауыстырымды магниттік карта болатын СЕСҚ-ның жинақтауышы. Магниттік картадағы жинақтауыш СЕСҚ жинақ-таушының күрделі калькуляторларда, технологиялық жабдықтарда т.б. пайдаланылатын қарапайым түрі болып табылады. Олар шағын ақпараттық сыйымдылықпен және төмен жылдамдықтағы дерек алмасумен ерекшелінеді. Олардың арақашықтығы – құны арзан, пайдалануда оңай.

Цилиндрлік магниттік домендердегі жинақтауыш (ЦМДЖ). Ақпарат тасығыш монолитті кристалға жинақталған цилиндрлік магниттік түзілім (домендік құрылым) түрінде болатын (ЕСҚ жинақтағыш) ақпарат тасығыш 256 К, 1 М, 4 М бит ақпарат не одан да көп болатын интегралдық микросхема түрінде жасалады.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: