2014-02-10
2929
EEPROM
EPROM
PROM
ROM
Память, доступная только для чтения
Замечания относительно систем памяти.
При выборе микросхем RAM для конкретной системы учитывается несколько факторов, прежде всего их быстродействие, стоимость, потребляемая мощность и размер.
Статическая RAM обычно используется только в тех случаях, когда на первом месте стоит скорость работы системы. Схемы реализации ее базовых ячеек достаточно сложны, из-за чего стоимость и размер микросхем получаются большими. Как правило, статическая RAM применяется для реализации кэш-памяти. Для реализации основной памяти в большинстве компьютеров используется динамическая RAM. Такие микросхемы характеризуются очень высокой плотностью, благодаря чему память достаточно большого объема имеет приемлемую стоимость.
Микросхемы SRAM и DRAM являются энергозависимыми, и как только питание выключается, хранящаяся в них информация попросту исчезает. Однако существует множество устройств и компонентов, которым требуется запоминающее устройство, сохраняющее информацию и после выключения питания.
Энергонезависимая память особенно часто используется во встроенных системах.
Существуют разные типы энергонезависимой памяти. Как правило, содержимое памяти считывается также, как и из SRAM и DRAM, а вот для его записи применяется специальная процедура. В рабочем режиме содержимое такой памяти только считывается, поэтому она называется памятью доступной только для чтения (Read Only Memory, ROM).
Данные в ROM записываются при ее производстве.
Преимущества:
1. Низкая стоимость готовой запрограммированной микросхемы (при больших объёмах производства).
2. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
3. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.
Недостатки:
1. Невозможность записывать и модифицировать данные после изготовления.
2. Сложный производственный цикл.
Некоторые микросхемы ROM разрабатываются таким образом, что данные в них может записывать пользователь. В таком случае память называется п рограммируемой ROM (Programmable ROM, PROM). Для программирования микросхемы PROM, т.е. для записи в нее данных, используется плавкое соединение. До программирования во всех ячейках памяти хранятся нули. Для того чтобы поместить в нужные ячейки единицы, пользователь может прожечь плавкое соединение с помощью импульсов усиленного тока. Совершенно очевидно, что этот процесс необратим.
Память PROM гибче и удобнее по сравнению с ROM. ROM используется в основном для хранения неизменяемых (постоянных) программ и данных, особенно в тех случаях, когда выпускается большое количество одинаковых микросхем. Сравнительно высокая стоимость процесса подготовки шаблона для записи информации в ROM делает производство небольших партий таких микросхем слишком дорогим. В подобных случаях гораздо удобнее и дешевле использовать программируемые пользователем PROM.
В PROM появилась возможность кодировать ("пережигать") ячейки при наличии специального устройства для записи (программатора). Программирование ячейки в PROM осуществляется разрушением ("прожигом") плавкой перемычки путём подачи тока высокого напряжения. Возможность самостоятельной записи информации в них сделало их пригодными для штучного и мелкосерийного производства. PROM практически полностью вышел из употребления в конце 80-х годов.
Преимущества:
1. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.
2. Возможность программировать готовую микросхему, что удобно для штучного и мелкосерийного производства.
3. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
Недостатки:
1. Невозможность перезаписи
2. Большой процент брака
3. Необходимость специальной длительной термической тренировки, без которой надежность хранения данных была невысокой
Еще один тип микросхем ROM позволяет не только записывать, но и перезаписывать данные. Такая память обычно называется стираемой перепрограммируемой ROM (Erasable Programmable ROM, EPROM). Поскольку EPROM способна хранить информацию в течение длительного периода, она может использоваться вместо ROM для хранения программного обеспечения, которое время от времени должно обновляться.
Важным преимуществом микросхемы EPROM является то, что ее содержимое можно стереть, затем и повторно ее запрограммировать.
В EPROM стирание приводит все биты стираемой области в одно состояние (обычно во все единицы, реже - во все нули). Запись на EPROM, как и в PROM, также осуществляется на программаторах (однако отличающихся от программаторов для PROM). В настоящее время EPROM практически полностью вытеснена с рынка EEPROM и Flash.
Достоинство: Возможность перезаписывать содержимое микросхемы
Недостатки:
1. Небольшое количество циклов перезаписи.
2. Невозможность модификации части хранимых данных.
3. Высокая вероятность "недотереть" (что в конечном итоге приведет к сбоям) или передержать микросхему под УФ-светом (т.н. overerase - эффект избыточного удаления, "пережигание"), что может уменьшить срок службы микросхемы и даже привести к её полной негодности.
Существует другая разновидность стираемой программируемой ROM, для которой обе операции можно выполнить электрическим путем. Такие микросхемы называются электронно - перепрограммируемой постоянной памятью (Electrically Erasable Programmable ROM,EEPROM), для стирания и перезаписи которых не нужно извлекать их из компьютера. Более того, их содержимое можно изменять выборочно. Единственным недостатком этих микросхем является то, что для стирания, записи и чтения данных в них требуется разное напряжение.
Главной отличительной особенностью EEPROM (в т.ч. Flash) от ранее рассмотренных нами типов энергонезависимой памяти является возможность перепрограммирования при подключении к стандартной системной шине микропроцессорного устройства. В EEPROM появилась возможность производить стирание отдельной ячейки при помощи электрического тока. Для EEPROM стирание каждой ячейки выполняется автоматически при записи в нее новой информации, т.е. можно изменить данные в любой ячейке, не затрагивая остальные. Процедура стирания обычно существенно длительнее процедуры записи.
Преимущества EEPROM по сравнению с EPROM:
1. Увеличенный ресурс работы.
2. Проще в обращении.
Недостаток: Высокая стоимость
Одна из сравнительно недавних разработок памяти, подобных EEPROM, получила название флэш-памяти.
В настоящее время флеш-память широко используются в разнообразнейших цифровых устройствах: сотовых телефонах, электронных часах, фотоаппаратах, mp3-плейерах, как носитель специальных микропрограмм и для хранения BIOS в персональном компьютере, просто в качестве удобных съемных носителей информации.
Это энергонезависимое полупроводниковое запоминающее устройство с возможностью перезаписи информации. Преимущества флэш-накопителей: они не содержат механических частей, в результате чего значительно снижаются энергозатраты при работе, а также уменьшаются габариты; постоянное питание требуется только при непосредственной работе с флэш-памятью (записи), но не для хранения данных. Кроме того, флэш-накопители достаточно надежны: срок хранения данных – от 10 до 100 лет, высока удароустойчивость (большая, чем у жесткой памяти).
Вследствии технологической архитектуры флэш-память дает возможность считывать ячейки по одной, а записывать только блоками. Случайный доступ к данным (то есть запись небольших порций информации в случайные ячейки памяти) осуществляется относительно медленно, при этом обеспечивается высокая скорость сплошной записи. Таким образом, к минусам флэш-накопителей относится относительно низкое быстродействие (по вышеуказанной причине), а также ограничение по числу циклов перезаписи (для разных моделей от 10 000 до 1 000 000).
Флэш-память исторически происходит от ROM (Read Only Memory) памяти, и функционирует подобно RAM (Random Access Memory). Данные флэш хранит в ячейках памяти, похожих на ячейки в DRAM. В отличие от DRAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.
Замены памяти SRAM и DRAM флэш-памятью не происходит из-за двух особенностей флэш-памяти: флэш работает существенно медленнее и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи.
Основное преимущество флэш-памяти перед жёсткими дисками и носителями CD-ROM состоит в том, что флэш-память потребляет значительно (примерно в 10-20 и более раз) меньше энергии во время работы. В устройствах CD-ROM, жёстких дисках, кассетах и других механических носителях информации, большая часть энергии уходит на приведение в движение механики этих устройств. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических носителей.
Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в таких портативных устройствах, как: цифровые фото- и видео камеры, сотовые телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п.
