План лекции. Лекция 8.

Память. Типы запоминающих устройств

Запоминающие устройства.

Память. Типы запоминающих устройств

Для МПС память – это носитель информации. Роль памяти в МПС играют запоминающие устройства (ЗУ).

ЗУ должны обеспечивать запись, чтение, хранение.

Основные операции с ЗУ - чтение и запись (W/R).

Основные характеристики ЗУ – емкость (удельная емкость) и быстродействие.

Емкость ЗУ измеряется в байтах.

Быстродействие ЗУ измеряется в количестве байтов прочитанных или записанных за секунду.

ЗУ разделяют на две категории –долговременные и оперативные.

Оперативные ЗУ (оперативная память) предназначены для хранения информации, которая постоянно модифицируется в процессе работы системы.

ПЗУ (постоянная память) предназначены для хранения информации, которая не меняется в процессе работы системы.

Долговременные ЗУ предназначены для хранения информации, которая не изменяется (или меняется крайне редко).

Хранение информации может осуществляться в ЗУ как без энергетических затрат, так и требовать источников постоянной энергии – энергонезависимые и энергозависимые.

Основные типы ЗУ применяемые в микропроцессорной технике и электронике представлены диаграммой:

Рис. 66

Основой ЗУ МПС являются различные твердотельные оптические, магнитные, проводящие и полупроводниковые материалы. Для хранения информации используются различные свойства этих материалов. Например, свойство изменения прозрачности или коэффициента отражения, намагниченности, накопления заряда и т.д.

Некоторые английские названия ЗУ:

ПЗУ (ROM – Read Only Memory);

ОЗУ (RAM – Random Access Memory);

ППЗУ (PROM – Programmable Read Only Memory);

РППЗУ (EPROM – Erasable (стираемая свет.) Programmable Read Only Memory);

(EEPROM – Electrically Erasable Programmable Read Only Memory);

(Flash EEPROM (вспышка, молниеносно стираемая)).

Запоминающие устройства.

1. Масочные ПЗУ (Масочно-программируемые ПЗУ) – запись (прошивка) информации производится на заводе с использованием маски (специального рисунка на стекле, с помощью которого путем ряда операций формируют топологию «прошивки» матрицы памяти). «Прошивка» - процесс установления электрических связей между вертикальными и горизонтальными линиями матрицы памяти.

Рис. 67

Они по своей организации очень похожи на ПЛМ. Отличие заключается в способе доступа к записанной информации. Чаще всего доступ адресный. Указывается цифровой адрес элемента, который хранит информацию. Этот тип ПЗУ рентабелен при крупносерийном производстве модулей памяти.

2. Программируемые ПЗУ (ППЗУ) – это ПЗУ с возможностью самостоятельной записи необходимой информации при помощи программирующего устройства.

Однократно программируемые ППЗУ. Микросхемы памяти данного типа выпускаются на базе плавких перемычек (например, из олова), которые можно избирательно «пережечь» с помощью внешнего источника тока достаточной силы.

Репрограммируемые ППЗУ (РППЗУ) или стираемые ППЗУ – это запоминающие устройства, дающие пользователю возможность многократно производить запись необходимой ему информации. Элементами памяти для РППЗУ служат специальные МОП-транзисторы с изолированным (плавающим) затвором.

Рис. 68
Рис. 69

На рисунках изображены варианты состояния транзистора. Для записи «0» необходимо зарядить плавающий затвор отрицательным зарядом, а для стирания – разрядить.

В режиме чтения на затвор подается напряжение U₁. Если плавающий затвор не заряжен отрицательным зарядом, то через канал течет ток J₁. Если такого тока нет, то плавающий затвор был заряжен, произошло смещение вольтамперной характеристики транзистора в сторону больших значений отпирающего напряжения U₂.

Если можно изолированный затвор разрядить приложением обратного напряжения, то такие РПЗУ относят электрически стираемые ЭСППЗУ (EEPROM) и FLASH. Разница между EEPROM и FLASH в том, что у первых адресация записи/чтения осуществляется к каждому элементу памяти, а у FLASH-ПЗУ адресация осуществляется к блокам (кластерам)памяти.

Для Flash-памяти, перед записью, требуется выполнить стирание (полное или поблочное).