Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Энциклопедия PC

.pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
13.03.2015
Размер:
8.94 Mб
Скачать

316 Глава 6. Электроннаяпамять

Синхронный интерфейс с таким набором сигналов позволяет памяти узнавать о намерениях процессора раньше и при задержке данных на выходе SRAM относительно синхронизирующего перепада TKQ (Clock-to-Output Access Time) 8,5, 10 и 13,5 не обеспечивать цикл 2-1-1-1 на частотах 66, 60 и 50 МГц соответственно. Однако на частотах 75 МГци выше цикл будет 3-2-2-2.

Конвейерно-пакетная статическая память, РВ SRAM(Pipelined Burst SRAM) —

усовершенствование синхронной памяти (слово «синхронная» из ее названия для краткости изъяли, но оно обязательно подразумевается). Конвейером является дополнительный внутренний регистр данных, который, требуя дополнительного такта в первой пересылке цикла, позволяет остальные данные получать без тактов ожидания даже на частотах выше 75 МГц. Задержка данных относительно синхронизирующего перепада у современных микросхем РВ SRAM составляет 4,5-8 не! Но, как и в случае Sync Burst SRAM, этот параметр не является временем доступа в чистом виде (не следует забывать о двух-трех тактах в первой передаче), а отражает появление действительных данных относительно очередного перепада сигнала синхронизации. Интерфейс РВ SRAM аналогичен интерфейсу Sync Burst SRAM.

Естественно, что цена синхронной памяти выше, чем асинхронной. Эффективные области применения описанных разновидностей статической памяти во вторичномкэшепоможетопределить табл. 6.11.

Таблица6.11. ПараметрыпакетныхцикловSRAM*

Частоташины, МГц

Async SRAM

не

Sync Burst SRAM

 

PBSRAM

 

 

Цикл

'АО

Цикл

T

 

'кс/ не

 

 

KQ, не

Цикл

 

 

 

 

 

 

 

 

33

2-1-1-1

 

15

2-1-1-1

-

3-1-1-1

-

 

 

 

 

 

 

 

 

50

3-2-2-2

 

20

2-1-1-1

13,5

3-1-1-1

-

60

3-2-2-2

 

17

2-1-1-1

10

3-1-1-1

-

66

3-2-2-2

 

15

2-1-1-1

8,5

3-1-1-1

15

75

-

 

-

3-2-2-2

-

3-1-1-1

13

83

-

 

-

3-2-2-2

-

3-1-1-1

12

100

-

 

-

3-2-2-2

-

3-1-1-1

10

133

-

 

-

3-2-2-2

-

3-1-1-1

7,5

*Для разных типов памяти быстродействие указывается различными способами: ТАС — время доступа, Тщ

— задержка данных относительно синхронизирующего перепада, Ткс — минимальный период тактовых импульсов.

6.4.2. Применениестатическойпамятидля кэшированияОЗУ

Самое распространенное применение статической памяти — кэширование ОЗУ. На микросхемах статической памяти обычно строится внешний кэш, в котором используется архитектура прямого отображения или наборно-ассоциативная (см. п. 6.1.3). Внешний кэш характерен для системных плат процессоров 386, 486, Pentium и совместимых с ними по интерфейсу. При этом функции кэш-контроллера выполняет чипсет. Процессоры Р6 и выше имеют собственный вторичный

6.4. Статическаяпамять 317

кэш, расположенный либо на кристалле ядра, либо на картридже процессора (Pentium II/III). Кэш на картридже выполняется на почти таких же микросхемах статической памяти, что и устанавливаются на системной плате, но функции контроллера кэша уже ложатся на процессор, у которого для кэша имеется выделенная шина. Данный раздел в основном относится к кэш-памяти системных плат с сокетом 5 и 7 (и Super 7), предназначенных для процессоров Pentium и совместимых с ним по интерфейсу. У некоторых из них есть и собственный вторичный кэш, но для чипсета уже не важно, один или два уровня кэша имеет процессор.

Микросхемы хранения данных кэша организуются в банки, число микросхем в банке должно соответствовать разрядности системной шины процессора. Банк должен заполняться микросхемами одного объема, требуемое быстродействие микросхем зависит от частоты системной шины. Банков может быть и несколько, количество заполненных банков и организация установленных микросхем, определяющие объем кэш-памяти (VCACHE), задаются джамперами или определяются автоматически.

Для хранения тегов обычно используется отдельная микросхема асинхронной памяти SRAM — Tag SRAM, а для более чем 8-битного тега — пара микросхем. Здесь как для асинхронного, так и для синхронного кэша требуется асинхронная память. Ее объем может и превышать минимально необходимый для установленной кэш-памяти. Быстродействие определяется тактовой частотой системной шины. Необходимый объем памяти тегов (количество ячеек) можно вычислить, разделив объем установленной кэш-памяти на длину строки кэша, определяемой чип-сетом. Длина строки обычно равна количеству байт, передаваемых за один стандартный пакетныйцикл( 4 x 4 = 16 байтдляi486, 4 х8 = 32 байтадляPentium).

Максимальный объем кэшируемой памяти (MCACHED) ограничен как архитектурными особенностями чипсета и системной платы, так и объемом установленной кэш-памяти данных и разрядностью памяти тегов. Для обычных 8- битныхтеговоннеможетпревышать256 хVCACHE. Так, дляVCACHE = 256 Кбайти MCACHED - 64 Мбайт. Увеличение кэшируемого объема требует увеличения объема кэшпамяти или(и) разрядности тегов (конечно, в рамках поддержки чипсетом).

Для кэша с обратной записью (WB) необходима еще и память для хранения признака «чистоты» строки. Признак может храниться в отдельной микросхеме Dirty SRAM или занимать один бит в Tag SRAM. Обратная запись во вторичном кэше применяется не всегда (она появилась несколько позже начала выпуска процессоровкласса486), еереализациясложнее, чемсквозной.

Микросхемы асинхронной памяти обычно исполняются в DIP-корпусах с 8-

битной организацией (рис. 6.30), которые вставляются в специальные «кроватки» системной платы (иногда припаиваются). При установке микросхем с 28 выводамив«кроватку» с32 контактамисвободнымиоставляютконтакты 1, 2, 31 и 32. Банк собирается из 4 штук для процессоров 386-DX и 486, 8 штук — хля

Pentium. Микросхемы синхронной памяти обычно имеют разрядность 16 или 32

бит (18 или 36 — с паритетом), один банк для Pentium собирается из четырехили двухмикросхем.

318 Глава6. Электроннаяпамять

Для системных плат с сонетами 5 и 7 были распространены модули COAST (Cache On A Stick) — «кэш на палочке». Это небольшой модуль с двусторонним печатным разъемом (рис. 6.31), устанавливаемый в специальный слот. Модуль содержит собственно кэш-память необходимой разрядности (асинхронную Async. SRAM, синхронную пакетную Sync Burst SRAM или конвейерную РВ SRAM), на нем же может быть установлена и асинхронная память тегов. Модуль может использоваться и как расширение кэша, запаянного на системной плате. Аналогичные модули применяются и в других компьютерных платформах (например, в Power PC), но у них может не совпадать порядок следования адресов пакетного цикла синхронной памяти (у Power PC — последовательный) со специфическим порядком чередования, принятым для процессоров х86 Intel и совместимых с ними (порядок адресов задается логическим уровнем на одном из выводов микросхем Burst SRAM). В результате снижения цен на микросхемы статической памяти кэш фиксированного размера (чаще — максимального для конкретного чипсета) стали запаиватьнасистемнуюплату, неприменяядополнительныхмодулей иразъемов.

A14* [

1

4- -^ 28

] Vcc

 

 

 

 

 

A12 [

2

27

] WE#

NC I

1

^

•^

] Vcc

A7[

3

26

] A13*

A16* [

2

 

31

] А15*

A6 [

4

25

] A8

 

A14 I

3

 

30

] СЕ2*

A5 [

5

24

] A9

 

A12 С

4

 

29

] WE#

A4 E

6

23

] A11

 

A7

5

 

28

А13

A3!

7

22

] OE#

 

A6

6

 

27

I A8

a A2

8

21

] A10

 

' A5

7

 

26

1 A9

A1 [

9

20

]CE#

 

A4

8

 

25

] A11

АО [

10

19

] DQ7

 

A3

9

 

24

OE#

DQO t

11

18

] DQ6

 

A2 С

10

 

23

A10

DQ1 I

12

17

] DQ5

 

A1 t

11

 

22

CE1#

DQ2 t

13

16

1 DQ4

 

АО t

12

 

21

DQ7

GND [

14

15

] DQ3

 

DQO С

13

 

20

DQ6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DQ1 [

14

 

19

DQ5

 

 

 

 

DQ2 [

15

 

18

1 DQ4

 

 

 

 

GND [

16

 

17

] DQ3

Рис. 6.30. Расположениевыводовмикросхемасинхроннойстатическойпамяти: а— вкорпусахDIP-28, организация8Кх8 (выводы1 и26 неиспользуются), 16Кх8 (вывод1 неиспользуется), 32Кх8; б— вкорпусахDIP-32, организация64Кх8 (вывод2 неиспользуется), 128Кх8

110,2

43 42 Рис. 6.31. Модуль кэш-памяти COAST 3.0

ч160

 

123 П122

80

6.4. Статическаяпамять 319

НапряжениепитанияSRAM

Микросхемы SRAM, применяемые во вторичном кэше, своими адресными входами и двунаправленными линиями данных подключаются непосредственно к системной шине (host bus) — то есть к выводам процессора. Поскольку современные процессоры имеют различные номиналы питающего напряжения (но все гораздо ниже 5 В), возникает необходимость согласования уровней их сигналов с уровнями сигналов SRAM. Микросхемы SRAM исполняются в нескольких модификациях по напряжению питания и уровням сигналов. По уровням выходных сигналов они все совместимы со стандартными микросхемами ТТЛ, для которых логический ноль — ниже 0,8 В, логическая единица — выше 2 В. В табл. 6.12 приведены электрические характеристики стандартных и смешанных (mixed-mode) микросхем SRAM, а также микросхем SRAM на 33 В.

Таблица6.12. ЭлектрическиехарактеристикимикросхемSRAM

 

Стандартные

Смешанные

3,3В

П-,гганне(Vcc)

+5 В

+5 В

+3,3 В

Напряжение на входах

0- +5 В

0 - + 5 В

0 - +3,3 В

Напряжение на выходах

0 - + 5 В

0 - +3,3 В

0 - +3,3 В

Призаменеилидобавлениимикросхем(модулей) SRAM следуетучитывать, что:

на системной плате, рассчитанной на применение стандартной SRAM, ее можно без каких-либо изменений заменить на смешанную, поскольку ее выходные уровни нормально распознаются ТТЛ-логикой (уровень лог. 1 выше 2 В);

на системной плате, рассчитанной на применение смешанной SRAM, ее нельзя заменять ни на стандартную, поскольку выходные уровни стандартной SRAM недопустимы ни для устройств на 3,3 В (Р54С CPU), ни SRAM на 3,3 В, поскольку на входы микросхемы будут поданы сигналы ТТЛ в 5 В, которые длянее недопустимы;

на системной плате, рассчитанной на микросхему SRAM на 3,3 В, ее нельзя заменять ни на смешанную, ни на стандартную, поскольку для этих микросхем питания в 3,3 Внедостаточно;

у микросхем памяти тегов (Tag SRAM) линии данных с системной шиной не соединяются, поэтому их модификация может отличаться от модификации самого кэша, но правила замены остаются теми же.

Нюансыконфигурированиякэш-памяти

Зиоехрование основной памяти для современных процессоров является средством *пгьма существенного повышения производительности системы. Параметры сигпсы кэширования определяются физически установленными компонентами и :::•: - зетствующей настройкой параметров в CMOS Setup. При установке компо-rrce кэша существенны следующие моменты.

Объем кэша и возможная архитектура (если чипсет поддерживает и прямое отображение, и наборно-ассоциативную архитектуру) определяются катнчеством заполненных банков и объемом установленных микросхем.

320 Глава 6. Электроннаяпамять

&Даже при наличии разнотипных банков, например «кроватки» для SRAM и слота для модуля COAST, кэш должен быть однородным. Одновременное использованиеасинхронныхSRAM, установленныхв«кроватки», имодуля синхронною кэша невозможно. Если на системной плате запаяны микросхемы Sync. Burst SRAM, то объем кэша можно увеличивать только установкой дополнительного модуля Sync. Burst SRAM, но не РВ SRAM, и наоборот.

ш Изменение конфигурации кэша (установленных компонентов) обычно должно отражаться и соответствующей установкой джамперов. Модули COAST имеют сигналы идентификации, позволяющие чипсету автоматически определить его тип и параметры. Однако при его установке, возможно, потребуется с помощью джамперов отключить кэш, установленный на плате, еслиеготипнесовпадаетстипомустанавливаемогомодуля.

» Требуемое быстродействие устанавливаемых компонентов зависит от частотысистемнойшины, чтоследуетиметьввидуипризаменепроцессора.

ж Ламять тегов может находиться внутри микросхем чипсета, а может и устанавливаться в отдельную «кроватку». При увеличении размера кэшируемой памяти обычно необходима установка дополнительной микросхемы

Tag SRAM.

» Некоторые системные платы, обеспечивающие алгоритм WB для вторичного кэша, требуют для его реализации установки дополнительной микро-

схемы Dirty SRAM.

ш Кэш на системных платах с шиной VLB может неустойчиво работать при большомколичествеустановленныхплатVLB, особеннонавысокойчастоте системной шины. Это связано с тем, что кэш-память и адаптеры VLB подключены непосредственно к системной шине процессора и могут ее перегружать. Выходомизэтогозатрудненияможетбытьуменьшениеколичества банков кэш-памяти (можно отказаться от использования одного из банков, а требуемый объем набирать более емкими микросхемами SRAM). Следует проверить и напряжение питания процессора — при пониженном напряжениипитанияпонижаетсяинагрузочнаяспособностьшины. Наплатахс шиной PCI такие завязки исключены, поскольку слоты изолированы от системнойшиныбуферизующимимостами.

Перечисленныенижепараметрыкэширования, задаваемыеустановкамиCMOS Setup, сильновлияютнапроизводительностькомпьютера.

»Разрешение работы внутреннего кэша процессора (11 Cache Enable/Disable). Отключать внутренний кэш имеет смысл только в некоторых отладочных целях, когда есть необходимость наблюдения всех циклов обращения к памятинаножкахпроцессора.

$ Политика записи внутреннего кэша (LI Cache Write Policy WB/WT). Обратная запись (WB) повышает производительность системной платы (для процессора AM486DX4-100 почти в полтора раза). Если процессор ее поддерживает, топереключениенаWT целесообразнотольковотладочныхилиди-

6.4. Статическаяпамять 321

агностических целях, когда есть подозрения, что при наличии в системе активных контроллеров (Bus-master) при обратной записи не обеспечивается целостностьданных.

Разрешение работы внешнего кэша (L2 Cache Enable/Disable). Внешний кэш, если он установлен, обычно отключают только в диагностических целях. Если он не установлен, но разрешен, в некоторых системах возможны неполадки с памятью. Новые версии BIOS обычно не пытаются использовать несуществующий кэш, хотя бывают и исключения. Кэширование приходится отключать, если имеют место сбои по произвольным адресам памяти, которые не удается устранить никакими манипуляциями с динамической памятью и ее настройками. Хорошей проверкой кэша является тест памяти, выполняемый по умолчанию драйвером HIMEM.SYS при загрузке MS-DOS 6.x. Такие сбои могут происходить, если применяется процессор или кэш, на который не рассчитана системная плата. Например, некоторые системные платы для Pentium с установленным синхронным кэшем «не признают» процессоры AMD (применимость которых и не декларировалась в их описаниях).

Политика записи внешнего кэша (если есть варианты) выбирается аналогичнополитикевнутреннего.

Если CMOS Setup позволяет изменять временные параметры обращения к статической памяти (количество тактов ожидания или параметры пакетного цикла вида 4-2-2-2 и т. п.), их следует устанавливать в соответствии с быстродействием применяемой памяти и частотой системной шины. «Разогнанный» кэш, как и основная память, может стать источником проблем. Объем памяти, кэшируемой вторичным кэшем, в ряде случаев может быть увеличен (например, до 512 Мбайт) при установке большего объема статической памяти. Это увеличение обычно требует дополнительной микросхемы Tag SRAM (требуется большая разрядность тега). Если настройки позволяют уменьшать кэшируемый объем, то есть смысл его уменьшить до объема реальной установленной памяти. В этом случае чипсет, возможно, сумеет перестроить структуру кэша на более эффективное кэширование меньшегообъемапамяти.

Кэширование областей системной и видео-BIOS обычно противопоказаний не имеет. Кэширование видеопамяти, предлагаемое старыми системными платами, допустимо только с примитивными видеоадаптерами, не имеющимиграфическихсопроцессоровиакселераторов. Разделяемаяпамять адаптеров обычно не кэшируется, поскольку она не принадлежит к области основной памяти (DRAM), и автоматически исключается из кэшируемой области самим чипсетом. В некоторых системах есть возможность определения нескольких некэшируемых блоков. Они предназначеныдляразделяемойпамяти, приписаннойкобщейкэшируемой области. Эти блоки нельзя кэшировать, если в них возможна модификация содержимогонесосторонысистемнойшиныбезуведомлениякэша.

322 Глава6. Электроннаяпамять

Обобщенное понятие энергонезависимой памяти (NV Storage) включает в себя любое устройство, хранящее записанные данные даже при отсутствии питающего напряжения (в отличие от статической и динамической полупроводниковой памяти). В данном разделе рассматриваются только электронные устройства энергонезависимой памяти, хотя к энергонезависимой памяти относятся и устройства с подвижным магнитным или оптическим носителем. Существует множество типов энергонезависимой памяти: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash Memory, FRAM, различающихся по своим потребительским свойствам, обусловленным способом построения запоминающих ячеек и сферам применения. Запись информации в энергонезависимую память, называемая программированием, обычно существенно сложнее и требует больших затрат времени и энергии, чем считывание. Программирование ячейки (или блока) — это целая процедура, в которую может входить подача специальных команд записи и верификации. Основным режимом работы такой памяти является считывание данных, а некоторые типы после программирования допускают только считывание, что и обусловливает их общее название ROM (Read Only Memory — память только для чтения) или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Самые первые постоянныезапоминающиеустройствавыполнялисьнамагнитныхсердечниках, где информация заносилась их прошивкой проводниками считывания. С тех пор применительнокпрограммированию ПЗУукоренилось понятие «прошивка».

Запоминающие ячейки энергонезависимой памяти по своей природе обычно асимметричны и, как правило, позволяют записывать только нули в нужные биты предварительно стертых (чистых) ячеек, содержащих единицы. Для некоторых типов памяти чистым считается нулевое состояние ячеек. Однократно программируемые микросхемы позволяют изменять толькоисходное (послеизготовления) состояние ячеек. Для стирания (если оно возможно) требуются значительные затраты энергии (мощности и времени), и процедура стирания обычно существенно дольше записи. Стирание ячеек выполняется либо для всей микросхемы, либо для определенного блока, либо для одной ячейки (байта). Стирание приводит все биты стираемой области в одно состояние (обычно во все единицы, реже— вовсенули).

Процедура программирования многих типов памяти требует относительно высокого напряжения программирования (12-26 В), а для однократно программируемых (прожигаемых) микросхем и специального (не ТТЛ) интерфейса управления. После программирования требуется верификация — сравнение записанной информации с оригиналом, причем некачественное управление программированием (или брак микросхемы) может приводить к «зарастанию» записанной ячейки, что потребует повторного (возможно, и неудачного) ее программирования. Возможен и обратный вариант, когда «пробиваются» соседние ячейки, что требует повторного стирания (тоже возможно неудачного). Стирание и программирование микросхем может выполняться либо в специальном устройстве — программаторе, либо в самом целевом устройстве, если у него предусмотрены соответствующие средства. Микросхемыразличаютповозможностипрограммирования.

6.5. Энергонезависимаяпамять 323

в Микросхемы, программируемые при изготовлении, — масочные ПЗУ, содержимое которых определяется рисунком технологического шаблона. Такие микросхемы используют лишь при выпуске большой партии устройств с однойитойжепрошивкой.

* Микросхемы, программируемые однократно после изготовления перед установкой в целевое устройство, — ППЗУ (программируемые ПЗУ) или PROM (Programmable ROM). Программирование осуществляется прожиганием определенных хранящих элементов на специальных устройствахпрограмматорах.

в Микросхемы, стираемые и программируемые многократно, — РПЗУ (репрограммируемые ПЗУ) или EPROM (Erasable PROM — стираемые ПЗУ). Для стирания и программирования требуется специальное оборудование. Микросхемы программируются в программаторе. Иногда возможно программирование микросхем прямо в целевом устройстве, подключая внешний программатор, — так называемый метод ОВР (On-Board Programming). Наиболее распространены микросхемы УФРПЗУ, стираемые ультрафиолетовым облучением, — их обычно называют просто EPROM или UVEPROM (Ultra-Violet EPROM). В этом классе имеются и электрически стираемые ПЗУ (ЭСПЗУ) или EEPROM (Elecrical Erasable PROM).

• Микросхемы, перепрограммируемые многократно в целевом устройстве, используя программу его процессора, — так называемый метод ISW (InSystem Write). К этому классу относятся 'чисто электрически перепрограммируемые микросхемы NVRAM и FRAM, но наибольшее распростра- нениеполучилафлэш-память.

Энергонезависимая память в основном применяется для хранения неизменяемой (или редко изменяемой) информации — системного программного обеспечения (BIOS), таблиц (например, знакогенераторов графических адаптеров), пажятн конфигурации устройств (ESCD, EEPROM адаптеров). Эта информация обычно является ключевой для функционирования PC (без BIOS компьютер гредставляет собой только коробку с дорогими комплектующими), поэтому весь-ка существенна забота о ее сохранности и предотвращении несанкционированного изменения. Нежелательное (ошибочное или под действием вируса) изменение содержимого становится возможным при использовании для хранения BIOS флэшпамяти, программируемой в целевом устройстве (на системной плате PC). Важными параметрами энергонезависимой памяти является время хранения и

гггоймивость к электромагнитным воздействиям, а для перепрограммируемой кишгшещеигарантированноеколичествоцикловперепрограммирования.

WRAM (Non-Volatile Random Access Memory) — энергонезависимая память :

т^оювольным доступом. Это название подразумевает возможность произвольней смены информации не только во всей ее области или блоке, но и в отдель-гченке, причем не процедурой, а обычным шинным циклом. К этому клас-

ггносятся микросхемы FRAM и EEPROM, но у последних время выполнеоперации записи обычно довольно большое. Флэш-память к этому классу 1Г"в:сятъ нельзя, поскольку изменение информации, недаром называемое про- "Зжмлосрованием, вэтойпамятиосуществляетсяспециальнойпрограммнойпро-

324 Глава6. Электроннаяпамять

Ферроэлектрическая память FRAM (Ferroelectric RAM) — энергонезависимая память с истинно произвольным доступом, запись и чтение ее осуществляется как в обычных микросхемах статической памяти. При ее изготовлении используется железо — ее можно считать эхом старинной памяти на магнитных сердечниках больших машин. Ячейки FRAM по структуре напоминают DRAM, но информация хранится не в виде заряда конденсатора (который нужно поддерживать регенерацией), а в виде направления поляризации кристаллов. Запись производится непосредственно, предварительного стирания не требуется. Как и флэш-память, она используется в самых портативных системах класса PDA (personal digital assistants

— персональный цифровой ассистент). Над этими устройствами активно работает фирма Hitachi совместно с Ramtron (www.ramtron.com) и фирма Matsushita с фирмой

Symetrix. В настоящее время выпускаются микросхемы емкостью 4-256 Кбит (технология 0,35 мкм) с параллельным интерфейсом (как SRAM) и временем доступа 70-120 не, а также с последовательным интерфейсом PC. Кроме массивов памяти FRAM используется и в специальных энергонезависимых регистрах — есть, например, микросхемы FM573 и FM574, которые при включенном питании ведут себя аналогично стандартным 8-битным регистрам '573 и '574, но при выключении питания помнят свое состояние. Микросхемы FRAM имеют интерфейс КМОП, питание 5 В, но имеются изделия и на 2,7 В. В отличие от флэш-памяти, у которой число циклов перезаписи принципиально ограничено (хотя и очень велико), ячейки FRAM практически не деградируют в процессе записи — гарантируется до'1-010 циклов перезаписи. Провозглашается замена на FRAM даже динамической памяти, однако в PC память FRAM автору пока встречать не доводилось.

6.5.1. Постояннаяиполупостояинаяпамять— ROM, PROM, EPROM

Масочные постоянные запоминающие устройства — ПЗУ, или ROM, — имеют самое высокое быстродействие (время доступа 30-70 не). Эти микросхемы в PC широкого применения не получили ввиду сложности модификации содержимого (только путем изготовления новых микросхем), они иногда применялись в качестве знакогенераторов в некоторых моделях графических адаптеров CGA, MDA, HGC.

Однократно программируемые постоянные запоминающие устройства — ППЗУ,

или PROM, имеют аналогичные параметры и благодаря возможности программирования изготовителем оборудования (а не микросхем) находят более широкое применение для хранения кодов BIOS и в графических адаптерах. Программирование этих микросхем осуществляется только с помощью специальных программаторов, в целевых устройствах они устанавливаются в «кроватки» или запаиваются. Как и масочные, эти микросхемы практически нечувствительны к электромагнитным полям (в том числе, и к рентгеновскому облучению), и несанкционированное изменение их содержимого в устройстве исключено (конечно, не считая отказа).

Репрограммируемые постоянные запоминающие устройства — РПЗУ, или

EPROM, донедавних пор были самыми распространенными носителями BIOS

6.5. Энергонезависимаяпамять 325

как на системных платах, так и в адаптерах, а также использовались в качестве знакогенераторов. Наиболее популярные микросхемы имеют восьмибитную организацию и обозначение вида 27xx-tt или 27Cxx-tt для микросхем CMOS. Здесь хх определяет емкость в килобитах: 2708 — IK x 8 — родоначальник семейства, 2716/32/64/128/256/512 имеют емкость 2/4/8/16/32/64 Кбайт соответственно, 27010 и 27020 - 128 и 256 Кбайт. Время доступа tt лежит в диапазоне 50-250 не. Шестнадцатибитные микросхемы (например, 27001 или 27002 емкостью 64К или128К16-битныхслов) вPC применяютсяредко.

Микросхемы EPROM тоже программируются на программаторах, но относительно простой интерфейс записи позволяет их программировать и в устройстве (но не в штатном его режиме работы, а при подключении внешнего программатора). Стирание микросхем осуществляется ультрафиолетовым облучением в течение нескольких минут. Специально для стирания микросхемы имеют стеклянные окошки. После программирования эти окошки заклеивают, предотвращая стирание под действием солнечного или люминесцентного облучения. Время стирания зависит от расстояния до источника облучения, его мощности и объема микросхемы (более емкие микросхемы стираются быстрее). Вместо штатных стирающих устройств можно пользоваться и обычной медицинской ультрафиолетовой лампой с расстояния порядка 10 см. Для микросхем 2764 ориентировочное время стирания составляет 5 минут. Стирание переводит все биты в единичное состояние. «Недотертые» микросхемы при программировании могут давать ошибки, передержка при стирании снижает количество возможных циклов перепрограммирования(впределе— донуля).

Некоторые микросхемы, похожие по виду и обозначению на стираемые ультрафиолетом, не имеют окна (они упакованы в дешевый пластмассовый корпус). Эти микросхемы либо стираются рентгеновским облучением (что не совсем удобно), либо допускают лишь однократное программирование, которое может выполняться и по заказу фирмой-производителем микросхем. Их интерфейс полностьюсовпадаетсинтерфейсомобычныхмикросхемEPROM 27хх.

С программированием ПЗУ приходится сталкиваться при русификации графических адаптеров (CGA, MDA, HGC) и принтеров с незагружаемыми знакогенераторами, а также при замене (или восстановлении) системной BIOS или Boot ROM — микросхемы удаленной загрузки для адаптера локальной сети. Распространенные программаторы EPROM имеют интерфейс подключения к СОМили LPT-порту PC или подключаются через собственную карту расширения (обычно : шиной ISA). Время программирования зависит от типа и объема микросхемы и грименяемого алгоритма программирования. Классический алгоритм с 50-милли- :екундными импульсами записи каждой ячейки для современных микросхем практически не используется. Более быстрые «интеллигентные» алгоритмы позволяют золисывать 8 килобайт (2764) менее чем за минуту. Вся процедура программирования может затягиваться при использовании медленного интерфейса связи программатора с PC (например, СОМ-порт на скорости 2400 бод) за счет длительной тэоиедурыкопированияданныхвбуферпрограмматора.

Интерфейс микросхем постоянной памяти в режиме чтения совпадает с ин-- грфейсомстатическойпамяти. Дляпрограммирования(записи) требуетсяпри-