|
Radioelektron qurilmalar video signal modulyatsiyasi
|
| bet | 7/8 | | Sana | 21.05.2024 | | Hajmi | 0,83 Mb. | | #248410 |
Tashqi xotira
Yopiq mikrokontroller arxitekturasiga nisbatan hozirgi tendentsiyaga qaramay, ba'zi hollarda qo'shimcha tashqi xotirani (ham dastur, ham ma'lumotlar xotirasi) ulash zarurati tug'iladi .
Agar MK tashqi xotirani ulash uchun maxsus uskunani o'z ichiga olsa, u holda bu operatsiya standart usulda (MP uchun bo'lgani kabi) amalga oshiriladi.
Ikkinchi, ko'proq universal usul tashqi xotirani ulash va dasturiy ta'minotda xotiraga kirishni amalga oshirish uchun kiritish-chiqarish portlaridan foydalanishdir. Bu usul murakkab shina interfeyslarini amalga oshirmasdan oddiy kiritish-chiqarish qurilmalaridan foydalanish imkonini beradi, biroq bu tashqi xotiraga kirishda tizim unumdorligining pasayishiga olib keladi.
Xotira chiplarining turlari
Zamonaviy elektron qurilmalarning ishlashi ko'pincha protsessorning parametrlari bilan emas, balki qurilmaning o'zida ma'lumot almashish tezligi bilan ham belgilanadi. Bu vazifa asosan qurilmaning xotira tizimi tomonidan hal qilinadi.
Ob'ektiv ravishda ma'lumotlarni qayta ishlovchi protsessor va xotira tizimining parametrlariga mos kelishi kerak, bu esa ta'rifi bo'yicha ularni yozib olish, saqlash va ta'minlash uchun zarurdir. Biroq, bu erda bir qator qarama-qarshiliklar mavjud.
Birinchidan, har bir yangi avlod CMOS tuzilmalari og'irlik va o'lcham parametrlari bo'yicha qat'iy cheklovlar bilan yanada yaxshi xotira tezligi/quvvat nisbatini talab qiladi. Shunga qaramay, ma'lumotlarni saqlash va xotira tizimiga kirish jarayonining vaqt va energiya parametrlariga ta'sir qiluvchi ba'zi sabablar ob'ektiv ravishda bartaraf etilmaydi.
Ikkinchidan, protsessorda parallel tuzilmalardan foydalanish uning har bir chipga xos ish faoliyatini yaxshilashi mumkin. Biroq, signalni uzatish uchun chiplararo ulanishlarni bir xil darajada ishlab chiqish mumkin emas, chunki chiplararo ulanishlar soni ob'ektiv ravishda cheklangan.
Uchinchidan, xotira zichligi oshgani sayin, kattaroq chiqish fan-out nisbati talab qilinadi, bu manzilni dekodlash va tegishli ma'lumotlarni uzatish yo'nalishini tanlash uchun zarur bo'lgan vaqtni kamida logarifmik oshirishga olib keladi.
Natijada, Mur qonuniga ko'ra, mikroprotsessor unumdorligi eksponent ravishda oshgan bo'lsa-da, xotira tizimining unumdorligi proportsional ravishda oshishi mumkin emas. Xotira tizimining ishlash sifati ko'p jihatdan uning ierarxiyasini tanlash (kesh xotirasidan foydalanish va boshqalar), ma'lumotlar shinasi arxitekturasini tanlash va dinamik operativ xotiraning o'ziga xos xususiyatlari bilan belgilanadi.
Xotira tizimining asosiy elementi bo'lgan operativ xotiraning asosiy xarakteristikalari quyidagilardan iborat:
bit yoki baytlarda saqlanadigan ma'lumotlarning maksimal miqdori, shuningdek xotirani tashkil qilish (bit bo'yicha bit yoki ma'lum o'lchamdagi so'zlar) bilan belgilanadigan axborot sig'imi;
xotiradan ma'lumotni olish vaqti va tasodifiy kirish yoki qidirish vaqti bilan xotiraga kirishning aylanish vaqti va ketma-ket kirish bilan xotiraga (yoki xotiradan) vaqt birligiga uzatiladigan ma'lumotlar miqdori bilan tavsiflangan ishlash;
energiya iste'moli, har bir ish rejimida quvvat manbalaridan xotira tomonidan iste'mol qilinadigan elektr quvvati, shuningdek ishonchliligi, narxi, vazni, umumiy o'lchamlari va boshqalar.
Saqlash muhitining turiga qarab saqlash moslamalari ferrit, elektromagnit, ferroelektrik, optik, ultratovush, o'ta o'tkazuvchan va elektron bo'lishi mumkin. Ikkinchisi orasida integral mikrosxemalar ko'rinishida yaratilgan yarimo'tkazgichli xotira qurilmalari muhim o'rin egallaydi [20].
2.1-rasmda xotira chiplarining zamonaviy tasnifi ko'rsatilgan. Xotira tizimlarini, xususan, dinamik operativ xotirani loyihalashning zamonaviy tamoyillari avvalgilaridan sezilarli darajada farq qiladi. 60-yillarning oʻrtalariga qadar kompyuter xotirasi tizimlari katod-nurli trubkalar, ferrit yadrolari va magnit lentalar asosida qurilgan.
Yarimo'tkazgich texnologiyasining rivojlanishi bilan uning asosida qurilgan qurilmalar asta-sekin avvalgilarini almashtirdi. Dastlab, olti tranzistorli statik operativ xotira (SRAM) standart xotira elementiga aylandi, u hozirda kesh va doimiy xotirada qo'llaniladi. Biroq, haqiqiy yutuq bitta tranzistorli dinamik xotira elementining ixtirosi bilan sodir bo'ldi. Qurilmaning g'oyasi zaryadi ikkilik mantiq holatini aniqlaydigan kondansatör va ma'lum bir xotira elementiga kirish imkonini beruvchi MOS tranzistorini birlashtirish edi. Bir necha yil o'tgach, ushbu qurilma kompyuterning operativ xotirasida muvaffaqiyatli qo'llanildi. Bit uchun arzonligi va uning elementlarining yuqori zichligi tufayli LSI MOS asosidagi dinamik operativ xotira kompyuter operativ xotirasida ustunlik qila boshladi. Biroq, dinamik operativ xotirani yanada takomillashtirish uchun ob'ektiv cheklovlar mavjud .
2.1-rasm. Xotira chiplarining tasnifi
DRAM-ning asosiy cheklovi uning ishlashi bo'lib, u bir nechta muhim jihatlarni o'z ichiga oladi - kirishning kechikishi va qatorga kirish uchun aylanish vaqti va ustunga kirish uchun ma'lumotlarni uzatish tezligi. Birinchi ikkita jihat faqat dinamik operativ xotiraga taalluqlidir, ikkinchisi esa xotira qurilmasi interfeysiga taalluqlidir va yarimo'tkazgich xotirasining barcha turlari uchun umumiydir.
Fleshli xotiraning xususiyatlari
Flash xotira(inglizcha flesh xotira) - elektr qayta dasturlashtiriladigan xotiraning (EEPROM) yarimo'tkazgichli texnologiyasining bir turi. Xuddi shu so'z elektron sxemalarda ushbu yarimo'tkazgich texnologiyasiga asoslangan mikrosxemalar ko'rinishidagi doimiy saqlash qurilmalari uchun texnologik jihatdan to'liq echimlarni belgilash uchun ishlatiladi. Kundalik hayotda bu ibora qattiq holatdagi axborotni saqlash qurilmalarining keng sinfiga tegishli.
O'zining ixchamligi, arzonligi, mexanik mustahkamligi, katta sig'imi, tezligi va kam quvvat iste'moli tufayli flesh-xotira raqamli portativ qurilmalar va saqlash vositalarida keng qo'llaniladi. Ushbu texnologiyaning jiddiy kamchiliklari ommaviy axborot vositalarining cheklangan xizmat muddati, shuningdek, elektrostatik oqimga nisbatan sezgirlikdir.
Yarimo'tkazgichli flesh-xotira texnologiyasining ishlash printsipi yarimo'tkazgich strukturasining izolyatsiya qilingan maydonida ("cho'ntak") elektr zaryadini o'zgartirish va qayd etishga asoslangan (2.2-rasm).
Zaryadning o'zgarishi ("yozish" va "o'chirish") eshik va manba o'rtasida yuqori potentsialni qo'llash orqali amalga oshiriladi, shunda tranzistor kanali va cho'ntak o'rtasidagi nozik dielektrikdagi elektr maydon kuchi tunnel effektini keltirib chiqarish uchun etarli bo'ladi. Ro'yxatga olish paytida cho'ntagiga elektron tunnelining ta'sirini kuchaytirish uchun dala-ta'sirli tranzistorning (Issiq tashuvchining in'ektsiya effekti) kanali orqali oqim o'tkazish orqali elektronlarning ozgina tezlashishi qo'llaniladi (2.3-rasm, 2.4-rasm).
O'qish dala effektli tranzistor tomonidan amalga oshiriladi, buning uchun cho'ntak darvoza vazifasini bajaradi. Suzuvchi eshik potentsiali tranzistorning chegara xususiyatlarini o'zgartiradi, bu o'qish davrlari tomonidan qayd etiladi.
Ushbu dizayn bir xil kataklarning katta massivida ishlashga imkon beruvchi elementlar bilan jihozlangan .
2.2-rasm Suzuvchi eshikli tranzistorning ko`ndalang kesimi
Shakl.2.3.Flesh xotirani dasturlash
Shakl.2.4.Fleshli xotirani o'chirish
NOR va NAND flesh xotira qurilmalari mavjudUlar hujayralarni massivga ulash va o'qish-yozish algoritmlariga ko'ra farqlanadi.
NOR dizayni (2.5-rasm) o'tkazgichlarning klassik ikki o'lchovli matritsasidan foydalanadi, unda bitta hujayra qatorlar va ustunlar kesishmasida o'rnatiladi. Bunday holda, qator o'tkazgich tranzistorning drenajiga ulangan va ustun o'tkazgich ikkinchi darvozaga ulangan. Manba hamma uchun umumiy substratga ulangan. Ushbu dizayn bilan bir ustun va bir qatorga ijobiy kuchlanish qo'llash orqali ma'lum bir tranzistorning holatini o'qish oson edi.
NAND dizayni uch o'lchovli massivdir (2.6-rasm). Matritsa NOR bilan bir xil, ammo har bir kesishmada bitta tranzistor o'rniga ketma-ket ulangan hujayralar ustuni o'rnatiladi. Ushbu dizayn bir kesishmada ko'plab darvoza zanjirlarini ishlab chiqaradi. Tartibning zichligini keskin oshirish mumkin (oxir-oqibat, faqat bitta eshik o'tkazgich ustundagi bitta hujayraga mos keladi), ammo o'qish va yozish uchun hujayralarga kirish algoritmi sezilarli darajada murakkablashadi.
NOR texnologiyasi har bir hujayraga alohida-alohida tezkor kirish imkonini beradi, lekin hujayra maydoni katta. Bundan farqli o'laroq, NANDlar kichik hujayra maydoniga ega, ammo bir vaqtning o'zida katta hujayralar guruhiga nisbatan uzoq kirish imkoniyatiga ega. Shunga ko'ra, qo'llash doirasi farq qiladi: NOR mikroprotsessorlarning to'g'ridan-to'g'ri dastur xotirasi sifatida va kichik yordamchi ma'lumotlarni saqlash uchun ishlatiladi.
NOR va NAND nomlari CMOS mantiqiy mikrosxemalar sxemasi bilan massivga hujayralarni kiritish uchun sxemalar assotsiatsiyasidan kelib chiqqan.
Flash xotira bir darajali (SLC) yoki ko'p darajali (MLC) bo'lishi mumkin.
Bir bitli hujayralarda yoki bir darajali hujayralarda (SLC) suzuvchi eshikda faqat ikkita zaryad darajasi farqlanadi. Ko'p bitli hujayralarda yoki ko'p darajali hujayralarda (MLC) ko'proq zaryad darajalari ajralib turadi. MLC qurilmalari SLC qurilmalariga qaraganda ko'proq sig'imga ega, ammo kirish vaqti uzoqroq va qayta yozishning maksimal soni kamroq (2.1-jadval).
2.5-rasm Oltita NOR flesh-hujayralarining joylashuvi
2.6-rasm Bitta NAND flesh ustunining tuzilishi
Odatda, MLC har bir hujayra uchun 4 ta zaryad darajasi (2 bit) bo'lgan xotiraga ishora qiladi, 8 darajali (3 bit) xotira ba'zan TLC (Uch darajali hujayra) yoki 3 bitli MLC deb ataladi, 16 darajali (4 bit) - 16LC.
Fleshli xotiraning ikkita asosiy qo'llanilishi mavjud: mobil xotira vositasi sifatida va raqamli qurilmalarning dasturiy ta'minotini ("proshivka") saqlash.
2.1-jadval. SLC va MLC texnologiyalarining xususiyatlarini solishtirish
Parametr
|
SLC
|
MLC
|
Mantiqiy qobiliyat
|
Kichik
|
Katta
|
Tezlik
|
Yuqori
|
Past
|
ECC
|
528 bayt uchun 1 bit
|
4 bit 528 bayt
|
Yozish/oʻchirish davrlari soni
|
100 000
|
10 000
|
Narxi
|
Yuqori
|
Past
|
NORFleshli xotira nisbatan kichik o'zgaruvchan xotira qurilmalarida qo'llaniladi, ular tasodifiy manzillarga tezkor kirishni va noto'g'ri elementlarning yo'qligi kafolatini talab qiladi:
Bir chipli mikrokontrollerlar uchun o'rnatilgan dastur xotirasi. Oddiy hajmlar 1 kbaytdan 1 MB gacha.
Mikroprotsessor bilan ishlash uchun standart tasodifiy kirish ROM chiplari.
Kompyuterlarni yuklash uchun maxsus mikrochiplar (POST va BIOS), DSP protsessorlari va dasturlashtiriladigan mantiq. Odatda hajmlar birliklar va o'nlab megabaytlardir.
DataFlash kabi o'rta o'lchamdagi ma'lumotlarni saqlash chiplari. Odatda SPI interfeysi bilan jihozlangan va miniatyura qutilariga qadoqlangan. Odatda hajmlar yuzlab kilobaytdan texnologik maksimalgacha o'zgarib turadi.
Katta hajmdagi xotira talab qiladigan qurilmalarda NAND flesh xotirasi.Avvalo, bu har xil turdagi mobil xotira vositalari va ishlashi uchun katta hajmdagi saqlashni talab qiladigan qurilmalar. Asosan, bu USB kalitlari va barcha turdagi xotira kartalari, shuningdek, mobil media pleerlar.
NAND flesh-xotirasi ilg'or dasturiy ta'minotga ega standart operatsion tizimlar asosidagi hisoblash platformalarini miniatyuralashtirish va narxini pasaytirish imkonini berdi. Ular ko'plab maishiy texnikaga o'rnatila boshlandi: uyali telefonlar va televizorlar, tarmoq routerlari va kirish nuqtalari, media pleerlar va o'yin pristavkalari, foto ramkalar va navigatorlar (2.7-rasm).
2.7-rasm. Odatda SLC va MLC xotira ilovalari.
Flash xotiraning afzalliklari Ma'lumotlarni uzatish va saqlashning boshqa vositalari bilan solishtirganda, ular aniq - yuqori ishonchlilik va zarba qarshiligi (harakatlanuvchi komponentlarning yo'qligi va ommaviy axborot vositalari va disklarning mexanik dizaynining soddaligi tufayli), kam quvvat sarfi va ixchamlik. Biroq, uning kamchiliklari bor - cheklangan miqdordagi qayta yozish tsikllari (10 000 dan 1 000 000 gacha) va nisbatan sekin ishlash.
Xulosa.
Ma’lumotlar xotirasi dasturni bajarish jarayonida o‘zgaruvchilarni saqlash uchun mo‘ljallangan.Ma’lumot saqlash registrlari – bu xotira turi protsessorning ichki registrlari va periferiya qurilmalarini boshqarish uchun xizmat qiladigan registrlarni (maxsus funktsiyalar registrlari) o‘z ichiga oladi. Tashqi xotira — funksional imkoniyatlarni kengaytirish uchun mikrokontroller tizimiga ulanadigan qo‘shimcha xotira.Xotira chip nazoratining quyidagi turlari mavjud:
- statik parametrlarni – kirish va chiqish kuchlanishlari, kirish va chiqish toglari, iste’molchilik toglarini oziq-ovqat manbalaridan nazorat qilish va boshlash;
- dinamik parametrlar – tanlash vaqti, kirish signallarining vaqtinchalik diagrammasi parametrlari va boshqa parametrlarni nazorat qilish;
- foydalanish shartlarida xotiira chipining ishga qobiliyatini tekshirishni ta’minlaydigan faoliyat nazorati (yoki funktsional nazorat).
Belgilanishicha, xotira chip integratsiyasi darajasining oshishi bilan faoliyat nazorati barcha tuzilmalarining ishlab chiqarilishi, shuningdek, uning turli elementlarining o‘zaro hamkorligi tekshiriladi. Vaqtinchalik diagramma parametrlarining cheklangan qiymatlarida xotira chiplaari faoliyat ko‘rsatishini tekshirish xotiira chipini dinamik parametrlar bo‘yicha ham muvofiqlashtirish imkonini beradi.
Turli turdagi xotira mikrosxemalari uchun maxsus sinovlar, ularning xususiyatlari va ulardan foydalanish samaradorligi oshiradi. BU xotiira chipida yozib olish va xotira chipidan test izchilligini o‘qib chiqishga asoslangan hamda mazkur turdagi ta’sirlar turlarini aniqlashga yo‘naltirilgan. Test nazoratida xotiira chipida saqlanayotgan axborot buzilib, nazoratning o‘zi vaqt xarajatlarini talab qilayotgani uchun uni ishlab chiqarish, sinov va profilaktik yoki ta’mirlash ishlari vaqtida qo‘llaniladi.
|
| |
