Полупостоянное запоминающее устройство

 

IL фйаЬ

1 з

ОПИС Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11 611251 (б1) дополнительное к авт. саид-ву

2 (51) М, Кл. (11 С 17/00 (22) Заявлено 22.05.75 (21)2136397/18-2 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Миннстроа СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 15,06.78. Бюллетень №2 (53) УДК 681.327.6 (088.8 ) (45) Дата опубликования описания 16.05.78 (72) Авторы изобретения В. П. Деркач, B. М. Корсунский и М. И. Васюхин (71) Заявитель

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (54) ПОЛУПОСТОЯННОЕ ЗАПОМИНАЮШЕЕ УСТРОЙСТР 3

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для хранения, считывания, а также электрической перезаписи информации (микропрограмм, таблиц функций, значений констант и т.д.) в цифровых вычислительных машинах н устройствах дискретной автоматики, Известны полупостоянные запоминающие устройства (ППЗУ), содержащие накопитель матричного типа, допускающий электричес- щ кую перезапись (репрограммирование) хранящейся в нем информации fQ . В состав таких ППЗУ обычно входят также входной регистр, дешифраторы, элементь| И (схемы совпадения) и ИЛИ, входные и выходные }5 ключи, Наиболее близким к изобретению по схеме организации является запоминающее устройство, сод ржашее накопитель матричного типа, входы которого подключены к выходам первых элементов И, одни из вхо- 20 дов которых соединены с выходами первого дешифратора, вход которого подключен к одному из выходов входного регистра, другой выход которого соединен со входом второго дешнфратора, выходы второго дешифратс 25 ра подключены к первым входам вторых элементов И, выходы которых подключены к первым входам элементов ИЛИ, а выходы элементов ИЛИ соединены с первыми входами выходных ключей, вторые входы которых подключены к выходам накопителя 1 2) . Однако для осуществления стирания старой и записи новой информации в нем требуется большое число дополнительных выводов, что снижает надежность функ» пионирования устройства.

Целью изобретения является повышение надежности. В предлагаемом устройстве этд достигается тем, что оно содержит ключ записи и ключ стирания и считывания, выход которого подключен к выходу ключа записи и ко вторым входам первых элементов И, лход ключа записи подключен ко вторым входам вторых элементов И, а вход ключа стирания и считывания соединен со вторымн входами элементов ИЛИ.

На чертеже показана схема предлагаемоrо устройства, Оно содержит входной регистр 1, один из выходов которого, представляющий собой

611251 совокупность шин от первой группы разрядов кода адреса, подключен ко входу первого дешифратора 2, а другой выход (совокупность шин от второй группы разрядов кода адреса) — ко входу второго дешифратора 3.

Выходы дешифратора 2 подключены к первым (управляющим)входам первых элементов И 4, выходы которых соединены со входами накопителя 5. Вторие входы элементов И 4 подключецы к соединенным между собой выходам ключей записи 6 и ключа стирания и считывания 7. Вход

8 ключа записи 6 предназначен для подачи служебного сигнала "Запись"; входы 9 и 10, соответственно, служат для подачи служебных сигналов Стирание" и "Считывание".

Выходы второго дешифратора 3 подключены к первым входам вторых элементов И 11, вторые входы которых соединены со входом

8, Выходы элементов И 11 подключены к первым входам элементов ИЛИ 12, вторые входы которых подключены ко, входу ключа стирания и считывания 7, Выходы элемент ов ИЛИ 12 соединены с первыми входами выходных ключей 13, вторые входы которых подключены к выходам накопителя 25

5, Выходы 14 ключей 13 служат для выдачи сигналов считывания, В накопителе 5 условно показан запоминающий элемент, состоящий иэ последовательно соедипенного бистабильного переключателя 15 и полупро- 30 водникового диода 16, Элемент ИЛИ 17 подключен ко входу ключа стирания и считывания 7 и ко входам элементов ИЛИ 12.

Предлагаемое ППЗУ работает в трех режимах: записи, стирания и считывания, В 35 режиме записи во входной регистр 1 поочередно заносятся коды адреса тех ячеек на- копителя 5, в которые требуется записать информацию, Первая группа разрядов кода определяет номер строки, а вторая — но- 40 мер столбца накопителя 5, При поступлении иа вход дешифратора 2 первой группы разрядов иа управляющий вход элемента И

4, выход которого подключен к требуемой строке накопителя 5, подается разрешающий сигнал. Вторая группа разрядов кода адреса йоступает на вход второго дешифратора 3, разрешающий сигнал при этом подается на вход элемента И 1 1, соответствующего требуемому столбцу накопителя 5. После занесе ны во входной регистр 1 очеред ного кода адреса на вход 8 подается сигнал "Запись, который. поступает на вход ключа записи 6 и на вторые входы всех элементов И 11, При, этом на выходе ключа записи 6 формируется импульс напряжения для записи информации. Импульс записи поступает на вторые входы всех элементов

И 4 но на соответствующую строку нако60 пителя 5 через элемент И 4 импульс записи поступает только в том случае, если на первом входе элемента И 4 имеется разрешающий сигнал от дешифратора 2. Совпадение служебного сигнала .. Запись" с разре-. шающим сигналом от дешифратора 3 на вхоqe одного иэ элементов И 11 приводит к передаче с его выхода через соответствующий элемент ИЛИ 12 разрешающего сигнала на вход соответствующего выходного ключа

13, Этот ключ открывается, и для запоминающего элемента, включенного между соот ветствующим столбцом и выбранной строкой, электрическая цепь записи оказывается замкнутой, Все другие выходные ключи 13 остаются закрытыми, иэ-эа чего для остальных зацо«. минающих элементов выбранной строки накопителя 5 электрическая цепь записи оказывается разомкнутой.

Таким образом, в течение импульса записи в заданное состояние переключается только один запоминающий элемент, адрес которого занесен во входной регистр 1.

После окончания импульса записи бывшие открытыми элементы 4, 11, 12 и ключ

13 закрываются, и устройство оказывается готовым к приему очередного кода адреса и записи следующего бита информации либо к переходу в другой режим работы, В отличие от режима записи в остальных двух режимах стирание и считывание производятся не отдельными битами, а целыми "словами", разрядность которых определяется количеств вом столбцов накопителя, выполняющих в данном случае функции разрядных шин (а строки-функции числовых шин), Для этого во входной регистр 1 заносится код адреса стираемого (или считываемого) слова, определяющий номер строки (числовой шины) накопителя 5, в которую это слово записана. Kog адреса заносится в первую группу разрядов регистра 1 и, цоступая с них на дешифратор 2, приводит к появлению разрешающего сигнала на первом (управляющем) входе соответствующего элемента И

4, Вторая группа разрядов регистра 1 в режиме стирания и считывания остается незадействованной, а дешифратор 3 заблокирован элементами И 11, открываемыми только в режиме записи, После подая кода адреса в регистр 1 на вход 9 подается служебный сигнал "Стирание (а при считывании — на вход 10 служебный сигнал

"Считывание ). Этот сигнал, поступая на вторые входы элементов ИЛИ 12, приводит к появлению разрешающих сигналов на первых (управляющих) входах всех выходных ключей 13, благодаря чему все они открываются, Одновременно служебный сигнал Стирание (Считывание ) поступает на вход ключа стирания и считывания 7, в.результа611251

1 те чего на выходе этого ключа формируется импульс напряжения (или тока), требуемого glIB стирания (считывания) информации, Этот импульс поступает на вторые входы всех элементов И 4, но пропускается. на соответст- 5 вующую строку накопителя 5 только тем из них, на первый вход которого подан разрешающий сигнал от дешифратора 2. Поскольку все выходные ключи 13 открыты, цепь стирания (считывания) оказывается замкнутой О одновременно для всех запоминающих элементов накопителя 5, подключенных к выбранной строке, Благодаря этому в режиме стирания все они переключаются в исходное состояние. В режиме считывания длительность 15 (или амплитуда, или то и другое вместе) служебного сигнала "Считывание" выбирается .гораздо меньше, чем у служебного сигнала

"Стирание". Соответственно меньше (по длительности и/или амплитуде) также и импульс, >д формируемый на выходе ключа стирания и считывания 7 и поступающий на выбранную строку накопителя 5. Энергии этого импульса недостаточно для переключения запоминающих элементов накопителя в исходное состояние. Поэтому при- считывании стирания записанной информации не происходит, Но величина тока, протекающего через каждый запоминающий элемент на второй вход соответствующего выходного ключа 13, зависит от того, в каком состоянии этот запоминающий элемент находится, И в зависимости от этого на выходах 14 ключей 13 формируются сигналы считывания нуля или единицы.

После окончания служебного сигнала "Считыва-3 ние" (Стирание" ) открытый элемент И 4, элементы ИЛИ 12 и выходные ключи 13 закрываются, и устройство оказывается готовым к считыванию (стиранию) следующего слова либо к переходу в режим записи, Допустим, что накопитель 5 представляет собой матрицу, образуемую двумя изолиро ванными, но пересекающимися между собой системами проводящих шин (строк и столбцов), в каждое перекрестие которой включе ны последовательно соединенные бистабильный переключатель 15 и диод 16. Бистабиль ный переключатель представляет собой полупро.водниковый элемент, способный под воздейсч вием соответствующих электрических импульсов

50 изменять свое сопротивление на несколько порядков и надежно сохранять любое из двух состояний в течение длительного вре мени, в том числе и при отключенном пи55 танин, Такие бистабильные переключатели изготавливаются, например, из полупроводниковых материалов, в которых возможны .многократные фазовые превращения из аморфного состояния в кристаллическое и обратно, В исходном непроводящем состоянии такой

6 бистабильный переключатель имеет большое сопротивление (порядка 1-10 МОм). При воздействии импульса напряжения с амплитудой больше определенной кристаллической величины (обычно 15-25 В) в нем происхо дит электрический пробой с формированием

,кристаллического проводящего канала, в

: результате чего бистабильный переключатель .переходит в проводящее состояние с сопротивлением порядка 1 кОм, в котором может

:стабильно оставаться неопределенное время, Этот процесс и называется в данном случае Запись информации . Для перевода бистабильного переключателя обратно в иепрово дящее состояние (Стирание информации ), через него необходимо пропустить импульс тока большой величины (обычно 10-100 мА), достаточной для расплавления кристаллического проводящего канала, материал которого в результате быстрого остывания опять ,возвращается в непроводящее аморфное со стояние.

При использовании такого накопителя ключ записи 6 может быть выполнен, например, на основе одного И -р-.е -транзистора (на чертеже не . показан), ° база которого подключена ко входу 8, в коллектор - к источнику напряжения записи (20-30 В), .и подсоединенного к его эмиттеру резистора, необходимого для ограничения тока, после переключения бистабильного переключателя в проводящее состояние. Второй конец этого резистора и будет выходом ключа записи 6. Для реализации ключа стирания и считывания 7 необходим,, например, более мощный И -р- д транзистор, коллектор которого подключается к источнику напряжения стирания и считывания, амиттер - к выходу ключа записи 6, а база - к выходу элемента ИЛИ 17, выполненного на диодной сборке, Элементы 4 могут, например, представлять собой аналогичные rt --pal -транзисторы, базы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора

2, эмиттеры — к соответствующим строкам накопителя 5, в все коллекторы - к общему выходу ключей 6 и 7, Выходные ключи

13 могут быть выполнены также ив основе

-р- g -транзисторов по схеме эмиттерного повторителя, в котором коллектор подключен к соответствующему столбцу накопителя .5, база — к выходу еоответствуккцего элемента ИЛИ 12, в общая точкв эмиттера и нагрузочного резистора - к выходу 14. Считывание в этом случае должно производиться . короткими импульсами (порядка 0,1-1,0 мк/с) с длительность, намного меньшей, чем требуется для стирания информации (обычно

1-10 м/с), При построении ППЗУ потенциального типа, где возможна большая дли6 1 1251

Составитель Б, Вакар

Редактор Л, Тюрина Техред Н. Бабурка

Корректор В, Сердюк

Заказ 3163/42 Тираж 717 Подписное

ЦНИИЛИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4,тельность считывающего импульса, его амплитуда должна быть в несколько раз меньше требуемой для стирания информации. Соо ветственно необходимо увеличить номинал нагрузочных резисторов, входящих в состав выходных ключей 13, В режимах стирания и записи выходы 14 этих ключей необходимо заземлять, В предлагаемом ППЗУ для осуществления электрической перезаписи информации требуются сравнительно небольшие аппаратурные затраты, Простота схемы и минимальное количество дополнительных соединений обеспечивают высокую надежнос и функционирования устройства. 15

<формула изобретения

Полупостоянное запоминающее устройст щ во, содержащее накопитель матричного типа, входы которого подключены к выходам первых элементов И, одни из входов которых ñîåдинвны с выходами первого дешифратора, вход которого подключен к одному из вы-. р5 ходов входного регистра, другой выход которого соединен со входом второго дешифратора, выходы второго дешифратора подключены к первым входам вторых элементов И, выходы которых подключены к первым входам элементов ИЛИ, а выходы элементов ИЛИ соединены с первыми входами выходных ключей, вторые входы которых подключены к выходам накопителя, о т— личаюшееся тем,что,сцелью повышения надежности устройства, îíî содержит ключ записи и ключ стирания и считывания, выход которого подключен к Bblxo» ду ключа записи и ко вторым входам первых элементов И, вход ключа записи.подключен ко вторым входам вторых элементов И, вход ключа стирания и считывания соединен со вторыми входами элементов WIN.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 4837 1 3, к.л, С - 1 1 С 1 7/ОО, 1973.

2, Старос Ф, Г. и Крайэмер Л. П, Полупроводниковые интегральные запоминающие устройства. Л., "Энергия, 1973,