Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/D19790426Elc026.shtml

Набор БИС для совместного использования с ЦМД ЗУ

УДК 681.327.664.4

Док Брайсон, Дик Кловер, Дейв Ли
Фирма Intel Magnetics Inc. (Санта-Клара, шт.Калифорния)

В.Bryson, D.Clover and D.Lee. Megabit bubble-memory chip gets support from LSI family, pp.105—111.

Описана система памяти, содержащая ЦМД-кристалл емкостью 1 Мбит, контроллер и другие вспомогательные схемы, выполненные в виде специализированного набора БИС. Приведены основные технические характеристики системы. Рассмотрены некоторые методы обнаружения и устранения ошибок.

Потенциально высокая плотность записи информации и энергонезависимость ЦМД ЗУ предопределяют их разнообразное применение в широкой области — от узкоспециализированных терминалов до массовых ЗУ с широкими функциональными возможностями. Однако для практической реализации привлекательных возможностей ЗУ на ЦМД разработчик системы должен заняться проблемой интерфейса, которая значи-телоно сложнее, чем в случае полупроводниковых ЗУ.

Гак, например, разработчик должен предусмотреть не только логические схемы адресации и управления ЗУ, но и генерацию определенных имгульсов тока, считывание низкоуровневых аналоговых сигналов и создание относительно сильноточного питания для системы управляющих катушек. Поэтому для расширения рынка сбыта ЦМД ЗУ их изготовители должны предлагать нечто большее, чем сама доменная память. Для того чтобы облегчить разработчику решение сложной задачи создания интерфейса, необходим полный набор дополнительных схем.

В настоящее время фирма Intel Magnetics, филиал компании Intel Corp., выполнила эти требования, разработав ЦМД-кристалл емкостью 1 Мбит в комплекте с набором вспомогательных БИС, который не только обеспечивает простой интерфейс, но и сохраняет гибкость, необходимую пользователю при построении системы в соответствии с его требованиями. На рис.2 изображена блок-схема обобщенной системы памяти, разработанной фирмой Intel Magnetics.

Основные достоинства этой системы — совместимость с шинной системой 8080/8085/8088, использование современных достижений техники БИС, разделение шин управления и данных и возможность программирования пользователем. Внутренними особенностями системы являются также простота осуществления резервирования, автоматическое исправление ошибок и сброс при отказе источника питания.

Возглавляет семейство ЦМД ЗУ доменная микросборка Intel Magnetics 7110 —энергонезависимая твердотельная память с номинальной емкостью 1 048 576 бит. Устройство содержит дополнительный объем памяти, который, как правило, используется частично для исправления ошибок, а частично — для создания избыточных регистров хранения информации, что позволяет повысить выход годных ЗУ. Сопутствующими блоками, служащими для создания интерфейса, являются контроллер доменной памяти 7220, устройство задания формата/усилитель считывания 7242, предварительный формирователь тока для катушек управления 7250 и генератор импульсов тока 7230. Этот набор позволяет разработчикам приступить к проектированию систем, использующих доменную память, не вникая в отдельные детали управления и интерфейса. Они могут обращаться с доменным ЗУ и вспомогательной электроникой как с некоторым новым уникальным элементом массовой памяти. Ожидается, что в первое время ЦМД ЗУ будут использоваться в микропроцессорных применениях, требующих памяти емкостью от 128 кбайт до 2 Мбайт. К ним следует отнести все применения, в которых необходимо сохранение информации при отключении питания: терминалы, системы обработки текстов, устройства связи и управления процессами.

Экономия места. ЦМД ЗУ и комплект вспомогательных БИС для питания и управления фирмы Intel Magnetics уменьшают на порядок величины объем и количество
Рис.1. Экономия места. ЦМД ЗУ и комплект вспомогательных БИС для питания и управления фирмы Intel Magnetics уменьшают на порядок величины объем и количество компонентов, необходимых для системы памяти емкостью 1 Мбит, заменяя две печатные платы, четыре 256К доменных модуля и 85 ИС.

Основные компоненты, изображенные на рис.2, позволяют построить систему с минимальной информационной емкостью 128 кбайт на плате площадью порядка 100 см2. Для создания систем большей емкости, например 1 Мбайт, можно подключать к одному контроллеру до восьми доменных модулей. При помощи контроллера доменной памяти 7220 ЦМД ЗУ может подключаться к системе шин микропроцессоров фирмы Intel. Таким образом, доменную память можно рассматривать как некоторую дополнительную систему к базовым системам 8080, 8085 и 8088. К основным характеристикам системы относятся двоичная организация данных, стандартное питание +12 и +5 В, гибкость организации доменных модулей, одностраничная (512 бит или 64 байт) или многостраничная передача данных и встроенные средства исправления ошибок.

Доменная микросборка емкостью 1 Мбит

Доменная микросборка 7110 представляет собой запоминающее устройство на последовательно-параллельно-последовательных регистрах сдвига со страничной организацией. Носителем информации в нем являются ЦМД диаметром 2,7 мкм, находящиеся в тонкой феррит-гранатовой пленке, выращенной методом жидкофазной эпитаксии на GGG-подложке. После выращивания пленки обработки подложки с эпитаксиальным слоем аналогичны процессам, используемым при обработке кремниевых подложек. Проводниковые и пермаллоевые структуры на поверхности ЦМД-кристалла выполняются стандартными фотолитографическими методами. Пермаллоевые структуры образуют регистры хранения информации, входные/выходные каналы и элементы управления. Отдельные пермаллоевые аппликации имеют форму асимметричного шеврона.

Изготовленный таким образом ЦМД-кристалл площадью 2 см2 может хранить 2048 страниц по 512 бит (64 байт), размещенных в двух каналах по 256 бит в каждом. На рис.3 изображен один канал основной организации доменного модуля 7110, позволяющей выполнять раздельные операции репликации и обмена информационными блоками. Канал содержит 128 регистров хранения информации, разбитых на две секции по 64 регистра в каждой. После выбора адреса страницы она сдвигается в исходное состояние для осуществления считывания или записи.

Во время первой части операции считывания осуществляется параллельное неразрушающее реплицирование всех разрядов страницы в выходной регистр, откуда они попадают в мостовую схему датчиков считывания ЦМД. Информационные разряды продвигаются по мостовой схеме последовательно, так что максимальная скорость передачи данных в два раза выше скорости сдвига. При операции записи разряды новой страницы записываются последовательно во входной регистр. И снова максимальная скорость передачи данных в два раза превосходит скорость продвижения ЦМД. Разряды сдвигаются до тех пор, пока они не совпадут с разрядами той страницы памяти, которая должна быть замещена. Далее операция обмена осуществляет замену старой страницы новой по выбранному адресу.

Минимальная система. Полная система доменной памяти емкостью 128 кбайт может быть выполнена на базе только одной доменной микросборки 7110, четырех БИ
Рис.2. Минимальная система. Полная система доменной памяти емкостью 128 кбайт может быть выполнена на базе только одной доменной микросборки 7110, четырех БИС и двух транзисторных сборок по четыре транзистора. Всю систему можно смонтировать на плате площадью 100 см2.

Характеристики устройства легко оценить исходя из скорости сдвига. Исходная доменная микросборка Intel Magnetics 7110 будет иметь скорость сдвига 50 кГц при емкости регистра хранения информации 4096 бит. Таким образом, среднее время произвольного обращения к странице составляет 40 мс. Максимальная информационная скорость в два раза больше скорости сдвига и составляет 100 кГц. Считывание или запись страницы в микросборке 7110 требует для своего осуществления минимум 327 циклов сдвига, т.е. 6,5 мс.

Отсюда средняя скорость передачи данных составляет 78 кГц (512 бит каждой страницы, деленные на 6,5 мс). Такое снижение информационной скорости вызвано главным образом наличием на ЦМД-кристалле резервных регистров хранения информации. Наряду с 256 исправными регистрами хранения информации, формирующими информационные страницы емкостью 512 бит, ЦМД-кристалл содержит 64 дополнительных регистра. Гарантируется, что шестнадцать из них являются исправными, что позволяет ввести в каждую 512-бит страницу код исправления ошибок длиной до 32 бит. До 48 регистров могут быть неисправными, так что появление на кристалле в процессе его изготовления нескольких дефектов не означает, что он должен быть забракован. Дефектные регистры могут быть изолированы во время испытаний, в результате чего они оказывают влияние на функционирование устройства. Наличие дефектных регистров компенсируется путем принятия специальных мер во вспомогательных электронных схемах. Таким образом, введение резервных регистров повышает выход годных кристаллов и снижает их стоимость.

Вспомогательный регистр

На системном уровне основные и резервные регистры хранения информации должны быть идентифицированы таким образом, чтобы информация никогда не поступала бы в резервные регистры. Для выполнения этого требования на

ЦМД-кристалле создается дополнительный регистр, получивший название вспомогательного, в котором записан код, содержащий информацию о всех регистрах хранения данного ЦМД-кристалла, а также код исполнительных адресов. При включении системы памяти хранящийся во вспомогательном регистре код реплицируется в датчик считывания информации. Вначале определяется исполнительный адрес, который устанавливает счетчик адреса в контроллере. Затем считывается карта годности регистров хранения информации, которая запоминается в форматтере/усилителе считывания Intel 7242. После этого можно начинать считывание или запись информационной страницы.

Во время работы одна или несколько страниц могут быть считаны или записаны в соответствии с данным запросом системы. После этих процессов доменная микросборка может быть «остановлена» до следующего запроса. Старт-стопный режим работы позволяет уменьшить среднее время выборки страницы в системах, где последовательно осуществляемый выбор страниц не является произвольным. Для размещения ожидаемой следующей страницы в положении, соответствующем исходному при считывании или записи, могут быть использованы алгоритмы «наименее используемая в последнее время» (LRU) и «предварительный просмотр».

На системном уровне скорость передачи данных может быть повышена за счет параллельной работы нескольких доменных микросборок. Контроллер Intel 7220 допускает параллельное включение до восьми микросборок 7110. При частоте сдвига 50 кГц скорость передачи данных возрастает в том случае до 625 кГц. При использовании двух контроллеров и 16 микросборок 7110 скорость передачи данных составляет 1,25 МГц. В будущем доменная микросборка 7112 с рабочей частотой 100 кГц обеспечит двукратное увеличение скорости передачи данных. В таблице приведен диапазон ожидаемых характеристик вышеупомянутых доменных микросборок.

Характеристики систем доменной памяти

Параметр

Число модулей

1

4

8 параллельно

8 мультиплексно

* Емкость, Мбайт

0,128

0,512

1,0

1,0

Средняя скорость передачи данных, кГц

62,5—125

250—500

500—1000

62,5—125

Среднее время доступа, мс

50—25

50—25

50—25

50—25

Потребляемая мощность при коэффициенте заполнения 100%, Вт

6

20

40

11

Мощность покоя, Вт

1,3

3,7

7,0

7,0

Площадь платы, см2

100

280

560

560

Вспомогательные блоки

Интерфейс пользователя обеспечивается включением контроллера доменной памяти (КДП) Intel 7220. Контроллер представляет собой 40-выводную БИС, выполненную по разработанной фирмой Intel технологии HMOS. На рис.4 изображена блок-схема КДП 7220. Основными функциями контроллера являются обеспечение интерфейса шины, выработка всех синхронизирующих и управляющих сигналов для доменной памяти, сохранение информации об адресах, интерпретация и выполнение запросов пользователя на передачу данных.

Основным блоком системы памяти является форматтер/усилитель считывания (Ф/УС) 7242, блок-схема которого приведена на рис.5. Ф/УС представляет собой двухканальное устройство, которое может подключаться непосредственно к обоим каналам доменной микросборки. Блок 7242 выполняет три основные функции: усиливает низкоуровневые сигналы при считывании ЦМД, управляет избыточными регистрами и осуществляет буферизацию данных. Кроме того, пользователь может выбирать цепь для выявления и коррекции пакетов ошибок. Ф/УС 7242 подключается к КДП 7220 через последовательную шину, что позволяет использовать 20-штырьковый корпус с двухрядным расположением выводов. Более подробно функционирование Ф/УС будет рассмотрено ниже. Объединение функций считывания и обработки данных достигнуто путем применения усовершенствованной n-МОП-технологии.

Организация. Базовая архитектура доменных ЗУ имеет последовательно-параллельно-последовательную организацию. На рисунке изображен в упрощенном виде од
Рис.3. Организация. Базовая архитектура доменных ЗУ имеет последовательно-параллельно-последовательную организацию. На рисунке изображен в упрощенном виде один из двух каналов 1-Мбит ЦМД-кристалла. Каждый канал содержит 128 регистров хранения информации и так называемый вспомогательный регистр, функция которого состоит в определении и хранении номеров исправных основных регистров.

Интерфейс пользователя. Контроллер 7220 представляет собой сложную БИС с 40 выводами, которая обеспечивает интерфейс с системной шиной, осуществляет в
Рис.4. Интерфейс пользователя. Контроллер 7220 представляет собой сложную БИС с 40 выводами, которая обеспечивает интерфейс с системной шиной, осуществляет все функции синхронизации и управления в системе памяти и контролирует выполнение запросов на передачу данных.

Из-за относительно высоких требований к максимальным токам генератор импульсов тока (ГИТ) 7230 выполнен по технологии биполярных Шоттки/ТТЛ-схем. ГИТ 7230 подключается непосредственно к КДП 7220 и доменной микросборке и обеспечивает подачу импульсов тока с амплитудой, необходимой для ее работы. Он состоит из задающего генератора, схемы, чувствительной к отказам источника питания, и 12 токовых выводов, включаемых и выключаемых КДП 7220. На кристалле расположена также схема, следящая за спадом напряжения питания и отключающая источники тока всякий раз, когда кристалл отключается. Логическая схема 22-выводного устройства показана на рис.6.

Наконец, вспомогательная электроника позволяет управлять катушками доменной микросборки. Максимальный ток, потребляемый катушкой, не может быть получен от стандартной ИС, в связи с чем был разработан предварительный формирователь тока (ПФТ) для катушки, который подключен к КДП 7220 и дискретным силовым транзисторам. ПФТ 7250 выполнен на К/МОП-транзисторах в 16-штырьковом корпусе типа DIP и преобразует сигналы ТТЛ-уровня с выхода КДП 7220 в высоковольтные сильноточные сигналы управления транзисторами. Логическая схема ПФТ 7250 изображена на рис.7. Для управления каждой катушкой используется блок из четырех транзисторов. Для формирователей тока катушек управления целесообразно использовать V-канальные МОП-транзисторы из-за их быстродействия, отсутствия необходимости в токе смещения и наличия встроенного диода для коммутации тока катушки после отключения транзистора. Однако для управления биполярным формирователем ПФТ 7250 должен обеспечить базовый ток до 200 мА.

Характеристики системы

Поскольку разработчик системы получил в свое распоряжение полный набор БИС, то вместо того, чтобы изучать всякого рода тонкости, связанные с подключением доменной памяти, он может сконцентрировать свое внимание на более важных вопросах проектирования системы. Однако он сможет сэкономить еще больше времени, если будет работать с уже известной ему стандартной шиной, а не проектировать счетные схемы и стараться преобразовать милливольто-вые сигналы в сигналы ТТЛ-уровня. Питание системы осуществляется напряжениями двух уровней, +12 и +5 В, при наличии схем контроля этих напряжений. Если напряжение упадет ниже допустимого уровня, то система автоматически отключает себя упорядоченным образом, так что целостность устройства будет сохранена.

Несмотря на то что отдельные детали подключения доменных модулей скрыты, вспомогательная электроника является достаточно гибкой и позволяет подключать сильно отличающиеся друг от друга системы.

На рис.2 изображена минимальная система, т.е. система, содержащая только одну доменную микросборку (128 кбайт) и необходимую вспомогательную электронику. На рис.8 приведена блок-схема системы большей емкости, содержащей восемь доменных модулей. Каждый из них содержит доменную микросборку, ГИТ 7230, ПФТ 7250 и две транзисторные сборки по четыре транзистора в каждой. Один КДП 7220 может непосредственно управлять одним — восемью доменными модулями.

Переход к системам большей емкости может осуществляться двумя путями. В первом случае используется тот факт, что в схеме контроллеров предусмотрена возможность их параллельного соединения. Это позволяет увеличить ширину слова, причем каждый контроллер сохраняет возможность управлять одним — восемью доменными модулями. Второй подход основан на том, что каждое вспомогательное электронное устройство имеет вывод, позволяющий осуществлять выборку кристалла, так что группы устройств можно включать или выключать из обшей схемы путем подачи внешних управляющие сигналов. Максимальное количество устройств в каждой группе равно восьми. Дополнительно к этим двум возможностям увеличения емкости системы памяти существует третья: КДП 7220 также имеет вход выборки кристалла, что позволяет мультиплексировать целые подсистемы (или, в более типичном случае, присваивать им различные адреса ВВ). Такая возможность расширения системы вызывает необходимость дешифрации входов/выходов или линий адреса памяти для выборки входного сигнала кристалла для КДП 7220. Степень расширения системы ограничена лишь количеством, обычно довольно большим, имеющихся входов/выходов или адресов памяти.

Существо проблемы. Сдвоенный преобразователь формата/усилитель считывания (Ф/УС) 7242, выполненный по усовершенствованной n-МОП-технологии, осуществля
Рис.5. Существо проблемы. Сдвоенный преобразователь формата/усилитель считывания (Ф/УС) 7242, выполненный по усовершенствованной n-МОП-технологии, осуществляет многие системные функции по требованию пользователя. Помимо выполнения по желанию пользователя обнаружения и исправления ошибок, Ф/УС обеспечивает параллельный и мультиплексный режимы работы доменных модулей при минимальном количестве необходимых элементов.

Обеспечение максимума тока. Выполненный по технологии изготовления биполярных диодов Шотки, генератор токовых импульсов 7230 обеспечивает высокое макс
Рис.6. Обеспечение максимума тока. Выполненный по технологии изготовления биполярных диодов Шотки, генератор токовых импульсов 7230 обеспечивает высокое максимальное значение и импульсов тока, необходимых для питания доменной микросборки 7110. Он содержит схему, чувствительную к отказам источника питания, и схему снятия питания, отключающую источники тока при деактивации микросборки.

Хотя система памяти (рис.8) содержит восемь доменных модулей, пользователь сохраняет возможность осуществлять выборку данных лишь из одного. Контроллер передает данные и команды в Ф/УС через последовательную шину. Адресация контроллера к различным Ф/УС 7242 осуществляется при помощи мультиплексной схемы с временным разделением, допускающей индивидуальную адресацию.

Функции форматтера/усилителя считывания

Для связи с Ф/УС котроллер выдает синхроимпульс, который проходит последовательно по всей цепочке Ф/УС. Одновременно поток данных поступает на последовательную шину. Как только Ф/УС получает синхроимпульс, он обращается к последовательной шине и определяет наличие своего адреса. Отметим, что к каждому каналу в сдвоенном Ф/УС можно адресоваться независимо, поскольку синхроимпульс проходит внутри от канала А к каналу В. Различение между командами и данными выполняется с помощью штырька C/D (command/data), управляемого от КДП 7220. Направление движения данных в шине определяется режимом работы Ф/УС, который устанавливается контроллером. Однако Ф/УС вынуждены «прислушиваться» к последовательной шине во время логического разделения команд и данных по линии C/D.

Любой незапрошенный во время подачи команды Ф/УС автоматически активируется и отключается от шины. Это обеспечивает дополнительное преимущество, состоящее в том, что выходной сигнал разрешения в каждом канале Ф/УС появляется только во время выборки этого канала. Этот выход соединен с контактами выборки кристалла других вспомогательных устройств. Таким образом, каждый доменный модуль, который не используется во время данного запроса, остается отключенным. Единственным ограничением на выборку устройств, к которым должна осуществляться адресация, является то, что числа адресуемых каналов должны быть степенями 2 (т.е. 1, 2, 4, 8 или 16) и что Ф/УС каждой кратной группы должны быть соседними в последовательной цепочке. Например, если скорость передачи данных у пользователя такова, что необходима одновременная выборка двух доменных модулей, то эти модули должны иметь порядковые номера 1 и 2 или 3 и 4 и т.д.

При любой организации данные передаются в последовательной форме и преобразуются в 8-битовые байты контроллером 7220. Последовательная шина оперирует с минимальной частотой, превосходящей в 20 раз частоту вращающегося магнитного поля, так что бит данных может быть передан в каждый канал Ф/УС или из него в течение каждого периода вращения поля. Таким образом, ЦМД ЗУ емкостью 1 Мбайт может быть полезным как в маломощных системах с низкой скоростью передачи данных, так и в системах с высокими техническими характеристиками. Такая гибкость становится возможной благодаря тому, что большая часть обработки информации передана в Ф/УС.

Теперь нетрудно понять, почему Ф/УС является основным блоком системы памяти: он легко позволяет использовать доменные модули в системе как в параллельном, так и в мультиплексном режимах, т.е. делать то, что раньше не было возможно в доменных ЗУ. Все это достигается при использовании минимального количества схем, поскольку усилитель считывания и схемы управления избыточностью расположены в одном корпусе. Управление избыточностью включает в себя стирание тех информационных разрядов, которые считываются с дефектных регистров ЦМД-кристалла, и введение нулей в информационную последовательность во время записи данных на ЦМД-кристалл. Эта задача прекрасно выполняется с помощью Ф/УС, поскольку дефектные регистры расположены на ЦМД-кристаллах в разных местах.

Карта дефектных регистров содержится во вспомогательном регистре на ЦМД-кристалле. Обычно эта информация считывается и запоминается в Ф/УС во время инициализации системы. Поэтому контроллер 7220 оперирует только с правильными информационными разрядами, и в его функции не входит сохранение карты дефектности для каждого ЦМД-кристалла, так что проблема избыточности решается без участия пользователя.

Обнаружение и исправление ошибок

Дополнительной функцией, выполняемой Ф/УС, является обнаружение и исправление ошибок. Каждый Ф/УС 7242 содержит 14-разрядный код Файра (14-bit Fire code), который обнаруживает и исправляет пачки ошибок длиной до 5 бит. При записи информации в доменный модуль Ф/УС генерирует и присоединяет этот код к концу каждого 256-разрядного блока данных. Далее, при считывании блока Ф/УС проверяет этот код и при наличии ошибок корректирует данные в пределах возможностей кода, прежде чем они будут переданы в систему пользователя.

Так как большинство ошибок возникнет, по всей вероятности, при считывании информации (перемежающиеся ошибки), а не из-за потери доменов (стойкие ошибки), как правило, можно избежать повторной операции считывания. Кроме того, при желании можно снизить частоту ошибок на несколько порядков без всяких затруднений для пользователя. Дополнительные регистры, используемые для хранения корректирующего кода, не уменьшают информационной емкости кристалла (т.е. полезная емкость каждого ЦМД-кристалла составляет 1 Мбит). Независимо от того, будет ли пользователь выполнять предварительно операции обнаружения и исправления ошибок или какие-либо другие, он получает в свое распоряжение 16 дополнительных регистров (32 бит) для записи данных, кода ошибок или заголовка адреса страницы.

Пользователь не только располагает определенной гибкостью при организации своей системы, но может также выбрать свой метод передачи данных по системной шине. Контроллер 7220 допускает три возможных метода: 1) опрашиваемый ввод/вывод; 2) управляемый прерываниями ввод/вывод; 3) прямой доступ к памяти (ПДП). Первые два метода передачи данных требуют участия ЦП системы пользователя: прежде чем данные будут записаны в ЗУ они передаются в регистр ЦП. В режиме ПДП данные проходят непосредственно в память системы пользователя без предварительной обработки.

Системы с высокими техническими характеристиками и параллельным включением доменных модулей должны работать в режиме ПДП, так как скорость передачи данных может превысить возможности ввода/вывода большинства микропроцессоров. ЦМД ЗУ с восемью доменными модулями, включенными параллельно, при частоте вращения магнитного поля 80 кГц может обеспечить максимальную скорость передачи данных 160 Кбайт/с (6,25 мкс/байт). Типичное время выполнения команды в микропроцессоре составляет 2 мкс. Так как операция передачи данных под управлением ЦП потребует нескольких команд, то очевидно, что использование ПДП является необходимым условием функционирования систем с высокими временными характеристиками. Контроллер 7220 спроектирован таким образом, что он может быть непосредственно подключен к контроллеру ПДП8257 фирмы Intel. В системах с умеренным быстродействием, где применение ПДП не является необходимым, вывод сигнала запроса ПДП можно использовать для подачи сигнала о наличии данных. В таком режиме, выбираемом пользователем путем соответствующего программирования контроллера, этот сигнал устанавливается каждый раз, когда стек обратного магазинного типа, имеющийся в контроллере, наполовину заполнен (во время считывания) или наполовину опустел (во время записи). Этот сигнал можно использовать и как дополнительный разряд данных или в качестве второго уровня прерывания, гарантирующего, что система пользователя сможет считать или записать в контроллер минимальное число байтов (20).

Предварительный формирователь тока. ПФТ7250 преобразует сигналы ТТЛ-уровня с выходов-контроллера 7220 в высоковольтные сильноточные сигналы для возбуж
Рис.7. Предварительный формирователь тока. ПФТ7250 преобразует сигналы ТТЛ-уровня с выходов-контроллера 7220 в высоковольтные сильноточные сигналы для возбуждения транзисторов, управляющих катушками доменных микросборок посредством транзисторных сборок по четыре транзистора в каждой. ПФТ может либо подключаться к формирователям на V-МОП-транзисторах, либо обеспечивать базовый ток до 200 мА для формирователей на биполярных транзисторах.

Большая система. Приведенная на рисунке блок-схема большой системы показывает, каким образом контроллер 7220 может быть использован для управления нес
Рис.8. Большая система. Приведенная на рисунке блок-схема большой системы показывает, каким образом контроллер 7220 может быть использован для управления несколькими (до 8) доменными модулями общей емкостью 1 Мбайт. Параллельное включение дополнительных контроллеров позволяет еще больше увеличить емкость системы памяти. Кроме того, наличие у контроллера 7220 входа выборки ЦМД-кристаллов позволяет мультиплексировать целые подсистемы.

Последний и наиболее простой режим работы обеспечивает бит состояния в контроллере, который показывает наличие данных в стеке контроллера. Если в контроллере имеется стек, то система пользователя может постоянно опрашивать состояние и выходные данные, но такой режим работы полезен лишь в системах с наихудшими характеристиками.

После подачи питания главный процессор пользователя инициализирует ЦМД ЗУ. Связь с контроллером осуществляется через ряд расположенных в нем адресуемых регистров. Система пользователя адресует эти регистры и записывает в них информацию, касающуюся желаемого режима работы (например, разрешается ПДП, указывается количество блоков данных и т.д.). После этого система пользователя должна выдать в ЗУ команду инициализации. Контроллер продолжает считывать информацию с последовательных вспомогательных регистров, расположенных на каждом ЦМД-кристалле и содержащих информацию об избыточных регистрах, и записывает информацию о неисправных регистрах хранения информации в регистр дефектных петель (регистров), расположенный в соответствующем Ф/УС. Контроллер обращается к первому Ф/УС и обходит последовательно всю цепочку, пока доменные модули не будут инициализированы, каждый из них оставляется в исходном состоянии, в котором нулевая страница подготовлена для считывания.

Последовательность операций

После инициализации контроллер при первой возможности посылает сигнал прерывания системе пользователя и извещает о готовности к передаче информации. Система пользователя записывает адрес в регистры контроллера и подает команду на считывание или запись. После получения команды контроллер осуществляет выборку требуемой страницы (страниц) информации. После завершения этой операции обычно подается сигнал прерывания, но он может быть запрещен пользователем. Независимо от организации системы адрес каждого имеющегося в ней доменного модуля хранится и обновляется в контроллере. Если пересылаемый блок переполнит границы адреса в доменном модуле (модулях), то контроллер автоматически переключит его на следующий адрес в цепочке. С помощью однокомандной последовательности может быть передано максимум 2048 страниц данных. В случае сбоя питания во время передачи контроллер автоматически отключит формирователи тока катушек в нужном порядке, если питание сохранится на приемлемом уровне еще в течение примерно 100 мкс.

Пользователь запрашивает передачу данных, адресуя регистр состояния команд в КДП 7220. Пользователь имеет в своем распоряжении большое число команд, в том числе несколько команд, полезных при диагностике состояния системы.

К числу наиболее часто используемых команд относятся:

— Инициализация — выполняется после подачи питания для сброса системы в исходное состояние.

— Чтение — обеспечивает выборку страницы доменной памяти:

— Запись — записывает данные пользователя в выбранную страницу доменной памяти.

Чтение и запись могут быть определены в пределах от 1 до 2048 страниц. Кроме того, команда поиска дает возможность пользователю прогнозировать свой следующий адрес считывания во избежание дополнительного времени ожидания. Однако при многостраничной записи или считывании адреса последовательных страниц физически расположены рядом, так что следующая страница становится доступной сразу же после окончания предыдущей операции. Дополнительные команды включают чтение и запись информации в регистр дефектных петель Ф/УС или вспомогательный регистр на ЦМД-кристалле, программный сброс и команду перерыва. Биты состояния, предназначенные для пользователя, включают сигнал занятости, признак окончания операции, признак готовности памяти контроллера и несколько признаков ошибок, в том числе ошибки синхронизации, корректируемые и некорректируемые ошибки. Состояние каждого Ф/УС может быть определено процессором системы пользователя по специальной команде. Система прерывания позволяет пользователю определить характер прерывания: является ли оно результатом ошибки или представляет собой нормальное прерывание после окончания операции. Сочетание возможности исправления ошибок, наличия ряда гибких команд и соответствующих признаков состояния позволяет пользователю осуществлять эксплуатационный контроль в рабочем режиме для повышения надежности системы.

Основные особенности конструкции системы памяти на ЦМД были разработаны фирмой Intel Magnetics на основе тщательного изучения возможных рынков их сбыта. Соображения, полученные более чем от 200 потенциальных покупателей, в значительной степени повлияли на выбор размера, скорости и организации ЦМД ЗУ. И вот теперь через два года после начала, программа подошла к стадии выпуска различных изделий на ЦМД, в том числе плат для разработки, так что покупатели могут приступить к оценке серии 1 Мбит ЦМД ЗУ.

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 52, No.09 (561), 1979г - пер. с англ. М.: Мир, 1979, стр.23

Electronics Vol.52 No.8 Aprilh 26, 1979 A. McGraw-Hill Publication

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Запоминающие устройства





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/D19790426Elc026.shtml