Micro Systèmes n°25 sep/oct 1982
Micro Systèmes n°25 sep/oct 1982
  • Prix facial : 18 F

  • Parution : n°25 de sep/oct 1982

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : Société Parisienne d'Edition

  • Format : (213 x 271) mm

  • Nombre de pages : 246

  • Taille du fichier PDF : 178 Mo

  • Dans ce numéro : dossier sur la peau artificielle et le laser.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Une mémoire dynamique doit être périodiquement « rafraî- Etude chie ». L'amplificateur de lecture (fig. 14), sur lequel sont appliqués les niveaux E/L « 0 » = « 1 » ; E/L « 1 » = « 0 », traduira, sur la ligne de donnée lue, la valeur « 0 ». Ce signa est appliqué sur une porte ET W sur laquelle apparaissent trois autres signaux  : — Read = 1  : spécifie une lecture — Chip Enable (CE) = 1  : sélectionne le boîtier ; — Sélection colonne (SC) = 1  : confirme la colonne j. Si toutes ces conditions sont réunies, le signal « Donnée lue » (à ne pas confondre avec « Data out ») sera positionné à la sortie de la porto°. Dès lors, T'l est bloqué et T1 conducteur  : la donnée (« Data out ») à la sortie de la mémoire est bien à « 0 ».• Cid = 1 (Ti saturé et T2 bloqué). Nous obtenons  : E/L « 0 » = « 0 » et E/L « 1 » = « 1 » et, en définitive, « Data out » = 1. La structure générale de la RAM 2102 apparaît figure 15. Inc Adresses 4 t co Validation du boitier (CE) 0H2 Sortie de la donnee i « torii Fig. 16. — Chronogramme illustrant le cycle de lecture de la RAM « 2102 » t wc Adre,sec. tt altdation la bottier d,Lt Cycles de lecture et d'écriture de la 2102 trt -rn (Ft VV) tAW twp En lecture Dès qu'un ordre de lecture intervient dans une suite d'instructions, plusieurs actions « espacées » dans le temps (de l'ordre de quelques nano-secondes) apparaissent à la suite de cet ordre. Ceci est mis en relief par un chronogramme (fig. 16). En premier lieu, les lignes d'adresses sont positionnées de façon stable sur le bus correspondant. Un court instant après, le signal CE (Chip Enable) confirme le choix du boîtier mémoire contenant l'information désirée. Le « buffer » (amplificateur tampon) « 3 états » délivre la donnée 180ns (Tco) après la transition de CE. Par rapport au positionnement de l'adresse, la donnée apparaît 350ns max (TAcc) plus tard. Un cycle complet de lecture exige la stabilité des lignes d'adresses pendant un temps minimum de 350ns (TRC). Dès l'instant où ces 1DW Entree de la donneel.a donnee peut changer atloi nee peut changer Fig. 17. — Chronogramme illustrant le cycle d'écriture de la RAM « 2102 ». lignes changent d'état, la donnée en sortie (Data out) se maintient encore pendant 40ns min (Toxi). Cependant, si ces mêmes adresses restent stables et qu'intervient une désélection du boîtier, les données seront maintenues durant un temps TOx2• A l'écriture Les deux premières phases (adresses et CE) sont identiques pour les deux cycles. Cependant, en vue d'une écrituLejf_gi. 17), le signal R/W (Read/Wifé) doit se maintenir 20ns (TAw) après le positionnement de l'adresse. Les conditions sont alors entièrement réunies pour que la donnée, présente sur l'entrée Din, puisse pénétrer dans la mémoire. Toutefois, elle devra rester stable au moins 250ns (Tpw) afin d'être prise en compte. L'architecture et le mode de fonctionnement que nous venons d'étudier pour la mémoire vive 2102 sont communs à de très nombreuses mémoires du commerce, ainsi que le montre l'encadré 1. Nous allons aborder maintenant la seconde grande « famille » de RAM constituée par les mémoires dites « dynamiques ». 90 - MICRO-SYSTEMES Septembre-Octobre 1982
Les mémoires à semi-conducteurs  : II — Les dispositifs à lecture/écriture Etude Les mémoires « dynamiques » Comme nous venons de le voir, les mémoires « statiques » utilisent une bascule bistable comme cellule élémentaire. Cependant, il existe une autre méthode de stockage basée sur l'emploi d'un condensateur qui maintient entre ses électrodes une tension électrique, 0 ou 5 V, équivalente aux états logiques « 0 » ou « 1 ». C'est ce principe de « mémorisation » qui est mis à profit dans la réalisation de mémoires dynamiques. En fait, le condensateur n'est pas parfait et se décharge à travers sa résistance de fuite. Il faut donc, périodiquement, procéder à une lecture puis à une réécriture de la cellule mémoire ainsi constituée  : c'est le rafraîchissement. De telles mémoires ont été qualifiées de « dynamiques » car leur lecture ne peut s'effectuer d'une manière continue. Ce condensateur est matérialisé par la capacité grille-substrat d'un transistor MOS dont le substrat est relié à la source. Le diélectrique, formé par une couche d'oxyde de silice, est pris en « sandwich » entre les deux électrodes concrétisées par la grille et la couche métallique du substrat ou de la source. Cette capacité, de 50 à 10 pF, crée une limitation de fonctionnement aux fréquences élevées des composants de technologie MOS. De nombreux types de cellules mémoires de base coexistent. Deux sont toutefois très répandus  : la cellule à trois transistors et la cellule à transistor unique. Nous allons étudier dès à présent la cellule à trois transistors. Celle à transistor unique sera abordée à l'occasion de l'analyse d'un boîtier mémoire de conception moderne  : la « 4116 » de Mostek. Septembre-Octobre 1982 La cellule à trois transistors Le fonctionnement de cette cellule est très simple (fig. 18). Les lignes de sélection de lecture/écriture sont respectivement portées à « 1 » et « 0 » lors d'une de- Sélection lecture T2 T3 T1 Sélection écriture Ligne de l'information à écrire Ligne de l'information à lire Fig. 18. — Cellule dite « à trois transistors » représentant l'élément de base d'une mémoire « dynamique ». mande de lecture. Cette situation entraîne le blocage de T3 mais la conduction de T2. Dans ce cas, T1 subit l'influence de l'état de la capacité. Si cette dernière est ellegée, T1 conduit et l'information lue sera « 0 » (la ligne d'information se trouve directement reliée à la masse). En contrepartie, si la capacité ne contient aucune tension, le transistor T1 se bloque et la ligne d'information reste au niveau 1. Nous employons bien le verbe reste, car une « précharge » au niveau « haut » de cette ligne a toujours lieu avant toute opération (l'ensemble des circuits effectuant cette précharge n'est pas représenté ici). L'écriture suit un processus similaire. Les lignes de sélection de lecture et écriture sont positionnées respectivement aux états « 0 » et « 1 » conférant un blocage de T2 mais une conduction de T3. Ainsi, mémoriser un « 0 » dans cette cellule engendre une mise au niveau bas de la ligne d'information, d'où une décharge de la capacité. Cette même ligne sera portée au niveau haut si un « 1 » doit être écrit. La capacité se charge alors. Le rafraîchissement De par leur simplicité, les cellules d'une RAM dynamique s'intègrent en plus grand nombre sur une puce de silicium en comparaison avec leurs concurrentes statiques. Bien entendu, à un avantage correspond un inconvénient. En effet, tout condensateur « fuit »  : les charges stockées sur les armatures s'échappent petit à petit... Après un certain temps, la charge restante ne représente plus le niveau logique « 1 ». Aussi, pour pallier ce problème, toutes les données contenues dans le boîtier nécessitent périodiquement leurs lectures et réécritures. Cette opération, le « rafraîchissement », exige une logique de contrôle de la mémoire qui accroît le nombre de boîtiers du plan mémoire ainsi que la complexité de synchronisme entre le processeur et sa mémoire. En résumé, toute mémoire dynamique fait appel à trois cycles de fonctionnement distincts  : écriture, lecture et rafraîchissement. Ce dernier n'exécute pas sa fonction sur une seule cellule ; il « balaie » la totalité de la mémoire en rafraîchissant tous les bits d'information et ce, ligne par ligne. Notons que la sélection d'une ligne et d'une colonne entraîne automatiquement le rafraîchissement de toutes les cellules de la ligne considérée. La RAM dynamique « 4116 » de Mostek La MK4116 représente le produit d'une génération récente de mémoires dynamiques en technologie MOS. Organisée en 16 K x 1 bit, chaque cellule de base n'est constituée que d'un seul MICRO-SYSTEMES — 91



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