Флэш-память

Флэш-память (Flash-Memory) по типу запоминающих элементов и основным принципам работы подобна памяти типа E²PROM, однако ряд архитектурных и структурных особенностей позволяют выделить ее в отдельный класс. Разработка флэш-памяти считается кульминацией десятилетнего развития схемотехники памяти с электрическим стиранием информации.

В схемах флэш-памяти не предусмотрено стирание отдельных слов, стирание информации осуществляется либо для всей памяти одновременно, либо для достаточно больших блоков. Понятно, что это позволяет упростить схемы ЗУ, т. е. способствует достижению высокого уровня интеграции и быстродействия при снижении стоимости. Технологически схемы флэш-памяти выполняются с высоким качеством и обладают очень хорошими параметрами.

Термин Flash по одной из версий связан с характерной особенностью этого вида памяти — возможностью одновременного стирания всего ее объема. Согласно этой версии ещё до появления флэш-памяти при хранении секретных данных использовались устройства, которые при попытках несанкционированного доступа к ним автоматически стирали хранимую информацию и назывались устройствами типа Flash (вспышка, мгновение). Это название перешло и к памяти, обладавшей свойством быстрого стирания всего массива данных одним сигналом.

Одновременное стирание всей информации ЗУ реализуется наиболее просто, но имеет тот недостаток, что даже замена одного слова в ЗУ требует стирания и новой записи для всего ЗУ в целом. Для многих применений это неудобно. Поэтому наряду со схемами с одновременным стиранием всего содержимого имеются схемы с блочной структурой, в которых весь массив памяти делится на блоки, стираемые независимо друг от друга. Объем таких блоков сильно разнится: от 256 байт до 128 Кбайт.

Число циклов репрограммирования для флэш-памяти хотя и велико, но ограничено, т. е. ячейки при перезаписи "изнашиваются". Чтобы увеличить долговечность памяти, в ее работе используются специальные алгоритмы, способствующие "разравниванию" числа перезаписей по всем блокам микросхемы.

Более того, массивы флэш-памяти снабжаются кэшем на статической ОЗУ – это позволяет переписывать блоки не при каждом изменении, а только при выходе за пределы блока.

Соответственно областям применения флэш-память имеет архитектурные и схемотехнические разновидности. Двумя основными направлениями эффективного использования флэш-памяти являются хранение не очень часто изменяемых данных (обновляемых программ, в частности) и замена памяти на магнитных дисках.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Повторите пройденную часть пособия и необходимую литературу, согласно имеющимся ссылкам.

2. Сформулируйте набор требований к элементам цифровой техники в соответствии с п.1 "Основных положений", занесите его в свою рабочую тетрадь.

3. Дайте определение серии микросхем и расшифровку условных обозначений серий.

4. Определите место в иерархической классификации следующих МС: К142ЕН5Б, КР159НТ1, К134КП10, К224УН12, К252ПА2, 301НР1, 554СП2, Н559ВТ1, К565РУ5Б, К573РФ2, К589АП26, К1006ВИ1, КР1005XA5, 1107ПВ1, КФ1407УД4, КМ1810ВМ86.

5. Дайте определение логического элемента, поясните, каков уровень сигнала на его выходе при напряжении на входе, не отвечающем значениям лог.0 и лог.1.

6. Перечислите основные технологические группы (семейства) логических микросхем. В рабочей тетради составьте сравнительную таблицу достоинств и недостатков следующих семейств: ИИЛ, ЭСЛ, ТТЛ. Исходные данные – табл. 5, справочная литература /2, 1 и др./.

7. Подготовьте развернутые ответы на контрольные вопросы 1 – 6 из лабораторной работы №3 /16/.

8. Сравните распиновку микросхем К131ЛА3, КР531ТЛ3, К1533ЛА8, К155ЛА15, К1533ЛИ1, К555ЛИ2, К1531ЛИ1, КМ155ЛП5, К155ЛА11, К155ЛЕ5, К155ЛЕ6, объедините их в группы. Зарисуйте эти распиновки в рабочую тетрадь.

9. В рабочей тетради изобразите принципиальные схемы всех вариантов исполнения выходных каскадов ИМС ТТЛ, укажите пути протекания выходных токов в состояниях лог.0 и лог.1.

10. Повторите материал курса ОВТ по способам анализа и синтеза функциональных узлов на базе логических элементов.

11. Синтезируйте сумматор по модулю 2 в базисах; а) И, ИЛИ, НЕ; б) ИЛИ-НЕ; в) И-НЕ. Продумайте оптимальную для монтажа распиновку схем, полученных в вариантах б) и в).

12. Докажите утверждение о том, что логический элемент с функцией "неравнозначность" может использоваться в качестве управляемого инвертора.

13. Проанализируйте, чем ограничено значение резистора, используемого совместно с ЛЭ с ОК для увеличения крутизны фронтов выходных импульсов.