Полупроводниковое запоминающее устройство Советский патент 1980 года по МПК G11C11/40 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в производстве запомина ющих устройств с произвольной выборкой информации (ЗУПВ). Известно статическое МДП-запоминающее устройство с произвольной выборкой информации типа МК 4104 фирмы Mostek, содержащее матрицу шеститранзисторных ячеек памяти, дешифраторы строк и столбцов и блоки управления 1 . Недостатками известного МДП-ЗУПВ являются низкое быстродействие и ог раниченные функциональные возможнос При работе в системе ОЗУ. Наиболее близким из известных по техни 1ёской сущности является ЗУПВ фирмы АМД 2 , содержащее матрицу шеститранзисторных ячеек памяти, де шифраторы строк и столбцов, формиро ватель сигналов считывании-записи, формирователь управляющего сигнала триггеров защелок, формирователь сигнала включения кристалла, формирователи сигналов входных и выходных данных, причем к адресным входам матрицы ячеек памяти подключены выходы дешифраторов строк и столб.цов и формирователя управляющего си нала триггеров защелок, ко входам, которого присоединены соответствуюие выходы дешифратора строк, выход формирователя сигналов включения кристалла подключен ко входам дешифраторов столбцов и строк формирователя сигналов считывания записи, формирователя управляющего сигнала триггеров защелок и формирователей сигналов входных и выходных данных, а вход-выходы матрицы-ко входам формирователей сигналов выходных данных и к выходам формирователя входных данных. Запуск ЗУПВ и управление его работой осуществляется сигналом включе ния кристалла. Данное устройство работает следующим образом. При отсутствии обращения к кристаллу (на ВК действует высокий уровень напряжения) производит:ся предварительный заряд разрядных и числовых шин до уровней напряжения, близких к Ef, - HO . В это время ЗУ находится в режиме хранения. При переходе в рабочий режим на входе ВК ЗУПВ формируется высокий уровень напряжения (на ВК - низкий уровень напряжения),который запускает все формирователи и дешифраторы ЯУПВ. В режиме считывания на выбранной словарной шине формируется высокий уровень напряжения, адреснйв транзи торы ТЗ, Т4 выбранной ячейки памяти открываются и емкости соответствую(цихразрядной и числовой шин начина разряжаться через открытое плечо тр гера ячейки памяти, , Поскольку процесс разряда больши емкостей разрядной и числовой шины занимает большой промежуток времени в каждый столбец матрицы вводится дополнительный триггер защелка. Формирователь управляющего сигйала триггеров защелок ф запуска ется от дешифратора строк. Как толь ко на шине Ф{, формируется высокий уровень напряжения, триггер защелка включается и ускоряет процесс р ряда соответствующих разрядной и - числовой шин, тем самым увеличивая быстродействие при считывании. Выходные данные по числовым шинам поступают на формирователь выходных данных и выводятся из ЗУПВ. В режиме записи на выбранной сло варной шине возбуждается высокий ур вень напряжения, адресные транзисто ры выбранной ячейки открывайт ся,нй числовых и разрядных шинах формирую ся соответствующие противофазные си налы от формирователя входных данны С приходом управляющего сигнала кл чается триггер защелка, ускоряющи формирование низкого уровня напряже ния на соответствующей разрядной ши и тем самым повышающий быстродействие ЗУПВ в режиме записи. Как известно, время доступа к ячейке (фронт нарастания сигнала на выбранной словарной шине) определяется скоростью срабатывания дёшйф ра тора строк и в статических ЗУПВнеравнозначно для различных строк. Например, при времени доступа к нул вой строке Матрицы ЗУПВ, равном 100 НС{ время доступа к п-ной строк может быть равным,200 не. В паспорте на ЗУПВ указывается наихудшее время выборки (время выборки .состоит из времени доступа к ячейке и времени формирования считываемой с ячейки информацйй разрядных ичисловьк шинах), поэтому потребитель вынулоден включать внешние устройства приема информации из ЗУПВ, ориентируясь не на реальное быстродействие, а на наихудшее значение, которое зависит от местоположения ячейки, температуры окружаюЕцей среды, качества образца и многих других факторов./Кроме того, потребителю необходимо формировать специальныр импульсы, сигнализирующие о том, что данные считываются или записываются в ЗУПВ и можно переходить к новой операции. - :-™ Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что рассмотренные cxeMhT ЗУПВ и известные в настоящее время ЗУПВ имйют низкое быстродействие и ограниченные функциональные возможности при работе в составе системы Оперативной памяти. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение области применения при работе устройства в режиме оперативной памяти. Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковое запоминающее устройство с произвольной записью информации, содержащее матричный накопитель, дешифраторы строк и столбцов, выходы которых соединены с первыми входами матричного накопителя, формирователь выходных сигналов , первые входы которого подключены соответственно к выходам матричного накопителя и к выходам формирователя входных сигналов, второй вход формирователя выходных сигналов соединен с первым входом формирователя входных сигналов, выходом формирователя сигналов включения, входом дешифратора столбцов и входом формирователя считывания-записи, выход которого соединен со вторым входом формирователя входных сигналов и с третьим входом формирователя выходных сигналов, формирователь управляющих сигналов, выход которого соединен со вторым вход9М матричного накопителя, первые входы формирователя управляющих сигналов соединены с выходс1ми дешифратора строк, второй вход формирователя управляющих сигналов соединен со входом дешифратора, строк и входом формирователя сигналов считывания-записи, введены формирователь сигналов наличия информации и муль.типлексор, первый вход которого соединен с выходом формирователя сигналов наличия информации, входы которого соединены с выходами матричного накопителя, второй и третий входы мультиплексора соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя входных сигналов, выходы мультиплексора подключены соответственно к третьему входу формирователя входных сигналов и выводу формирователя выходных сигналов . . Сущность изобретения поясняется чертежом, на кЬтором представлена функциональная схема устройства. Оно содержит матричный накопитель 1, дешифраторы строк и столбцов 2 и 3, формирователь управляющих сигналов 4, формирователь сигналов вклк)чения 5, формирователь сигналов считывания-записи б, формирователи входных и выходных сигналов 7 и 8, формирователь сигналов наличия информации 9, мультиплексор 10. Устройство работает следунвдим образом. В невыбранном состоянии на входе 1)ормирователя сигнала включения 5 возбуждается низкий уровень напряжения и .производится предварительный заряд всех узлов ЗУПВ до высокого уровня напряжения. При этом выходы мультиплексора 1о отключены от источ ников питания .и шины нулевого потенциала (3-е состояние). При переходе в рабочий режим на входе формирователя сигнала включени 5 возбуждается высокий уровень напря жения. В режиме считывания на выбранной дешифратором строк 2 словарной шине возбуждается высокий уровень напряжения, который запускает формировате управляющих сигналов 4. При этом открываются адресные транзисторы выбранной ячейки памяти, и ячейки начи нают разряжать емкости соответствующих разрядной и числовой шин накопителя 1. с приходом переднего фронта управ ляющего сигнала включается соответст вующий триггер защелка, ускоряющий формирование низкого уровня напр жения на соответствующих разрядной и числовой шинах накопителя 1. Как тол ко на числовых шинах ЗУПВ устанавливается достаточно большая разность п тенциалов, срабатывает формирователь сигнала наличия информации 9, и на в ходе формирователя 9 возбуждается вы сокий уровень напряжения, сигнализирующий о том, что истинные данные на чали считываться с выбранной ячейки. Сигнал подтверждения направляется мультиплексором 10 на вход ЗУПВ, не используемый по своему назначению в режиме считывания. Этот сигнал включает устройства приема информации из ЗУПВ и дает подтверждение внешним устройствам о том, что на выходе ЗУП присутствует истинная информация и можно готовить следующую операцию. С приходом заднего фронта сигнала включения на входах формирователей у равляющих сигналов и наличия информации 4 и 9 формируются низкие уровн после чего мультиплексор 10 переводится в третье состояние. В режиме записи на числовых шинах формируются сигналы записываемой информации,. Как только на числовых шинах сформируется достаточно большая разность потенциалов, на выходе формирователя сигнала наличия информации 9 возбуждается высокий уровень напряжения, который с помощью мульти плексора /10 направляется на выход ЗУПВ, неиспользуемый по своему назначению в режиме записи. Импульс подтверждения сигнализирует о том, что входные данные записываются в ЗУПВ, и можно готовить следующую one иацию. Входные данные поступают на разрядные шины выбранного сто;(бца, и с приходом высоких уровней напряжения по словарной шине и управляющей шине информация записывается в выбраннуюячейку, причем триггер защелка, как и в режиме считывания, ускоряет процесс записи. Из вышеизложенного следует, что, так как время включения сигнадов управления триггерами защелками формирователя 4 и формирователя 9 зависит от местоположения ячеек памяти в матрице, то предлагаемое: ЗУПВ позволяет работать с реальным быстродействием. Выигрыш в быстродействии при использовании предложенного ЗУПВ в системе памяти ЭВМ составляет до 50%, g расширение области применения позволяет уменьшить объем схем обслуживающей электроники на 15-20%. Кроме того, следует отметить, что предлагаемое ЗУПВ не требует дополнительных выводов корпуса для сигналов подтверждения и, следовательно, существенно улучшает экономические показатели системы памяти. Формула (изобретения Полупроводниковое запоминающее устройство с произвольной выборкой информации, содержащее матричный накопитель, дешифратор строк и столбцов, выходы которых соединены с первыми входами матричного накопителя, формирователь эыходных сигналов, первые входы которого подключены соответственно к выходам матричного накопителя и к выходам формирователя входных сигналов, второй вход формирователя выходных сигналов соединен с первым входом формирователя входных сигналов, выходом формирователя сигналов включения, входом дешифратора столбцов и входом формирователя считывания-записи, выход которого соединен со вторым входом формирователя входных сигналов и с третьим входом формирователя выходных сигналов, формирователь управляющих сигналов, выход которого соединен со. вторым входом матричного накопителя, первы е входы формирователя управляющих сигналов соединены с выходами дешифратора строк, второй вход формирователя управляющих сигналов соединен со входом дешифратора строк и входом формирователя сигналов считывания-записи, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения при работе устройства в режиме оперативной памяти, в устройство введен формирователь сигналов наличия, информации и мультиплексор, первый вход которого соединен с выходом формирователя сигналов наличия информации, входы которого соединены с выходами матричного накопителя, второй и третий входы мультиплексора соединены .соответственно с первым и BTOptiiM входами формирователя входных сигналов, выходы мультиплексора подключены соответственно к третьему входу формирователя входных

II

7485088

сигналов и выходу формирователя выходных сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электроника, 10, 1977, 5 с. 38-44.

. 2. Электроника, 4, 1976, с. 39-40 (прототип).