Pamäť je zariadenie, ktoré umožňuje zápis informácie do pamäťového média,
uchovanie informácie na požadovaný časový interval a výber informácie v potrebnom okamihu.
Pamäte ROM (Read Only Memory) sú pamäte, ktoré sú určené iba pre čítanie informácií. Informácie sú do týchto pamätí pevne zapísané pri ich výrobe a potom už
nieje možné žiadnym spôsobom ich obsah zmeniť. Jedná sa teda o statickú, energeticky nezávislú pamäť určenú len ku čítaniu. Pri výrobe tohoto typu pamäti
sa používa najčastejšie niektorá z nasledujúcich realizácií pamäťových buniek.
Pamäťová bunka pamäti ROM môže byt realizovaná ako dvojica nespojených vodičov a vodičov pripojených cez polovodičovú diódu. V prvom prípade nemôže žiadnym spôsobom hodnota logická jedna prejsť z adresového vodiča na vodič dátový. Jedná sa teda o bunku, v ktorej je permanentne uložená hodnota 0.
V druhom prípade hodnota logická 1 prejde z adresového vodiča cez polovodičovú diódu na vodič dátový. Toto zapojenie predstavuje teda pamäťovú bunku s hodnotou 1. Dióda je zapojená tak,
aby hodnota logická 1 mohla prejsť z adresového vodiča na dátový, ale nie v opačnom smere, čo by viedlo k jej šíreniu po veľkej časti pamäti.
Jednotlivé bunky pamäti ROM je tiež možné realizovať pomocou tranzistorov, a to v technológii TTL, či v technológii MOS.
V tomto prípade je na dátový vodič neustále privádzaná hodnota logická 1. Pokiaľ dôjde k vybraniu adresového vodiča a tým k umiesteniu hodnoty logická jedna na tento vodič,
tak v prípade, že je tranzistor T spojený s týmto adresovým vodičom, dôjde k jeho otvoreniu a tým k prepojeniu dátového vodiča so zemou. Na takto pripojenom dátovom vodiči
sa potom objaví hodnota logická 0 a tato bunka predstavuje uloženie hodnoty bitu 0. U buniek, ktorých tranzistor nieje spojený s adresovým vodičom, nemôže nikdy dôjsť k otvoreniu tohoto tranzistora a tým
ani ku spojeniu dátového vodiča so zemou. V tejto bunke je teda neustále uložená hodnota 1.
Tranzistor pripojený k napájaciemu vodiču plní úlohu rezistora podobne ako u bunky v predošlom prípade. Samotná bunka pracuje na rovnakom princípe, ktorý bol popísaný u bunky v technológii TTL.
Pospájaním pamäťových buniek vytvoríme pamäťovú maticu. Prepínačom prepíname medzi jednotlivými adresovými vodičmi.
Po prepnutí na niektorý z adresových vodičov naň privedieme hodnotu logická 0. Na dátové vodiče je neustále privádzaná hodnota logická 1.
Pokiaľ dôjde k vybraniu adresového vodiča, prejde hodnota logická 0 z adresového vodiča cez polovodičovú diódu na vodič dátový. V prípade, že dátový vodič
nieje prepojený s daným adresovým vodičom zostáva na ňom aj naďalej hodnota
logická 1.
Adresa sa privádza v tvare k-bitového slova na adresné vstupy A0, A1, A2. Dekodér prevádza adresu z binárneho kódu na kód A až H. Vybudením jedného adresovacieho vodiča
sa na všetky dátové vodiče prenáša zapísané príslušné kódové slovo, uložené na danej adrese.
Okrem polovodičových pamätí ROM, u ktorých je prvotný zápis informácie vykonaný už pri výrobe pamäti (poslednou technologickou maskou),
existujú aj používateľom programovateľné polovodičové pamäte
PROM, EPROM, EEPROM, Flash. [1][2][4]
SRAM
Pamäte SRAM (Static Random Access Memory) uchovávajú informáciu v sebe uloženú po celú dobu, ktorú sú pripojené ku zdroju elektrického napájania. Pamäťová bunka SRAM je realizovaná ako bistabilný klopný obvod tj.
obvod ktorý sa môže nachádzať v jednom z dvoch stavov, ktoré určujú či je v pamäti uložená 1 alebo 0.
U SRAM pamätí sa používajú dva dátové vodiče. Vodič dáta je určený pre zápis do pamäti. Vodič označený ako /dáta sa používa na čítanie. Hodnota na tomto vodiči je vždy opačná ako hodnota uložená v pamäti. Preto na konci je nutné ju ešte negovať.
Tranzistory T5 a T6 plnia funkciu rezistorov. Pri zápise sa na adresový vodič umiestni hodnota logická 1. Tranzistory T1 a T2 sa otvoria. Na vodič dáta sa privedie zapisovaná hodnota (napr. 1). Tranzistor T1 je otvorený, takže jednička na vodiči
dáta otvorí tranzistor T4 a týmto dôjde k uzavretiu tranzistoru T3. Tento stav obvodu predstavuje uloženie hodnoty 0 do pamäti. Plne analogicky táto bunka pracuje aj pri zápise hodnoty 1. Rozdiel je iba v tom, že tranzistor T4 zostane zavretý a to
spôsobí otvorenie tranzistoru T3. Pri čítaní je opäť na adresový vodič privedená hodnota logická 1, čo opäť spôsobí otvorenie tranzistorov T1 a T2. Ak bola v pamäti zapísaná hodnota 1, je tranzistor T4 otvorený (tj. na jeho výstupe je hodnota 0).
Túto hodnotu obdržíme na vodiči /dáta. Opäť úplne analogicky v prípade uloženej hodnoty 0, kedy tranzistor T4 je zavretý (tj. na jeho výstupe je hodnota 1). Pamäte SRAM je možné uskutočniť aj v technológii TTL. Bunka takejto pamäti pracuje na princípe
podobnom ako bunka v technológii MOS. Pamäte SRAM sú výhodné práve pre svoju nízku prístupovú dobu. Ich nevýhodou je naopak vyššia zložitosť a z toho plynúce vyššie výrobné náklady. V súčasnej dobe sú pamäte SRAM používané predovšetkým pre realizáciu pamätí
typu cache, ktorých kapacita je v porovnaní s operačnou pamäťou niekoľkonásobne nižšia.
V pamäti DRAM je informácia uložená pomocou elektrického náboja na kondenzátore. Tento náboj má však tendenciu vybíjať sa aj v dobe, keď je pamäť pripojená ku zdroju elektrického napájania. Aby nedošlo k tomuto vybitiu a tým aj k strate uloženej informácie,
je nutné periodicky vykonávať tzv. refresh, tj. oživovanie pamäťovej bunky. Túto funkciu plní niektorý z obvodov čipovej sady.
Pri zápise sa na adresový vodič privedie hodnota logická 1. Tým sa tranzistor T otvorí. Na dátovom vodiči je umiestnená zapisovaná hodnota (napr. 1). Táto hodnota prejde cez otvorený tranzistor a nabije kondenzátor. V prípade zápisu nuly dôjde len k prípadnému vybitiu kondenzátora
(pokiaľ bola v pamäti skôr uložená hodnota 1). Pri čítaní je na adresový vodič privedená hodnota logická 1, ktorá spôsobí otvorenie tranzistora T. Ak bol kondenzátor nabitý, zapísaná hodnota prejde na dátový vodič. Týmto čítaním však dôjde k vybitiu kondenzátora a zničeniu uloženej informácie.
Ide teda o bunku, ktorá je deštruktívna pri čítaní a prečítanú hodnotu je nutné opäť do pamäti zapísať. Bunka pamäti DRAM je veľmi jednoduchá a dovoľuje vysokú integráciu a nízke výrobné náklady. Vďaka týmto vlastnostiam je používaná k výrobe operačných pamätí.
Jej nevýhodou je však vyššia prístupová doba spôsobená nutnosťou robiť refresh a časom potrebným k nabitiu a vybitiu kondenzátora. [1]
delenie pamätí podľa čítania resp. zápisu:
ROM (read only memory): Jednorázovo naprogramovaná, umožňuje len čítanie a uchováva si svoj obsah aj po vypnutí napájacieho napätia. Okrem polovodičových pamätí ROM,
u ktorých je prvotný zápis informácie vykonaný už pri výrobe (poslednou technologickou maskou), existujú aj používateľom programovateľné polovodičové pamäte ROM.
RWM(read/write memory): Umožňuje zápis aj čítanie uložených údajov.
delenie pamätí podľa prístupu:
RAM (random access memory): S ľubovoľným (priamym) prístupom.
SAM (serial access memory): So sekvenčným prístupom.
FIFO (first in first out): Sú údaje čítané len v tom poradí, v akom boli do pamäti
zapísané. Zapísané dáta môžu byť čítané len jedenkrát, potom sa z pamäti vysúvajú.
LIFO (last in first out): Majú poradie čítania dát opačné, teda posledný zapísaný
údaj je čítaný v poradí ako prvý.
CAM (conect adresable memory): Adresovateľné obsahom - výber
podľa vlastností (napr. časť binárneho kódu), využitie - napr. v systémoch umelej inteligencie, v triediacich automatoch.
základné parametre pamätí sú:
kapacita: Množstvo informácií, ktoré je možné uložiť.
prístupová doba: Doba, ktorú je potrebné čakať od zadania požiadavky, než pamäť
sprístupní požadovanú informáciu.
prenosová rýchlosť: Množstvo dát, ktoré sa z pamäti prečíta (zapíše) za jednotku času.
statickosť/dynamickosť:
statické pamäte: Uchovávajú informáciu po celú dobu, kedy sú pripojené
ku zdroju elektrického napätia.
dynamické pamäte: Zapísanú informáciu majú tendenciu strácať i v dobe, kedy sú
pripojené k napájaniu. Informácie v takýchto pamätiach je nutné neustále
periodicky oživovať, aby nedošlo ku ich strate.
deštruktívnosť pri čítaní:
deštruktívne pri čítaní: Prečítanie informácie vedie ku strate tejto
informácie. Prečítaná informácia musí byť následné po prečítaní opäť do pamäti
zapísaná.
nedeštruktívne pri čítaní: Prečítanie informácie žiadnym negatívnym spôsobom
tuto informáciu neovplyvní.
energetická závislosť:
energeticky závislé: Uložené informácie po odpojení od zdroja
napájania strácajú.
energeticky nezávislé: Uchovávajú informácie i po dobu, kedy
niesu pripojené ku zdroju elektrického napájania.
prístup:
sekvenčný: Pred sprístupnením informácie je nutné prečítať všetky
predchádzajúce informácie.
priamy: Je možné sprístupniť priamo požadovanú informáciu.
spoľahlivosť: Stredná doba medzi dvoma poruchami.
cena za bit: Cena, ktorú je potrebné zaplatiť za jeden bit. [1][3]
15.2 Pamäte ROM
Obr.15.1 Realizácia bunky pamäti ROM pomocou polovodičovej diódy
Obr.15.2 Realizácia pamäťovej bunky ROM pomocou tranzistorov v technológii TTL
Obr.15.3 Realizácia pamäťovej bunky ROM pomocou tranzistorov v technológii MOS
Obr.15.4 Základný princíp pamäti ROM
Obr.15.5 Pamäť ROM s dekodérom adries
15.3 Pamäte RAM
Obr.15.6 Realizácia jednej bunky SRAM v technológii MOS
DRAM
Obr.15.7 Realizácia jednej bunky pamäte DRAM