РЕПРОГРАММИРУЕМОЕ ПОСТОЯННОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Репрограммируемое постоянное запоминающее устройство
Полезная модель относится к вычислительной технике, а именно, к конструкции электрически программируемого постоянного запоминающего устройства с перезаписью информации и может быть использована в вычислительных устройствах различного назначения, работающих в нормальных условиях и в условиях воздействия климатических и механических факторов.
Известно репрограммируемое постоянное запоминающее устройство (РПЗУ) 1, которое содержит блок энергонезависимой электроперепрограммируемой памяти (накопитель), выполненный на микросхеме 28F008 ЗА, интерфейсный контроллер, образованный блоком ПЛИС, защелкой и щинными формирователями, внещние интерфейсные магистрали адреса, данных и управления и внутренние интерфейсные магистрали адреса и данных.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемой полезной модели, является РПЗУ с электрической перезаписью информации и стиранием ее ультрафиолетовым (УФ излучением)2. РПЗУ по прототипу содержит накопитель в виде матрицы из тридцати двух запоминающих элементов (микросхем типа 573 РФ1), выходы которых через согласователи подключены к элементам И, образующим выход РПЗУ, регистр адреса и формирователь адреса, подключенный к адресному входу накопителя, последовательно соединенные регистр адреса выбора микросхем накопителя, дещифратор выбора микросхем и формирователь сигнала выбор микросхемы, выход которого подключен ко второму входу накопителя.
МПК G11C 16/00
в процессе записи информации каждая микросхема программируется отдельно на специальном пульте, затем маркируется, после чего осуществляется сборка накопителя, включающая установку микросхем в монтажные колодки и распайку на печатную плату. Замена информации производится путем съема микросхем, стирания информации ультрафиолетовым облучением и перезаписи информации с помощью записывающего устройства или вручную. Затем микросхемы снова устанавливаются в монтажную колодку и распаиваются на печатную плату.
Такая процедура требует разработки и хранения таблиц информации для каждого РПЗУ, что достаточно сложно в производстве и приводит к возникновению ощибок при установке микросхем в монтажные колодки .
Кроме того, наличие механических контактов снижает эксплуатационную надежность РПЗУ и не позволяет использовать их в сложных климатических условиях или при механических воздействиях на вычислительное устройство, что существенно ограничивает область применения РПЗУ.
Задачей полезной модели является повьшение надежности РПЗУ при упрощении процедуры перезаписи информации.
Сущность полезной модели заключается в том, что в репрограммируемое постоянное запоминающее устройство, содержащее регистр адреса, к выходу которого подключены первые входы накопителя и первого дешифратора, выход которого через формирователь сигнала выбор микросхемы связан со вторым входом накопителя, дополнительно введены регистр данных, последовательно соединенные второй дещифратор и формирователь сигнала режим выборки, вьлход которого соединен с третьим входом накопителя, устройство контроля по модулю два, формирователь сигнала управления, передатчик сигналов ответ и сбой, приемник управляющих сигналов и приемопередатчик сигналов адрес-данные, магистральный вход-выход которого соединен с первыми входами регистра адреса и регистра данных и магистральным входом-выходом накопителя, который соединен также с выходом регистра данных и первым входом устройства контроля по модулю два, к выходу
гсс( Id
- 3
которого подключены второй вход приемопередатчика сигналов адресданные и первый вход передатчика сигналов ответ и сбой, второй вход которого, а также третьи входы устройства контроля по модулю два и регистра данных соединены с выходом формирователя сигнала управления, первый вход второго дешифратора соединен с выходом регистра адреса, а его второй вход и вторые входы первого дешифратора, формирователя сигнала выбор микросхемы, формирователя сигнала режим выборки, формирователя сигнала управления и регистра данных подключены ко второму выходу приемника управляющих сигналов, с которого передается сигнал запись, к первому приемника управляющих сигналов, передающему сигнал обмен, подключены третий вход регистра адреса и первый вход формирователя сигнала управления, третий вход которого по сигналу чтение подключен к третьему выходу приемника управляюш:их сигналов, четвертый выход которого, передающий сигнал установка, соединен со вторыми входами регистра адреса и устройства контроля по модулю два.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - структурная схема РПЗУ,
фиг. 2 - структурная схема накопителя,
фиг. 3 - временные диаграммы работы РПЗУ в режиме чтения,
фиг. 4 - временные диаграммы работы РПЗУ в режиме записи.
На фиг. 1 приняты cлeдyюш le обозначения:
1- накопитель, структурная схема которого приведена на фиг. 2,
2- регистр адреса, вьшолненный на микросхемах типа 530 ТМ8,
3- регистр данных, выполненный на микросхемах типа 533 ИР16,
4, 5 - первый и второй дешифраторы, выполненные на микросхемах типа 133 ИДЗ,
б, 7 - формирователи сигналов выбор микросхемы (ВМ) и режим выборки (РВ), соответственно, вьшолненные на микросхемах типа 533 КП16,
9- формирователь сигнала управления, представляющий собой блок логических элементов, формирующих выходной сигнал в зависимости от комбинации входных сигналов, выполненный на микросхемах типа 533 ЛАЗ, 533 ЛН1,
10- передатчик сигналов ответ (ОТВ) и сбой, выполненный на микросхемах типа 559 ИП1,
11- приемник управляющих сигналов, выполненный на микросхемах типа 559 ИП2,
12- приемопередатчик сигналов адрес-данные, выполненный на микросхемах типа 559 ИПЗ,
13- диодная развязка.
Согласно фиг. 1 магистральный вход-выход приемопередатчика 12 сигналов адрес-данные соединен с первыми (информационными) входами регистра 2 адреса и регистра 3 данных и магистральным входомвыходом накопителя 1, который соединен также с выходом регистра 3 данных и первым входом устройства 8 контроля по модулю два. К выходу устройства 8 контроля по модулю два подключены второй вход приемопередатчика 12 сигналов адрес-данные и первый вход передатчика 10 сигналов ответ и сбой. Второй (установочный) вход устройства В контроля по модулю два и второй (установочный) вход регистра 2 адреса подключены к четвертому выходу приемника 11 управляющих сигналов, с которого передается сигнал установка (УСТ). Третий (управляющий) вход устройства 8 контроля по модулю два, а также второй вход передатчика 10 сигналов ответ и сбой и третий вход регистра 3 данных подключены к выходу формирователя 9 сигнала управления, третий вход которого, принимающий сигнал чтение (ЧТ), соединен с третьим выходом приемника 11 управляющих сигналов, а первый вход, соединенный с третьим входом регистра 2 адреса, подключен к первому выходу приемника 11 управляющих сигналов, с которого передается сигнал обмен (ОВМ).
К выходу регистра 2 адреса подключены первые входы накопителя 1, и обоих дещифраторов 4, 5. К выходу первого дещифратора 4 подключен формирователь б сигнала выбор микросхемы, выход которого
соединен со вторым входом накопителя 1. К выходу второго дешифратора 5 подключен формирователь 7 сигнала режим выборки, выход которого соединен с третьим входом накопителя 1, на четвертом (программирующем) входе которого установлена диодная развязка 13.
Вторые (управляющие) входы дещифраторов 4, 5, формирователей 6, 7, 9 и регистра 3 данных подключены ко второму выходу приемника 11 управляющих сигналов, с которого передается сигнал запись (ЗП) .
Накопитель 1, структурная схема которого представлена на фиг. 2, представляет собой матрицу запоминающих элементов (ЗЭ) 14. В рассматриваемом примере РПЗУ емкостью 20К х 18 бит накопитель 1 состоит из тридцати микросхем типа 573 РФ2 (33i, . . .,ЗЭзо) i расположенных в десять рядов, по три запоминающих элемента 14 в каждом ряду.
К первому (адресному) входу накопителя 1 подключены первые входы всех запоминающих элементов ЗЭ1,...,ЗЭзо 14. Вторые, объединенные между собой, входы каждой группы запоминающих элементов, расположенных в соответствующем ряду (в первом - 33i, 332, ЗЭз, . в. десятом - ЗЭ28л ЗЭгэ/ ЗЗзо)  служат входами для сигналов BMi, . . . , ВМю, соответственно, поступающих на второй вход накопителя 1. Аналогично третьи входы запоминающих элементов каждого ряда объединены между собой и служат входами соответствующих сигналов PBi,...PBio, поступающих на третий вход накопителя 1.
Четвертые входы запоминающих элементов 33i, . . . ,ЗЭзо 14 образуют программирующий вход накопителя 1, на который в режиме чтения подается потенциал + 5 В от источника питания, а в режиме записи - программирующий импульс + 25 В. Диод 13 служит для развязки программирующего входа от источника питания в режиме записи. Выходы запоминающих элементов 33i, ...,33зо 14 образуют магистральный вход-выход накопителя 1.
На фиг. 3, представляющей временные диаграммы РПЗУ в режиме чтения, обозначены:
17- сигнал ВМ на выходе формирователя 6,
18- сигнал РВ на выходе формирователя 7,
19- потенциал +5 В на программирующем входе накопителя 1,
20- информационный сигнал на выходе накопителя 1,
21- управляющий сигнал чтение на третьем выходе приемника
22- сигнал ответ на выходе передатчика 10.
На фиг. 4, представляющей временные диаграммы РПЗУ в режиме записи, обозначены:
23- код адреса на выходе регистра 2 адреса,
24- сигнал РВ на выходе формирователя 7,
25- сигнал ВМ на выходе формирователя 6 (потенциал + 5В),
26- программирующий импульс на четвертом входе накопителя 1,
27- информационный сигнал на выходе регистра 3 данных,
28- управляющий сигнал обмен на первом выходе приемника 11,
29- управляющий сигнал запись на втором выходе приемника
30- сигнал ответ на выходе передатчика 10.
В режиме чтения РПЗУ работает следующим образом.
Для выполнения считывания информации, записанной в РПЗУ, соответствующие входы и выходы приемопередатчика 12, приемника 11 и передатчика 10 подключаются к интерфейсным магистралям электронновычислительной машины (ЭВМ).
В начале цикла чтения через приемник 11 транслируется управляющий сигнал установка, который подготавливает РПЗУ к работе, устанавливая регистр 2 адреса и устройство 8 контроля по модулю два в исходное состояние. Затем для диалога ЭВМ с РПЗУ, как в режиме чтения, так и в режиме записи, на вход РПЗУ подается сигнал 15 обмен (см. временную диаграмму фиг. 3), поступающий на регистр 2 адреса и формирователь 9 управляющего сигнала.
В период присутствия сигнала 15 обмен на вход регистра 2 адреса через приемопередатчик 12 подается код адреса 16, который поступает на входы запоминающих элементов ЗЭх, ...,ЗЭзо 14 (микросхем)
накопителя и на дешифраторы 4 и 5, которые выбирают соответствующие формирователи сигналов выбор микросхемы и режим выборки. В режиме чтения сигнал 17 ВМ и сигнал 18 РВ имеют отрицательную полярность (см. фиг. 3).
Выбирается определенная группа запоминающих элементов 14, расположенных в соответствующем ряду накопителя 1, в рассматриваемом примере, одна из десяти групп (ЗЭх, ЗЭа, ЗЭз) , . . ., (3328, ЗЭ29 ЗЭзо) , как показано на фиг. 2. На четвертые входы запоминающих элементов 14 подается сигнал 19 (потенциал +5 В).
На выходе выбранных микросхем накопителя 1 появляется информация, которая через приемопередатчик 12 транслируется в ЭВМ. Одновременно информационный сигнал проверяется по Mod 2 в устройстве 8, которое в случае отсутствия ощибки формирует сигнал 22 ответ, а в случае ошибки формирует сигнал сбой. При наличии сигнала сбой на выходе передатчика 10 режим чтения останавливается.
Устройство 8 контроля по Mod 2 стробируется сигналом управления с выхода формирователя 9, который формируется по совпадению сигналов 15 ОБМ и 21 ЧТ и отсутствию сигнала ЗП на его входе. Этот же сигнал управления разрешает передачу сигнала ответ или сбой.
В режиме записи РПЗУ работает следующим образом.
Перед началом записи, а также при всех последующих внесениях изменений в программу, РПЗУ помещается в стирающее устройство. Конструкция стирающего устройства позволяет стирать информацию как в целом РПЗУ, так и по отдельности в каждой группе микросхем, расположенных в соответствующем ряду матрицы накопителя. Время стирания около 35 мин. Стирание производится ультрафиолетовым излучением (длина волны Л.  262 нм) . Тип стирающей лампы ДРБ-8 . После стирания все ячейки микросхем устанавливаются в состояние «1.
Для выполнения записи РПЗУ подключается к ЭВМ через устройство записи. Устройство записи преобразует 16-ти разрядную шину ЭВМ адрес/данные в 18-ти разрядную, а также формирует программирующий импульс 26 (+25 В) длительностью 50 + 4мс. Записываемая информация
вводится в ЭВМ или с перфоленты или с дискеты. Запись информации производится по программе с дискеты.
Перед началом записи в приемник 11 РПЗУ подается сигнал установка, который подготавливает РПЗУ к работе, устанавливая регистр 2 адреса и устройство 8 контроля по Mod 2 в исходное состояние. Затем для диалога ЭВМ с РПЗУ на вход приемника 11 подается сигнал 28 обмен (см. временную диаграмму фиг. 4). В период присутствия сигнала обмен на вход регистра 2 адреса через приемопередатчик 12 подается соответствующий код адреса 23, а записываемые данные подаются на вход регистра 3 данных. Затем код адреса 23 поступает на входы запоминающих элементов ЗЭ1,...,ЗЭзо 14 накопителя 1 и на дешифраторы 4 и 5, а информационный сигнал 27 с выхода регистра 3 данных передаются через магистральный вход-выход накопителя 1 на соответствующие входы запоминающих элементов 14. Регистр 3 данных стробируется сигналом 29 запись. Этим же сигналом стробируются дешифраторы 4, 5, которые выбирают соответствующие формирователи 6, 7 сигналов ВМ и РВ. Выбирается одна из 10-ти групп (ЗЭх, ЗЭ2, ЗЭз) , . . . , (ЗЭ28, ЗЭгэ, ЗЭзо) запоминающих элементов. Сигнал 24 РВ имеет положительную полярность, а сигнал 25 ВМ представляет собой потенциал +5 В. На четвертые входы выбранной группы запоминающих элементов подается программирующий импульс 26 (+25 В). Запись производится по словам, т. е. одновременно записываются 18 бит. Одновременно с записью производится контроль по Mod 2 записываемой информации и в случае ошибки формируется сигнал сбой, по которому запись останавливается. При отсутствии ощибки после выполнения каждой записи по выбранному адресу формируется сигнал 30 ответ. Устройство 8 контроля по Mod 2 стробируется управляющим сигналом с выхода формирователя 9 управляющих сигналов, который в режиме записи формируется по совпадению сигналов 28 обмен и 29 запись и по отсутствию сигнала ЧТ. Этот же сигнал разрешает передачу сигнала ответ или сбой. Для записи массива 2Кх18бит ( в рассматриваемом примере один ряд накопителя имеет емкость 2Кх18 бит) требуется около 110 с, что в шесть раз быстрее по сравнению с прототипом. При
необходимости единичного изменения информации в какой-либо ячейке РПЗУ с 1 на О это возможно выполнить непосредственно в ручном режиме с клавиатуры ЭВМ, не выполняя процедуры стирания.
Преимуществом предлагаемой полезной модели является то, что данное РПЗУ позволяет:
производить быструю автоматическую смену информации (запись массива емкостью 20Кх18 бит производится за 30 мин);
полностью использовать технические характеристики микросхем серии 573 РФ в соответствии с техническими условиями на них, что позволяет использовать данное РПЗУ при отладке и испытаниях бортовой программно-управляемой аппаратуры при воздействии механических и климатических факторов;
многократно производить перезапись информации в РПЗУ (в рассматриваемом примере - ЮОраз) ;
упростить процедуру перезаписи информации в РПЗУ за счет перезаписи не отдельных микросхем при их изъятии из конструкции, а перезаписи микросхем в составе РПЗУ.
Промьшленная применимость полезной модели определяется тем, что РПЗУ может быть изготовлено в соответствии с предлагаемым описанием и чертежами при использовании существующей элементной базы и технологического оборудования.
1.Интегральные микросхемы электронезависимой памяти 28F008 SA, 28F008 SA-L /Пер. с англ. В.В.Затишного. - М.: МП Бином и ТОО Конкорд. - 1982. - С. 78
2.Полупроводниковые запоминающие устройства и их применение./ Под ред. А.Ю. Гордонова. - М. : Радио и связь. - 1981. - С. 151, 166-171, прототип.
Список литературы