Typer ROM

ROM står for skrivebeskyttet minne, som gir ikke-flyktig lagring av informasjon på ethvert fysisk medium. Basert på metoden for å lagre informasjon, kan ROM deles inn i tre typer:

1. ROM-er basert på det magnetiske prinsippet for lagring av informasjon.

Driftsprinsippet til disse enhetene er basert på å endre retningen til magnetiseringsvektoren til seksjoner av en ferromagnet under påvirkning av et vekslende magnetfelt i samsvar med verdiene til bitene i den registrerte informasjonen.

En ferromagnet er et stoff som er i stand til å ha magnetisering ved en temperatur under en viss terskel (Curie-punkt) i fravær av et eksternt magnetfelt.

Lesing av registrerte data i slike enheter er basert på effekten av elektromagnetisk induksjon eller magnetoresistiv effekt. Dette prinsippet er implementert i enheter med bevegelige medier i form av en disk eller tape.

Elektromagnetisk induksjon er effekten av generering av elektrisk strøm i en lukket krets når den magnetiske fluksen som passerer gjennom den endres.

Den magnetoresistive effekten er basert på en endring i den elektriske motstanden til en solid leder under påvirkning av et eksternt magnetfelt.

Hovedfordelen med denne typen er det store volumet av lagret informasjon og den lave kostnaden per enhet med lagret informasjon. Den største ulempen er tilstedeværelsen av bevegelige deler, store dimensjoner, lav pålitelighet og følsomhet for ytre påvirkninger (vibrasjon, støt, bevegelse, etc.)

2. ROM-er basert på det optiske prinsippet for lagring av informasjon.

Driftsprinsippet til disse enhetene er basert på å endre de optiske egenskapene til en del av mediet, for eksempel ved å endre graden av gjennomsiktighet eller reflektans. Et eksempel på ROM basert på det optiske prinsippet for lagring av informasjon er CD, DVD, BluRay-plater.

Den største fordelen med denne typen ROM er den lave kostnaden for media, enkel transport og muligheten for replikering. Ulemper - lav lese-/skrivehastighet, begrenset antall omskrivinger, behov for en leseenhet.

3. ROM-er basert på det elektriske prinsippet om lagring av informasjon.

Driftsprinsippet til disse enhetene er basert på terskeleffekter i halvlederstrukturer - evnen til å lagre og registrere tilstedeværelsen av ladning i et isolert område.

Dette prinsippet brukes i solid-state minne - minne som ikke krever bruk av bevegelige deler for å lese/skrive data. Et eksempel på ROM basert på det elektriske prinsippet for lagring av informasjon er flashminne.

Hovedfordelen med denne typen ROM er høy lese-/skrivehastighet, kompakthet, pålitelighet og effektivitet. Ulemper - begrenset antall omskrivinger.

For øyeblikket eksisterer eller er andre, "eksotiske" typer permanent minne på utviklingsstadiet, for eksempel:

Magnetisk-optisk minne– minne som kombinerer egenskapene til optisk og magnetisk lagring. Skriving til en slik disk utføres ved å varme opp cellen med laser til en temperatur på ca. 200 o C. Den oppvarmede cellen mister sin magnetiske ladning. Deretter kan cellen avkjøles, noe som vil bety at en logisk null skrives til cellen, eller lades opp med et magnethode, som vil bety at det skrives en logisk en til cellen.

Når den er avkjølt, kan den magnetiske ladningen til cellen ikke endres. Avlesning utføres med en laserstråle med lavere intensitet. Hvis cellene inneholder en magnetisk ladning, blir laserstrålen polarisert, og leseren avgjør om laserstrålen er polarisert. På grunn av "fikseringen" av den magnetiske ladningen under avkjøling, har magnetisk-optiske høy pålitelighet for informasjonslagring og kan teoretisk ha en opptakstetthet som er større enn ROM basert bare på det magnetiske prinsippet for informasjonslagring. Imidlertid kan de ikke erstatte "harddisker" på grunn av den svært lave opptakshastigheten forårsaket av behovet for høy oppvarming av cellene.

Magnetisk-optisk minne er ikke mye brukt og brukes svært sjelden.

Molekylært minne– minne basert på atomisk tunnelmikroskopiteknologi, som gjør at individuelle atomer kan fjernes eller legges til molekyler, hvis tilstedeværelse deretter kan leses av spesielle følsomme hoder. Denne teknologien ble presentert i midten av 1999 av Nanochip, og gjorde det teoretisk mulig å oppnå en pakketetthet på rundt 40 Gbit/cm 2, som er titalls ganger høyere enn eksisterende serielle prøver av "Hard"-disker, men det for lave opptaket hastighet og pålitelighet av teknologien tillater oss ikke å snakke om praktisk bruk av molekylært minne i overskuelig fremtid.

Holografisk minne– skiller seg fra de eksisterende vanligste typene permanent minne, som bruker ett eller to overflatelag for opptak, ved muligheten til å registrere data over "hele" minnevolumet ved hjelp av forskjellige laservinkler. Den mest sannsynlige bruken av denne typen minne er i ROM basert på optisk informasjonslagring, der optiske disker med flere informasjonslag ikke lenger er en nyhet.

Det finnes andre, veldig eksotiske typer permanent hukommelse, men selv under laboratorieforhold balanserer de på randen av science fiction, så jeg vil ikke nevne dem, vi venter og ser.

Enhver elektronikk er komplekse enheter, hvis operasjonsprinsipp ikke er klart for enhver gjennomsnittlig person. Hva er ROM og hvorfor er denne enheten nødvendig? De fleste brukere i dag kan ikke svare på dette spørsmålet. La oss prøve å fikse denne situasjonen.

Hva er ROM?

Hva er ROM-er og hvor kan de brukes? Skrivebeskyttede lagringsenheter er det såkalte ikke-flyktige minnet. Rent teknisk er disse enhetene implementert i form av mikrokretser. Samtidig lærte vi hva forkortelsen ROM står for. Slike brikker er designet for å lagre informasjon som er lagt inn av brukeren, samt installerte programmer. I ROM kan du finne alt fra dokumenter til bilder. Informasjon på denne brikken lagres i flere måneder eller til og med år.

Avhengig av enheten som brukes, kan minnestørrelser variere fra noen få kilobyte på de enkleste enhetene, som bare har en enkelt silisiumbrikke, til terabyte. Jo større permanent lagringskapasitet, jo flere gjenstander kan den lagre. Volumet på brikken er direkte proporsjonal med datamengden. Hvis vi prøver å svare mer kortfattet på spørsmålet om hva ROM er, kan vi si følgende: det er en lagring av informasjon som ikke er avhengig av konstant spenning.

Bruker harddisker som ROM

Så vi har allerede svart på spørsmålet om hva ROM er. La oss nå snakke om hva ROM-er kan være. Hovedlagringsenheten i enhver datamaskin er harddisken. I dag er de i hver datamaskin. Dette elementet brukes på grunn av dets brede datalagringsmuligheter. Samtidig er det også en rekke ROM-er som bruker multipleksere i enheten sin. Dette er spesielle mikrokontrollere, bootloadere og andre elektroniske mekanismer. Ved nærmere undersøkelse må du ikke bare forstå betydningen av ROM-forkortelsen. For å forstå emnet, må du tyde andre begreper.

Tillegg og utvidelse av ROM-funksjoner gjennom bruk av flash-teknologier

Hvis brukeren ikke har nok standard minnekapasitet, kan du prøve å dra nytte av de utvidede informasjonslagringsmulighetene som tilbys av ROM. Dette gjøres ved bruk av moderne teknologier, som er implementert i USB-stasjoner og minnekort. Disse teknologiene er basert på prinsippet om gjenbruk. For å si det enkelt kan informasjon på slike medier slettes og tas opp på nytt. En lignende operasjon kan utføres titalls og hundretusenvis av ganger.

Hva består ROM av?

ROM-en består av to deler, som er betegnet som ROM-A og ROM-E. ROM-A brukes til å lagre programmer, og ROM-E brukes til å utstede programmer. Type A ROM er en diode-transformatormatrise, som blinkes ved hjelp av adresseledninger. Denne delen av ROM-en utfører hovedfunksjonen. Fyllingen vil avhenge av materialet som brukes i produksjonen av ROM-en. For dette formålet kan magnetbånd, magnetiske disker, hullkort, trommer, ferrittspisser, dielektrikum med deres egenskap til å akkumulere elektrostatiske ladninger brukes.

ROM: skjematisk struktur

Dette elektronikkobjektet er vanligvis avbildet som en enhet som ligner tilkoblingen av et antall enkeltbitceller. Til tross for den potensielle kompleksiteten, er ROM-brikken svært liten i størrelse. Når du lagrer en viss informasjonsbit, er den forseglet til etuiet (registrerer en null) eller til strømkilden (registrerer en en). For å øke kapasiteten til minneceller kan kretser i permanente lagringsenheter kobles parallelt. Dette er nøyaktig hva produsentene gjør for å få et moderne produkt. Tross alt, når du bruker ROM med høye tekniske egenskaper, vil enheten være konkurransedyktig i markedet.

Mengde minne som brukes i ulike utstyrsenheter

Mengden minne kan avhenge av typen og formålet med ROM-en. I enkle husholdningsapparater som kjøleskap eller vaskemaskiner vil installerte mikrokontrollere være ganske tilstrekkelig. Noe mer komplekst er installert i sjeldne tilfeller. Det er ingen vits i å bruke mer ROM her. Mengden elektronikk er ganske liten. I tillegg er det ikke nødvendig med teknologi for å utføre komplekse beregninger. Moderne TVer kan kreve noe mer komplekst. Toppen av ROM-kretskompleksitet finnes i maskinvare som servere og personlige datamaskiner. I denne teknikken inneholder ROM-er fra flere gigabyte til hundrevis av terabyte med informasjon.

Mask ROM

Hvis opptaket gjøres når opptaket er gjort ved hjelp av metalliseringsprosessen og en maske brukes, vil en slik ROM kalles en maske-ROM. I dem leveres adressene til minneceller til ti pinner. En spesifikk brikke velges ved hjelp av et spesielt CS-signal. ROM-er av denne typen er programmert på fabrikker. Derfor er det upraktisk og ulønnsomt å produsere dem i mellomstore og små volumer. Men i storskala produksjon vil slike enheter være den billigste av ROM-ene.

Dette sikret populariteten til denne typen enhet. Fra kretsdesignets synspunkt skiller slike ROM-er seg fra den generelle massen ved at forbindelsene i minnematrisen er erstattet med smeltbare jumpere, som er laget av polykrystallinsk silisium. På produksjonsstadiet opprettes alle hoppere. Datamaskinen mener at logiske er skrevet overalt. Under forhåndsprogrammering påføres imidlertid økt spenning.

Ved å bruke den blir logiske enheter igjen. Jumperne fordamper når lave spenninger påføres. Datamaskinen mener det er skrevet en logisk null der. Det samme prinsippet brukes i programmerbare skrivebeskyttede minneenheter. Programmerbare ROM-er eller PROM-er har vist seg å være ganske praktiske fra et teknologisk produksjonssynspunkt. De kan brukes i både mellom- og småskala produksjon. Imidlertid har disse enhetene også sine begrensninger. Du kan bare ta opp et program én gang, hvoretter hopperne forsvinner for alltid.

På grunn av manglende evne til å gjenbruke ROM. Hvis du gjør en feil, må du kaste den. Som et resultat øker kostnadene for alt produsert utstyr. På grunn av ufullkommenheter i produksjonssyklusen. Dette problemet har opptatt hodet til utviklere i ganske lang tid. Som en vei ut av denne situasjonen ble det besluttet å utvikle en ROM som kan programmeres mange ganger.

Elektrisk eller ultrafiolett slettbar ROM

Slike enheter er laget på grunnlag av en minnematrise, der minneceller har en spesiell struktur. Hver celle her er en MOS-transistor, hvis port er laget av polykrystallinsk silisium. Minner litt om det forrige alternativet. Det særegne ved disse ROM-ene er at silisiumet i dette tilfellet i tillegg er omgitt av et dielektrikum, som har isolerende egenskaper. Silisiumdioksid brukes som et dielektrikum.

Her er driftsprinsippet basert på innholdet i den induktive ladningen. Den kan lagres i flere tiår. Det er noen problemer med sletting her. For eksempel krever en ultrafiolett ROM-enhet eksponering for UV-stråler fra utsiden, for eksempel fra en ultrafiolett lampe. Selvfølgelig, fra synspunktet om brukervennlighet, ville en elektrisk slettbar ROM-design være det beste alternativet. I dette tilfellet trenger du bare å bruke spenning for å aktivere. Dette prinsippet om elektrisk sletting er vellykket implementert i enheter som flash-stasjoner. Imidlertid er en slik ROM-krets strukturelt ikke forskjellig fra en konvensjonell maske-ROM med unntak av cellestrukturen.

Slike enheter kalles noen ganger også omprogrammerbare. Men med alle fordelene med enheter av denne typen, er det visse grenser for hastigheten på å slette informasjon. Vanligvis tar denne operasjonen fra 10 til 30 minutter å fullføre. Til tross for muligheten til å omskrive, har omprogrammerbare enheter begrensninger på bruken. UV-slettbar elektronikk kan overleve 10 til 100 skrivesykluser. Etter dette vil den destruktive påvirkningen av ultrafiolett stråling bli så merkbar at enheten vil slutte å fungere.

Slike elementer kan brukes til å lagre BIOS-programmer i video- og lydkort for ekstra porter. Når det gjelder muligheten for omskriving, vil prinsippet om elektrisk sletting være optimalt. Antall omskrivinger i slike enheter varierer fra 100 til 500 tusen. Selvfølgelig kan du finne enheter som kan mer, men vanlige brukere har absolutt ikke behov for slike overnaturlige evner.

Skrivebeskyttet minne (skrivebeskyttet minne - ROM)

(Skrivebeskyttet minne - ROM)

Read Only Memory (ROM, Read Only Memory) er ikke-flyktig minne, som brukes til å lagre data som aldri trenger å endres. Innholdet i minnet "kables" inn i enheten på en spesiell måte under produksjonen for permanent lagring. ROM kan bare leses.

Først av alt blir et program for å kontrollere driften av selve prosessoren skrevet inn i permanent minne. ROM-en inneholder programmer for å kontrollere skjermen, tastaturet, eksternt minne, programmer for å starte og stoppe datamaskinen, og enhetstestingsprogrammer.

Den viktigste ROM-brikken er BIOS-modulen (Basic Input/Output System) - et sett med programmer designet for å automatisk teste enheter etter å ha slått på datamaskinen og lastet operativsystemet inn i RAM.

Rollen til BIOS er todelt - på den ene siden er det et integrert element i maskinvaren, og på den annen side er det en viktig modul i ethvert operativsystem.

Så, ROM lagrer permanent informasjon som er skrevet der når datamaskinen er produsert.

! Ikke-flyktig minne. Når strømmen er slått av, slettes ikke innholdet i ROM-en.

ROM-en inneholder:

1. testprogrammer som kontrollerer riktig drift av enheten hver gang du slår på datamaskinen;
2. programmer for å kontrollere grunnleggende perifere enheter (diskstasjon, skjerm, tastatur);
3. Et oppstartsprogram som søker etter operativsystemets oppstartslaster på eksterne medier. Moderne BIOS lar deg starte opp operativsystemet ikke bare fra magnetiske og optiske disker, men også fra USB-flash-stasjoner.

God dag.

Hvis du ønsker å fylle kunnskapsgapet om hva en ROM er, har du kommet til rett sted. I bloggen vår kan du lese omfattende informasjon om dette på et språk som er tilgjengelig for den vanlige bruker.

Avkoding og forklaring

ROM-bokstavene er store i ordlyden "skrivebeskyttet minne". Det kan også kalles "ROM". Den engelske forkortelsen står for Read Only Memory, og er oversatt som read-only memory.

Disse to navnene avslører essensen av emnet for samtalen vår. Dette er en ikke-flyktig type minne som bare kan leses. Hva betyr det?

• For det første lagrer den uforanderlige data som er fastsatt av utvikleren under produksjonen av utstyret, det vil si de uten hvilke driften er umulig.
• For det andre indikerer begrepet "ikke-flyktig" at når systemet startes på nytt, forsvinner ikke dataene fra det, i motsetning til hva som skjer med RAM.

Informasjon kan bare slettes fra en slik enhet ved hjelp av spesielle metoder, for eksempel ultrafiolette stråler.

Eksempler

Skrivebeskyttet minne i en datamaskin er en bestemt plassering på hovedkortet som lagrer:

• Test verktøy som kontrollerer at maskinvaren fungerer riktig hver gang du starter PC-en.
• Drivere for å kontrollere de viktigste perifere enheter (tastatur, skjerm, diskstasjon). I sin tur lagrer ikke de sporene på hovedkortet hvis funksjoner ikke inkluderer å slå på datamaskinen verktøyene deres i ROM. Tross alt er plassen begrenset.
• Et oppstartsprogram (BIOS), som starter operativsystemets bootloader når du slår på datamaskinen. Selv om den nåværende BIOS kan slå på en PC, ikke bare fra optiske og magnetiske disker, men også fra USB-stasjoner.

I mobile gadgets lagrer det permanente minnet standardapplikasjoner, temaer, bilder og melodier. Om ønskelig kan plassen for ytterligere multimedieinformasjon utvides ved hjelp av overskrivbare SD-kort. Men hvis enheten bare brukes til samtaler, er det ikke nødvendig å utvide minnet.

Generelt finnes nå ROM i alle husholdningsapparater, bilspillere og andre elektroniske enheter.

Fysisk utførelse

For at du bedre kan bli kjent med vedvarende minne, vil jeg fortelle deg mer om konfigurasjonen og egenskapene:

• Fysisk er det en mikrokrets med en lesekrystall, hvis den for eksempel er inkludert i en datamaskin. Men det finnes også uavhengige datamatriser (CD, grammofonplate, strekkode osv.).
• ROM består av to deler "A" og "E". Den første er en diode-transformatormatrise, sydd ved hjelp av adresseledninger. Brukes til å lagre programmer. Den andre er ment for å utstede dem.
• Skjematisk består den av flere ensifrede celler. Når en spesifikk bit med data skrives, lages en forsegling til kabinettet (null) eller til strømforsyningen (en). I moderne enheter er kretser koblet parallelt for å øke kapasiteten til cellene.
• Minnekapasiteten varierer fra noen få kilobyte til terabyte, avhengig av hvilken enhet den brukes på.

Slags

Det finnes flere typer ROM, men for ikke å kaste bort tiden din, vil jeg bare nevne to hovedmodifikasjoner:

• Den første bokstaven legger til ordet "programmerbar". Dette betyr at brukeren kan flashe enheten selv én gang.

• Ytterligere to bokstaver foran skjuler ordlyden "elektrisk slettbar". Slike ROM-er kan skrives om så mye du vil. Flash-minne tilhører denne typen.

I prinsippet er dette alt jeg ønsket å formidle til deg i dag.

Jeg ville bli glad hvis du abonnerer på oppdateringer og kommer tilbake oftere.

ROM er et minne der informasjon, når den er skrevet, ikke kan endres. For eksempel et program for å laste informasjon fra eksternt minne inn i RAM-en til et mikroprosessorsystem. Alle typer ROM bruker samme kretsdesignprinsipp. Informasjon i ROM er representert som tilstedeværelse eller fravær av en forbindelse mellom adressen og databussen.

Den konvensjonelle grafiske betegnelsen for ROM er presentert i fig. 26.10.

Fig.26.10. Konvensjonell grafisk betegnelse på ROM

Ris. 26.11. ROM-krets

I fig. 26.11 viser et diagram over den enkleste ROM-en. For å implementere en ROM er det nok å bruke en dekoder, dioder, et sett med motstander og bussdrivere. Den aktuelle ROM-en inneholder bitord, dvs. dens totale størrelse er 32 bits. Antall kolonner bestemmer ordbredden, og antall rader bestemmer antall 8-bits ord. Dioder er installert på de stedene der biter som har en logisk verdi på "0" skal lagres (dekoderen leverer 0 til den valgte linjen). For tiden brukes MOS-transistorer i stedet for dioder.

I tabellen Figur 26.1 viser tilstanden til ROM-en, diagrammet som er vist i fig. 26.11.

Tabell 26.1

Enkel ROM-tilstand

Ord	Binær representasjon
A0	A1	D1	D2	D3	D4	D5	D6	D7	D8

Som regel har ROM en multi-bit organisasjon med en struktur på 2 DM. Produksjonsteknologier er svært forskjellige - CMOS, n-MOS, TTL(Sh) og diodematriser.

Alle ROM-er kan deles inn i følgende grupper: fabrikkprogrammerbare (maske), engangsprogrammerbare og omprogrammerbare.

I fabrikkprogrammerbare minner(ROM eller ROM), informasjon registreres direkte under deres produksjonsprosess ved hjelp av en fotomaske, kalt en maske, på sluttfasen av den teknologiske prosessen. Slike ROM-er, kalt maske-ROM-er, er bygget på dioder, bipolare eller MOS-transistorer.

Bruksområdet for maske-ROM er lagring av standardinformasjon, for eksempel tegngeneratorer (koder for bokstaver i det latinske og russiske alfabetet), tabeller med standardfunksjoner (sinus, kvadratiske funksjoner), standard programvare.

Programmerbare skrivebeskyttede minneenheter(PROM, eller SKOLEBALL) – ROM med mulighet for engangs elektrisk programmering. Denne typen minne lar brukeren programmere minnebrikken én gang ved hjelp av programmerere.

PROM-brikker er bygget på minneceller med smeltbare jumpere. Programmeringsprosessen består av selektiv brenning av smeltbare lenker ved bruk av strømpulser med tilstrekkelig amplitude og varighet. Smelteforbindelser er inkludert i elektrodene til dioder eller transistorer.

I fig. Figur 26.12 viser et diagram av en PROM med smeltbare jumpere. Den er produsert med alle dioder og jumpere, d.v.s. i matrisen er alt "0", og under programmering blir de hopperne hvis celler skal inneholde logisk "1" utbrent.

Ris. 26.12. Fragment av PROM-kretsen

Programmerbare skrivebeskyttede minner(RPZU og RPZU UV) – ROM med mulighet for flere elektrisk programmering. IN IS RPZU UV ( EPROM) gammel informasjon slettes ved hjelp av ultrafiolette stråler, for hvilke det er et gjennomsiktig vindu i mikrokretshuset; i RPZU ( EEPROM) – ved hjelp av elektriske signaler.

ROM-minneceller er bygget på n-MOS- eller CMOS-transistorer. For å konstruere en grønn celle brukes forskjellige fysiske fenomener med ladningslagring ved grensen mellom to dielektriske medier eller et ledende og dielektrisk medium.

I den første versjonen er dielektrikumet under porten til MOS-transistoren laget av to lag: silisiumnitrid og silisiumdioksyd. Denne transistoren kalles MNOS: metall - silisiumnitrid - oksid - halvleder. Ladningsfangstsentre vises ved grensene til de dielektriske lagene. Takket være tunneleffekten kan ladningsbærere passere gjennom en tynn oksidfilm og samle seg ved grensesnittet mellom lagene. Denne ladningen, som er bæreren av informasjon lagret av MNOS-transistoren, fører til en endring i terskelspenningen til transistoren. I dette tilfellet øker terskelspenningen så mye at driftsspenningen ved transistorporten ikke klarer å åpne den. En transistor uten ladning åpnes lett. En av tilstandene er definert som en logisk, den andre - null.

I det andre alternativet gjøres porten til MOS-transistoren flytende, dvs. ikke koblet til andre elementer i kretsen. En slik port lades av en skredinjeksjonsstrøm når en høy spenning påføres transistorens drenering. Som et resultat påvirker ladningen på den flytende porten dreneringsstrømmen, som brukes ved lesing av informasjon, som i forrige versjon med en MNOS-transistor. Slike transistorer kalles LISMOP (avalanche charge injection MOS transistor). Siden transistorporten er omgitt av en isolator, er lekkasjestrømmen svært liten og informasjon kan lagres i ganske lang tid (ti titalls år).

I en elektrisk slettbar EEPROM er en andre port, en kontrollport, plassert over transistorens flytende port. Påføring av spenning på den fører til at ladningen forsvinner på den flytende porten på grunn av tunneleffekten. RPOM-er har betydelige fordeler i forhold til UV-RPOM-er, siden de ikke krever spesielle ultrafiolette lyskilder for omprogrammering. Elektrisk sletteminne har praktisk talt erstattet ultrafiolett sletteminne.

Et fragment av en ROM-krets som bruker to-gate transistorer av LISMOP-typen er vist i fig. 26.13. Å skrive en logisk null utføres i programmeringsmodus ved bruk av en flytende portladning. Slette informasjon, dvs. flytende portutladning betyr å skrive en logisk. I dette tilfellet, når et signal påføres langs samplingslinjen, åpnes de pollede transistorene og overfører spenning U PIT på leselinjen.

Moderne ROM-er har en informasjonskapasitet på opptil 4 Mbit ved en klokkefrekvens på opptil 80 MHz.

26.5. Blits-hukommelse

Grunnleggende prinsipper for drift og type lagringselementer Blits-minner ligner på PROMer med elektrisk opptak og sletting av informasjon, bygget på flytende porttransistorer. Som regel, på grunn av dens egenskaper, Blits-minne er tildelt en egen klasse. Den sletter enten all registrert informasjon på en gang, eller store blokker med informasjon, i stedet for å slette enkeltord. Dette gjør det mulig å eliminere kontrollkretsene for skriving og sletting av individuelle bytes, noe som gjør det mulig å forenkle minnekretsen betydelig og oppnå et høyt nivå av integrasjon og ytelse samtidig som kostnadene reduseres.

Fig.26.13. Fragment av RPOM-kretsen

Moderne trender i utviklingen av elektroniske enheter krever en konstant økning i mengden minne som brukes. I dag har ingeniører tilgang til mikrokretser som flyktig minne DRAM, som er preget av en ekstremt lav pris per bit og høye nivåer av integrasjon, og ikke-flyktig Blits-minne, hvor kostnadene stadig synker og har en tendens til nivået DRAM.

Behovet for ikke-flyktige Blits- minnet vokser i forhold til graden av fremgang av datasystemer innen mobilapplikasjoner. Pålitelighet, lavt strømforbruk, liten størrelse og lav vekt er åpenbare fordeler med media basert på Blits-minne sammenlignet med diskstasjoner. Tatt i betraktning den konstante reduksjonen i kostnadene ved å lagre en informasjonsenhet i Blits-minne, media basert på det gir flere og flere fordeler og funksjonalitet til mobile plattformer og bærbart utstyr som bruker slikt minne. Blant en rekke minnetyper, Blits- cellebasert minne NAND er det best egnede grunnlaget for å bygge ikke-flyktige lagringsenheter for store mengder informasjon.

For tiden er det to hovedstrukturer for å konstruere flashminne: cellebasert minne ELLER(ELLER-IKKE) og NAND(OG IKKE). Struktur ELLER(Fig. 26.14, a) består av parallellkoblede elementære informasjonslagringsceller. Denne organiseringen av celler gir mulighet for tilfeldig tilgang til data og byte-for-byte-registrering av informasjon. Basert på strukturen NAND(Fig. 26.14, b) er prinsippet for sekvensiell tilkobling av elementære celler som danner grupper (en gruppe har 16 celler), som er kombinert til sider, og sider til blokker. Med denne konstruksjonen av en minnearray er det umulig å få tilgang til individuelle celler. Programmering utføres samtidig kun innenfor én side, og ved sletting gjøres det tilgang til blokker eller grupper av blokker.

Fig.26.14. Strukturer basert ELLER(a) og NAND(b)

Som et resultat av forskjeller i strukturorganisering mellom minner ELLER Og NAND gjenspeiles i deres egenskaper. Ved arbeid med relativt store datamengder, prosesser for minneskriving/slette NAND løpe mye raskere enn minnet ELLER. Siden 16 tilstøtende minneceller NAND er koblet i serie med hverandre uten kontaktgap, oppnås et høyt celleplasseringsområde på brikken, noe som gjør det mulig å oppnå stor kapasitet til samme teknologiske standarder. Grunnlaget for programmering av flashminne NAND ligger prosessen med elektrontunnelering. Og siden den brukes til både programmering og sletting, oppnås lavt strømforbruk på minnebrikken. Den konsistente strukturen i celleorganisasjonen tillater en høy grad av skalerbarhet, noe som gjør NAND flash leder i kappløpet om å øke minnekapasiteten. På grunn av det faktum at elektrontunnelering skjer gjennom hele området av cellekanalen, er intensiteten av ladningsfangst per arealenhet NAND flash lavere enn andre teknologier Blits-minne, noe som resulterer i et høyere antall programmer/slettesykluser. Programmering og lesing utføres sektor-for-sektor eller side-for-side, i 512-byte blokker, for å emulere den vanlige sektorstørrelsen til diskstasjoner.

Mer detaljerte funksjoner i mikrokretser Blits-minne kan vurderes ved å bruke eksemplet med krystaller i serien HY 27xx(16/08)1 G 1M selskaper Hynix. I fig. Figur 26.15 viser den interne strukturen og formålet med terminalene til disse enhetene.

Mikrokretsen har følgende konklusjoner:

I/O 8-15– datainngang/utgang for x16-enheter

I/O 0-7– datainngang/-utgang, adresseinngang eller kommandoinngang for x8- og x16-enheter;

ALE– aktiver adresselås;

CLE– aktiver kommandolås;

– utvalg av krystaller;

– lese oppløsning;

– lesing/opptatt (utgang med åpent avløp);

– opptaksoppløsning;

– skrivebeskyttelse

V CC- forsyningsspenningen;

VSS- generell konklusjon.

Fig.26.15. Eksternt pinnediagram (a), pinnetilordning (b) og blokkskjema (c) Blits-hukommelse

Adresselinjene multiplekses med data I/O-linjer på en 8- eller 16-bits I/O-buss. Dette grensesnittet reduserer antall pinner som brukes og gjør det mulig å migrere til brikker med høyere kapasitet uten å endre kretskortet. Hver blokk kan programmeres og slettes 100 000 ganger. Brikkene har en åpen-drain lese/opptatt-utgang som kan brukes til å identifisere kontrolleraktivitet PER (Programmer/Slett/Les). Siden utgangen er open-drain, er det mulig å koble flere slike utganger fra forskjellige minnebrikker sammen gjennom én pull-up motstand til den positive terminalen på strømforsyningen.

Fig.26.16. Minnearrayorganisasjon NAND-strukturer

Minnearray NAND-strukturer er organisert i blokker som hver inneholder 32 sider. Matrisen er delt inn i to områder: hoved- og reserveområder (fig. 26.16).

Hovedområdet til matrisen brukes til å lagre data, mens reserveområdet vanligvis brukes til å lagre feilrettingskoder ( ECC), programflagg og dårlige blokkidentifikatorer ( Dårlig blokk) hovedområde. På 8-bits enheter er sidene i hovedområdet delt inn i to halvsider på 256 byte hver, pluss 16 byte av reserveområdet. I 16-bits enheter er sidene delt inn i et hovedområde på 256 ord og et reserveområde på 8 ord.

Cellebasert minne ELLER har relativt lange slette- og skrivetider, men har lesetilgang til hver bit. Denne omstendigheten tillater bruk av slike mikrokretser for opptak og lagring av programkode som ikke krever hyppig omskrivning. Slike applikasjoner kan f.eks. BIOS for innebygde datamaskiner eller programvare for set-top-bokser.

Egenskaper NAND flash bestemte omfanget av applikasjonen: minnekort og andre datalagringsenheter. Nå brukes denne typen minne nesten overalt i mobile enheter, foto- og videokameraer osv. NAND flash ligger til grunn for nesten alle typer minnekort: SmartMedia, MMC, Secure Digital, Memory Stick

Foreløpig oppnådd informasjonskapasitet Blits-minnet når 8GB, typisk kombinert program- og slettehastighet er opptil 33,6 mS / 64 kB ved en klokkefrekvens på opptil 70 MHz.

To hovedområder for effektiv bruk Blits-minner er lagring av sjelden endrede data og erstatning av minne på magnetiske disker. For den første retningen brukes den Blits- minne med adressetilgang, og for det andre - filminne.

26.6. RAM type FRAM

FRAM– et operativt ikke-flyktig minne som kombinerer høy ytelse og lavt strømforbruk som ligger i RAM med muligheten til å lagre data i fravær av påført spenning.

Sammenlignet med EEPROM Og Blits-minne, tiden for å skrive data til et minne av denne typen og strømforbruket er mye mindre (mindre enn 70 ns mot flere millisekunder), og ressursen for skrivesykluser er mye høyere (minst 10 11 versus 10 5 .. 10 6 sykluser for EEPROM).

FRAM bør bli det mest populære minnet i digitale enheter i nær fremtid. FRAM vil variere ikke bare i ytelse på nivået DRAM, men også muligheten til å lagre data under et strømbrudd. I et ord, FRAM kan fortrenge ikke bare den langsomme Blits, men også vanlig RAM som DRAM. I dag finner ferroelektrisk minne begrenset anvendelse, for eksempel i RFID-tagger. Ledende selskaper, inkludert Ramtron, Samsung, NEC, Toshiba, utvikler seg aktivt FRAM. Skal være på markedet rundt 2015 n- gigabyte moduler FRAM.

Spesifiserte egenskaper FRAM gir et ferroelektrisk (perovskitt) som brukes som dielektrikum til lagringskondensatoren til minnecellen. I dette tilfellet lagrer et ferroelektrisk minne data ikke bare i form av en kondensatorladning (som i tradisjonell RAM), men også i form av elektrisk polarisering av den ferroelektriske krystallstrukturen. En ferroelektrisk krystall har to tilstander, som kan tilsvare logisk 0 og 1.

Begrep FRAM har ennå ikke slått seg til ro. Først FRAM kalles ferrodynamisk RAM. Men for tiden brukes ferroelektrikk som lagringsceller og nå FRAM ofte kalt ferroelektrisk RAM.

Først FRAM hadde 2 T/2MED-arkitektur (fig. 26.17, a), på grunnlag av hvilken de fleste moderne ferroelektriske minnemikrokretser er laget. Denne celletypen, der hver bit har en individuell referansebit, gjør at ladeforskjellen kan bestemmes med høy nøyaktighet. Og takket være å lese differensialsignalet, elimineres påvirkningen av spredningen i parametrene til cellekondensatorene. Senere dukket opp FRAM med arkitektur 1 T/1MED(Fig. 26.17, b). Fordelen med mikrokretser med en slik arkitektur er et mindre celleareal enn i konvensjonelle kretser og derfor en lavere kostnad for mikrokretsen per enhet informasjonskapasitet.

Figur 26.18 viser et blokkskjema over en ferroelektrisk RAM ( FRAM) med en kapasitet på 1 Mbit og et grensesnitt for parallell tilgang FM 20L 08 selskaper Ramtron. I tabell 26.1. pinnene til mikrokretsen er vist.

FM 20L 08 er et 128K×8 ikke-flyktig minne som leses og skrives som standard statisk RAM. Datasikkerheten er sikret i 10 år, mens det ikke er behov for å tenke på påliteligheten til datalagring (ubegrenset slitestyrke), systemdesign er forenklet og en rekke ulemper med en alternativ ikke-flyktig minneløsning basert på statisk RAM med batteri backup er eliminert. Opptakshastighet og ubegrenset antall omskrivingssykluser gjør FRAM leder i forhold til andre typer ikke-flyktig hukommelse.

Fig.26.17. Minnecelle type 2 T/2MED(a) og 1 T/1MED(b)

Fig.26.18. Strukturopplegg FRAM FM 20L 08