Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/D19790426Elc031.shtml

Микромощный режим хранения

В своем ЗУ с произвольной выборкой типа 2147 фирма Intel Corp. впервые применила автоматическое снижение мощности в режиме хранения информации. Это свойство прибора будет сильным козырем в конкурентной борьбе между изготовителями МОП и биполярных ЗУПВ. За время, меньшее длительности одного цикла обращения, ЗУ 2147 переключается после окончания выборки информации в режим, в котором рассеиваемая им мощность снижается на 80% — с 900 до 158 мВт. При этом, естественно, гарантируется полное сохранение записанной в ЗУ информации. По словам специалистов фирмы Intel, снижение общей потребляемой мощности в больших системах памяти может благодаря наличию такого режима работы достигать 85%.

В биполярных ЗУ такого режима нет, хотя в настоящее время несколько изготовителей ведут работы по созданию конструкции базового элемента памяти для подобных приборов. Свойственные биполярным ЗУ малые сопротивления элементов и низкая помехоустойчивость при повышенных температурах не дают возможности рассчитывать на создание в будущем приборов памяти с маломощным режимом хранения, обеспечивающим снижение потребляемой мощности более чем на 30%.

Может показаться, что данные цифры однозначно говорят в пользу МОП-приборов, однако в целом ситуация не так уж проста. Применение приборов памяти, питание которых в невыбраном режиме отключается, может привести к снижению быстродействия систем. Более того, такое отключение может в определенных ситуациях оказаться даже вредным и доставлять ряд хлопот разработчикам систем памяти.

Во-первых, включение прибора памяти, переведенного до этого в невыбранное маломощное состояние, занимает больше времени, чем обращение к подобному прибору с уже включенным питанием. Поэтому разработчик памяти должен теперь ориентироваться не на время выборки ЗУПВ по адресу, таа (а), которое определяет только задержку появления данного на выходе ЗУ относительно момента установления сигналов на его адресных входах. Он должен теперь учитывать при создании своих систем так называемое время выборки по входу выборка кристалла, tACSf — время, через которое на выходе выбранного кристалла ЗУ появляется считываемое данное.

Критический интервал. Во многих системах памяти сигнал выбора кристалла представляет собой часть адресной информации; поэтому в таких системах увеличение фактического времени выборки по сравнению с временем выборки по адресу приведет к снижению их про изводительности. Эту ситуацию иллюстрируют и паспортные даные ЗУ 2147: для данного прибора с быстродействием 55 нc время выборки по входу выбора кристалла может достигать целых 75 нc, если сигнал выбора кристалла подать на ЗУ ранее чем через 55 нc после его перевода в невыбранное состояние. Этот критический временной интервал (между переходом ЗУ в невыбранное состояние и его возвратом в выбранное состояние) должен быть более 55 нc, так как в противном случае время выборки ЗУ будет превышать номинальное. Данное обстоятельство представляет собой очень серьезную проблему с точки зрения применения приборов 2147. Короткий импульс помехи на входе выбора кристалла, например, может вызвать увеличение его времени выборки и тем самым снизить быстродействие кэшевого ЗУ компьютера, причем такое нарушение чрезвычайно трудно выявить аппаратным способом.

В ЗУ 4801 емкостью 1024*8 бит фирмы Mostek использована другая схема снижения потребляемой мощности, и вполне вероятно, что в будущем могут появиться новые варианты решения данной задачи. Специалисты фирмы Mostek назвали свой подход методом активации адресными сигналами: после установления адресных сигналов спустя время, равное длительности цикла обращения, происходит частичное снижение потребляемой мощности. Однако для ЗУ 4801 мощность в режиме хранения уменьшается по сравнению с режимом обращения всего примерно на 50%, т.е. не очень значительно. С другой стороны, это ЗУ имеет намного лучшее время выборки по входу выбора кристалла: для 55-нс модели прибора 4801 оно составляет всего 25 нс.

Другим доводом против применения таких приборов памяти является то обстоятельство, что при одновременном переключении многих ЗУПВ на плате из режима обращения в режим хранения или наоборот могут возникать переключательные помехи. Как видно из графика (б), флуктуации тока питания для биполярных ЗУПВ не превышают 10%, тогда как в МОП ЗУ ток питания изменяется в 10 раз, в результате чего могут создаваться многочисленные переходные помехи.

Конструирование плат памяти. Такое поведение тока питания существенно усложняет задачу разработки топологии плат памяти для быстродействующих устройств кэш-памяти. Необходимо очень тщательно продумать размещение приборов на плате, конфигурацию и длину соединительных проводников, развязку по питанию и подавление переходных помех. По словам одного разработчика больших ЭВМ, проблемы проектирования систем памяти на статических ЗУПВ с микромощным режимом хранения сравнимы с проблемами проектирования систем памяти на базе динамических ЗУПВ, сложных в применении.

Хорошо известно, что изготовители компьютеров всегда предпочитают использовать приборы с минимальной возможной потребляемой мощностью, если, конечно, за это не приходится слишком дорого платить. Поэтому как заявил один специалист по оценке компонентов из крупной компьютерной фирмы, ЗУ с микромощным режимом хранения найдут достаточно широкое применение, «если разработчикам систем памяти удастся успешно освоить работу с этими ЗУ и решить основные проблемы их применения».

Но все же для устройств кэш-памяти, в которых быстродействие — важнейший параметр, нужны компоненты с максимальным возможным быстродействием, и если приходящаяся на эти устройства рассеиваемая мощность составляет лишь незначительную часть общей мощности компьютера, то предпочтение будет отдано именно быстродействию. По мере увеличения емкости устройств кэш-памяти и роста применения быстродействующих статических ЗУПВ в основных ОЗУ значение рассеиваемой мощности будет возрастать. Например, фирма Hitachi предусмотрела режим снижения мощности даже в своем быстродействующем ЗУ 6147Р. В этом приборе типовая мощность в режиме обращения (при длительности цикла обращения 150 нc) составляет 75 мВт, а максимальная мощность в режиме хранения — всего 4,2 мВт. Между прочим, в приборе фирмы Hitachi время выборки по входу выбора кристалла не удлиняется даже при очень коротких интервалах выбора кристалла.

Родительская статья:

Быстродействующие статические ЗУПВ: современное состояние и перспективы

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 52, No.09 (561), 1979г - пер. с англ. М.: Мир, 1979, стр.50

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

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Полупроводниковая техника





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


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/D19790426Elc031.shtml