все здесь вам хорошо знакомо. Как и во всех рассмотренных конструкциях транзисторов, здесь имеется подложка, в данном случае выполненная из полупроводника типа п, две области полупроводника типа р представляют собой соответственно исток и сток. К этим областям примыкают металлические электроды, с помощью которых транзистор включается между вертикальным и горизонтальным проводами. Промежуток между истоком и стоком покрыт тонким (примерно 0,1 мкм) слоем двуокиси кремния; затем располагается затвор, выполненный в данном случае из кремния, и снова слой двуокиси кремния, на этот раз толщиной примерно 1 мкм. Затвор полиостью изолирован.

В обычном состоянии участок исток-сток транзистора электрического тока ие проводит. Однако, если приложить между истоком и стоком большое напряжение (примерно 80 В), затвор зарядится (такой процесс называется зарядкой через влияние), и в дальнейшем заряд затвора будет сохраняться достаточно долго. Благодаря весьма высокому качеству диэлектрика из двуокиси кремния при температуре 125° С заряд уменьшается на 70% первоначального значения примерно за десять лет.

Пока все происходит точно так, как и в ПЗУ. В том числе и сама запись информации - в данном случае запись единиц - осуществляется путем приложения большого напряжения (около 80 В) между соответствующими вертикальным и горизонтальным проводами. Однако, в отличие от конструкций, описанных ранее, в этой схеме запись информации не сопровождается никаким необратимыми явлениями, подобными выжиганию плавкой перемычки нли пробою диодов.

Запись информации в схеме, показанной иа рис. 1.18, можио было бы повторять сколько угодно раз, если бы удалось каким-то образом удалить электрические заряды с затворов транзисторов. Такой процесс - его естественно назвать стиранием - осуществляется достаточно просто. Для этого нужно осветить поверхность полупроводниковой пластины, на которой выполнено ППЗУ, ультрафиолетовым светом или рентгеновскими лучами. Под действием излучения происходит ионизация и утечка заряда. Операция стирания заряда ультрафиолетовым или рентгеновским облучением должна предшествовать перезаписи информации в ППЗУ. При изготовлении микросхемы ППЗУ в ее корпусе предусматривается специальное окно, через которое можио облучать подложку. Промышленностью выпускаются специальные установки, содержащие источники излучения для стирания и все необходимые средства для записи новой информации.

Так же, как и ПЗУ, ППЗУ благодаря простоте соответствующих схем обладают относительно большой удельной емкостью. Обычно одна микросхема ППЗУ имеет объем несколько тысяч (в последнее время несколько десятков тысяч) слов по 8 или 16 разрядов в слове. Длительность считывания информации из ППЗУ невелика. Как правило, несколько десятков, а у лучших образцов - несколько единиц наносекунд. Длительность записи вместе со стиранием составляет несколько минут.

1.7. Программируемые логические матрицы

В технике нередки случаи, когда какое-либо явление, ставшее давно привычным, все свойства которого представились вполне изученными, вдруг выступает перед нами в совершенно новом качестве. Примером может служить

хотя бы взрыв. Взрыв -- явное средство разрушения. Но именно непредвзятый взгляд на существо взрывных процессов позволил нсполы50вать взрыв, скажем, для забивания свай, а в двигателях внутреннего сгорания-для приведения в движение механизмов.

Примерно то же произошло и с ЗУ. На первый взгляд, все сказанное дает нам возможность уподобить ЗУ книге, тетради или блокноту со страницамч, .заполненными текстом. Действительно, ЗУ прежде всего носитель информации. В книге -это листы бумаги, в ЗУ -это полупроводниковые структуры. Подобная аналогия на самом деле гораздо глубже, чем это представляется. Записывая что-либо на листке блокнота, мы нарушаем однородность бумажной массы, анося в отдельные места частички графита. Записывая что-либо в ЗУ, иа микросхемах, мы также нарушаем однородность распределения электрических зарядов в объеме полупроводника. В общем случае носитель позволяет нам осуществлять операции записи, считывания и, в случае надобности, стирания.

Следующая характерная особенность - это способы упорядочения информации. Если бы на книжной странице нли листке из блокнота отдельные буквы записываемых слов располагались в совершенно произвольном порядке, то чтение подобных записей встречало бы серьезные трудности, а проще сказать - было бы невозможным. Поэтому при записи информации на бумаге мы всегда придерживаемся определенных правил, а именно располагаем последовательность букв в строках слева направо, последовательность строк устанавливается сверху вниз. Кроме того, устанавливается также последовательность страниц, а там, где нужно, вводятся дополнительные указатели, ими могут служить, например, заголовки. При желании можно было бы продолжить подобные рассуждения, например уподобить способ расположения информации в словарях ассоциативным ЗУ.

Достаточно сказать, что в книге, тетради, блокноте каждое записанное слово имеет точный адрес, состоящий из номера страницы, номера строки (скажем, сверху) и номера слова в строке (слева направо). Вс то же самое имеет место в ЗУ. Наш привычный взгляд на ЗУ сводится именно к тому, что оно представляет собой систему, состоящую из носителя информации и средств упорядочения. В частности, благодаря средствам упорядочения получается од-яозначное соответствие между адресами и словами. Если однажды вы записали некоторое слово по некоторому адресу, то в дальнейшем адрес является счерпывающим признаком данного слова. До тех пор, пока содержимое данной ячейки памяти не стерто или не заменено на другое, задать адрес означает в точности то же самое, что и задать содержимое соответствующей ячейки. К этому обстоятельству мы не раз будем возвращаться в дальнейшем.

По-новому можно взглянуть на ЗУ, если обратить внимание на то обстоятельство, что между адресами и словами, хранящимися в ячейках ЗУ, нет никакого формального различия. Действительно, содержимое любой ячейки ЗУ - это слово, т. е. последовательность символов, которая в зависимости от конструкции ЗУ может иметь фиксированную или произвольную длину. В простейшем случае это последовательность нулей и единиц опять-таки фиксированной или произвольной длины. То же самое справедливо для адреса. Если не обращать внимания на его иазиачеиие, то адрес ЗУ - это слово, т. е. последовательность символов, а в простейшем случае - последовательность нулей и единиц. И опять-таки в зависимости от конструкции ЗУ такая последовательность может иметь фиксированную или произвельную длину,

Имеютш два множества: множество слов - адресов и множество слов - содержимых ячеек. Заполняя все ячейки данного ЗУ, устанавливают опреде-.ленное соответствие между этими двумя множествами или, иначе говоря, каждому слову - элементу первого множества (множества адресов)-ставят в соответствие один или несколько элементов второго множества (множества содержимых). Такое соответствие в математике называется функцией. Если элементами обоих множеств являются последовательности нулей и единиц, то такие функции называются логическими, булевыми, или переключательными. Все три слова суть синонимы. Запоминающее устройство с записанной в него информацией реализует логическую функцию. В таком качестве ЗУ получили специальное название программируемых логических матриц, или сокращенно ПЛМ. В зависимости от типа ЗУ это может быть либо одна и та же функция (ПЗУ), либо множество различных функций, из которого всякий раз выбирается какая-нибудь одна (ППЗУ или ОЗУ).

Вообще говоря, понятие ПЛМ несколько шире, чем понятие ЗУ. Во-первых, ЗУ, как правило, предполагает определенную упорядоченность адресов. Для ПЛМ в общем случае это совершенство необязательно. Во-вторых, число различных адресов и соответственно число ячеек у ЗУ обычно бывает больше, чем число слов. Для ПЛМ это также необязательно. В частности, по этой причине ПЛМ могут выполняться без дешифраторов или, наоборот, представлять собой один большой дешифратор. Наконец, в-третьих, у ЗУ, как правило, каждый адрес указывает на одну ячейку и соответственно на одно хранящееся в ней слово. У ПЛМ одному входному слову может соответствовать несколько выходных. В известном смысле ПЛМ представляет собой обобщение понятия ЗУ. Но все это касается только способа использования. Технические реализации ЗУ и ПЛМ совершенно идентичны. В частности, поэтому под ПЛМ понимают, как правило, конструкции, вообще не допускающие перепрограммирования или допускающие однократное программирование, как в ПЗУ. Ясно, что устройство, допускающее оперативную смену функций, идентично одному из типов ОЗУ.

Уместно повторить еще раз, что современные микросхемы ЗУ, будь го ОЗУ, ПЗУ или ПЛМ, представляют собой универсальные элементы автоматики, имеющие чрезвычайно большое самостоятельное значение. Было бы серьезной ошибкой рассматривать микросхемы памяти лишь как своеобразные кирпичики Для построения более сложных систем, хотя в этом качестве они выступают достаточно часто. Так, значительно более сложная система управления лифтом или несколькими лифтами, чем та, что была рассмотрена в § 1.1, а также Система регулирования расхода топлива автомобильным двигателем, система управления станком с числовым программным управлением и т. п. могут быть реализованы в виде единственной ПЛМ без каких-либо дополнительных элементов. Программируемая логическая матрица, как и любая другая мнкроехе-о, может содержать сотни тысяч различных элементов.

Что нового внесла в технику ЗУ современная технология изготовления микросхем? Оперативные ОЗУ на микросхемах при сравнимых параметрах имеют Меньшие габаритные размеры, меньш)то массу и потребляют меньше электрической энергии по сравнению со своими предшественниками, например ЗУ на Магнитных сердечниках. Иначе обстоит дело в ПЗУ и ППЗУ. Постоянные ЗУ Использовались и ранее, причем, как правило, они изготовлялись на основе маг-битных сердечников. Запись информации в ПЗУ осуществлялась путем про-