Постійні запам’ятовуючі пристрої

 

 

Масочні постійні запам'ятовуючі пристрої (ПЗП, або ROM) мають найвищу швидкодію (час доступу 30-70 на). Ці мікросхеми в ПК широкого застосування не отримали через складність модифікації складу (лише шляхом виготовлення нових мікросхем). Вони іноді використовувались як знакогенератори у деяких моделях графічних адаптерів CGA, MDA, HGC.

Однократно програмовані постійні запам'ятовуючі пристрої (ППЗП – PROM) мають аналогічні параметри і завдяки можливості програмування виробником обладнання (а не мікросхем) знаходять ширше застосування для зберігання кодів BIOS і в графічних адаптерах. Програмування таких мікросхем здійснюється лише за допомогою спеціальних програматорів. Як і масочні, ці мікросхеми практично не чутливі до електромагнітних полів і несанкціонована зміна їх вмісту в пристрої виключена.

Репрограмовані ПЗП (або РПЗП – EPROM) донедавна були найпоширенішими носіями BIOS як на системних платах, так і в адаптерах, а також використовувалися як знакогенератори. Найбільш популярні мікросхеми мають 8-бітну організацію і позначення виду 27xx-tt або 27Сxx-tt для мікросхем CMOS. Тут хх визначає ємність в кілобітах: 2708 – 1К  8 – родоначальник сімейства, 2716/32/64/128/256/512 мають ємність 2/4/8/16/32/64 Кбайт відповідно, 27010 і 27020 – 128 і 256 Кбайт. Час доступу tt лежить у діапазоні 50-250 нс. 16-бітні мікросхеми (наприклад, 27001 або 27002 ємністю 64К або 128К 16-бітних слів) в ПК застосовують рідко.

Мікросхеми EPROM також програмують на програматорах, але відносно простий інтерфейс запису дозволяє їх програмувати і в пристрої (але не в штатному його режимі роботи, а при підключенні зовнішнього програматора). Стирання мікросхем здійснюється ультрафіолетовим випромінюванням впродовж декількох хвилин. Спеціально для стирання мікросхеми мають скляні віконця.

Інтерфейс мікросхем постійної пам'яті в режимі зчитування співпадає з інтерфейсом статичної пам'яті. Для програмування (запису) потрібне прикладання до входу напруги програмування, яка для різних типів EPROM лежить у діапазоні 12-26 В (як правило вказується на корпусі мікросхеми)

Основні властивості EPROM:

Стирання інформації відбувається відразу для всієї мікросхеми під дією опромінення і займає кілька хвилин. Стерті комірки мають одиничні значення всіх бітів.

Запис може здійснюватися в будь-яку частину мікросхеми побайтно, в межах байта можна маскувати запис окремих бітів, встановлюючи їм одиничні значення даних.

Захист від запису здійснюється подачей низкьої (5 В) напруги на вхід у робочому режимі (тільки зчитування).

Захист від стирання здійснюється заклейкою вікна.

 

 

Кожна комірка флеш-пам'яті складається лише з одного уніполярного (польового) транзистора. Комірки організуються в матрицю; розрядність даних зовнішнього інтерфейсу – 8 або 16 біт (ряд мікросхем дозволяє переключати розрядність). Чисті комірки містять одиницю у всіх бітах; при запися (програмуванні) потрібні біти обнуляються. Можливе наступне програмування і вже записаних комірок, але при цьому можна лише обнуляти одиничні біти. В одиничний стан комірки переводяться лише при стиранні. Стирання виконується для всієї матриці комірок; стирання одиночної комірки неможливе. Зчитування флеш-пам'яті нічим не відрізняється від читання будь-якої іншої пам'яті – подається адрема комірки, і через деякий час доступу (десятки-сотні наносекунд) на виході з'являються дані. Запис виглядає дещо складніше – для програмування кожного байта (слова) доводиться виконувати процедуру, що складається з операцій запису і зчитування, адресованих до мікросхеми флеш-пам'яті. Однак при цьому шинні цикли звертання до мікросхеми є нормальними для процесора, а не розтягнутими, як для Eprom i EEPROM. Таким чином у пристроях з флеш-пам'яттю легко реалізується можливість перепрограмування без вилучення мікросхем із пристрою. Більшість мікросхем флеш-пам'яті має такий же інтерфейс, як у асинхронної статичної пам'яті, а при зчитуванні він спрощується до інтерфейсу ROM/PROM/EPROM. Існують версії з інтерфейсом динамічної пам'яті, асинхронним і синхронним, а також із спеціальними інтерфейсами, у тому числі І2С. Перші мікросхеми працювали лише при напрузі живлення 5 В, а для програмування і стирання вимагали додаткового живлення   = + 12 В. Потім з'явились мікросхеми лише з одним живленням + 5 В. Подальший розвиток технології дозволив знизити напругу живлення до 2, 7-3, 3 В і 1, 65-2, 2 В, а   – до 5, 3, 3, 2, 7 і навіть 1, 65 В. Технологічні процеси виробництва мікросхем дозволяють досягти розділення 0, 3, 0, 22, 0, 18 мкм (чим дрібніші комірки, тим вони економічніші) Мікросхеми перших випусків (1990 р.) мали гарантоване число циклів стирання-перепрограмування 10 000, сучасні – 100 000.

Флеш пам'ять має час доступу при зчитуванні 35-200 нс. Стирання інформації (поблочне чи для всієї мікросхеми) у мікросхем 90-х років займає 1-2 с, перепрограмування (запис) байта – порядку 10 мкс. У сучасних мікросхем час стирання та запису помітно скоротився. Процедура запису від покоління до покоління спрощується. Застосовуються різні методи програмного та апаратного захисту від помилкового стирання (запису). Програмним захистом є ключова послідовність команд, порушення якої не дозволяє почати операції стирання та запису. Апаратний захист не дає виконати стирання та запис, якщо на певні входи не подані потрібні рівні напруги. Апаратний захист може захищати як весь масив комірок, так і окремі блоки.

За організацією масиву в плані стирання груп комірок розрізняють наступні архітектури:

Bulk Erase (BE) – всі комірки пам'яті