Uso di tristati vs multiplexer in una RAM

Perché i tristati sono favoriti rispetto ai multiplexer per selezionare l'output dalla RAM? La spiegazione di cui ho sentito parlare è che la RAM è troppo grande per l'utilizzo di un multiplexer ma ho bisogno di maggiori dettagli.

Una teoria che abbiamo elaborato è che l'uso di un multiplexer richiederebbe un albero di porte OR per selezionare l'uscita che aumenterebbe notevolmente il tempo di propagazione del segnale sul bus mentre con i tristati, indipendentemente dalle dimensioni della RAM, il ritardo di propagazione sarebbe costante.

È corretto?

Grazie

È un problema di "fan-out" o "fan-in". Quindi la tua teoria è più o meno accurata. Tuttavia, vi è il vantaggio aggiuntivo di utilizzare uscite tristate che è possibile collegarle a un bus! Se si utilizza un multiplexer CMOS non è possibile condividere i cavi su cui è attiva l'uscita, se si utilizzano dispositivi Tri-State, è possibile condividere il bus con altri dispositivi bus (sotto il controllo di un arbitro, ad esempio) ... nel contesto di RAM, pensa "bus di memoria".

Se si crea un array di memoria rettangolare che viene letto utilizzando un driver a tre stati in ciascuna cella di memoria, un circuito di decodifica può controllare tutte le celle in una riga. Uno avrà bisogno di circuiti attorno al perimetro dell'array per controllarlo, ma la quantità di circuiti di controllo sarà proporzionale a sqrt (N) * lg (N). Al contrario, se si cercasse di alimentare tutte le celle di memoria in un multiplexer, si finirebbe per avere bisogno di molti più circuiti.

L'approccio basato sul multiplexer presenta alcuni vantaggi. Se si costruisse una memoria da una mega-parola utilizzando multiplexer a due vie, ogni bit dovrebbe passare attraverso 20 multiplexer, ma si potrebbe ottenere un sistema di memoria pipeline con larghezza di banda molto elevata se ogni multiplexer includesse un fermo. Ci sarebbero voluti 20 cicli per eseguire una particolare operazione di lettura, ma in 100 cicli si potrebbero iniziare 100 letture diverse. Dal momento che il segnale non dovrebbe andare molto lontano in ogni ciclo e non dovrebbe guidare alcun autobus di grandi dimensioni, la frequenza del ciclo potrebbe essere estremamente elevata.

La questione se utilizzare multiplexer o bus finisce per essere in qualche modo simile alla questione se utilizzare ripetitori di dati quando si inviano informazioni su lunghe distanze. Da un lato, i ripetitori di dati aggiungono ritardo. D'altra parte, il tempo richiesto per una transizione del segnale a un'estremità di un tratto di rame per causare una transizione all'altra estremità è asintoticamente proporzionale al quadrato della lunghezza (poiché l'aggiunta della lunghezza aggiunge sia resistenza che capacità). L'aggiunta di un ripetitore nel mezzo di un filo lungo può migliorare la velocità poiché il lungo periodo verrà sostituito da due più corti con un intervallo compreso tra un quarto e la metà del ritardo più lungo.

Se si raddoppiasse la larghezza e la lunghezza di un array di memoria senza migliorare l '"oomph" dei circuiti dei driver di riga e colonna, si dovrebbe più che raddoppiare il tempo necessario per cambiare le righe e le colonne. Al contrario, se si dovessero usare quattro array di memoria più piccoli e multiplexare le uscite, si aggiungerebbe solo una costante al tempo di accesso. Le memorie più veloci sono suddivise in più piccoli array collegati da multiplexer; i ricordi più economici usano meno multiplexer ma non sono così veloci.

Tramite una triplicazione su un bus, il sistema si ridimensiona meglio. Puoi semplicemente aggiungere altri dispositivi tristatable, senza dover riconfigurare sia i vecchi dispositivi che il nuovo dispositivo per cooperare attraverso un nuovo e più grande multiplexer.