Постійні запам’ятовуючі пристрої. Flash – пам'ятьПостійні запам'ятовуючі пристрої призначені для зберігання одноразово записаної до них інформації, яка має зберігатися навіть за умов знеструмлення комп'ютеру. Такою інформацією є, наприклад, дані і програми, потрібні для завантаження операційної системи та керування роботою зовнішніх пристроїв комп'ютеру (BIOS). Таким чином, постійний запам'ятовуючий пристрій – це пам'ять комп'ютера, призначена для зберігання службових програм і даних, які не можуть бути змінені у процесі його роботи. Для позначення ПЗП застосовується абревіатура ROM, яка відображає функціональне призначення ПЗП: (Read-Only Memory) – пам'ять тільки для читання. Постійні запам'ятовуючі пристрої мають більше варіантів побудови ніж оперативні. Мікросхеми пам'яті розташовуються на системній платі комп'ютера, на платі контролерів зовнішніх пристроїв, відеоадаптера та взагалі у контролерах усіх пристроїв комп'ютера, що мають власні керуючі процесори (мікроконтролери). Усі ПЗП є енергонезалежними. 1. Класифікація та характеристики сучасних ПЗП
За способом організації доступу до пам'яті ПЗП – це пристрої з безпосереднім (довільним) доступом. За методом пошуку необхідного слова (необхідної ділянки) – це адресні пристрої (тобто інформація відшукується за вказаною адресою). По типу фізичного середовища, яке здійснює зберігання інформації, ПЗП, як правило є напівпровідниковими пристроями. За способом зберігання інформації ПЗП мають статичну пам'ять. За способом запису (перезапису) інформації ПЗП можна класифікувати згідно рис. 1.
Рис.1 Класифікація ПЗП за способом запису (перезапису) інформації.
Основними характеристиками мікросхем постійної пам’яті є: Ємність (Обсяг пам'яті). Нагадаємо, що загальна ємність мікросхеми пам’яті це добуток глибини адресного простору (Depth Adress – кількість біт інформації, яке зберігається в комірках кожної матриці) на кількість ліній вводу/виводу (розрядів). Для сучасних ПЗП, в залежності від призначення цей показник може змінюватися в широких межах від декількох Кбайт до декількох Гбайт (FLASH пам’ять). Розрядність. Нагадаємо, що цей показник визначається кількістю бітів розміщених в комірках пам’яті. Швидкодія. Визначається часом доступу для операцій запису або читання інформації. Для сучасних ПЗП він складає одиниці-десятки мкс. Часова діаграма. (або кількість тактів, які необхідні МП для виконання операцій запису або зчитування даних. Читання даних з ПЗП, звичайно, потребує двох тактів. 6. Кількість циклів запису – стирання (Для РПЗП). До 106. 7. Час стирання мікросхеми. Менше 10 мс (для ЕЕРROM). 8. Надійність. Інформація може зберігатися десятки років. FLASH пам’ять.
Зараз набув дуже широкого розповсюдження новий клас ПЗП з електричним стиранням, який отримав назву флеш-пам'яті (від англійського flash – спалах, блискавка). Його в певній мірі можна розглядати як симбіоз ОЗП та ПЗП, через те, що він має швидкодію, що наближується до показників ОЗП, і в той же час є енергонезалежним ЗП ЕЕРROM (УГП зображено на рис. 9).
Організація FLASH пам’яті.
Комірка FLASH- пам’яті складається із МОН транзистора з плаваючим затвором, тобто за технологією виготовлення подібна комірці пам’яті ЕРROM та ЕЕРROM ПЗП. Але ж за рахунок застосування надтонкого шару діелектрика запис та стирання (інжекція заряду методом СНЕ (channel hot electrons) або його екстракція методами тунелювання) здійснюється без застосування підвищених напруг. Одна комірка зберігає один біт інформації (в сучасних розробках два, так звані багаторівневі комірки MLC) і, як правило, наявність заряду сприймається як логічний 0, відсутність як логічна 1. При читанні, в відсутності заряду на плаваючому затворі, під дією додатного поля на керуючому затворі, утворюється n-канал між витоком і стоком, і виникає струм (логічна 1). При наявності заряду канал не з’являється і струм не виникає (логічний 0).
Архітектура (організація з’єднань між комірками) FLASH пам’яті.
Найбільш розповсюдженими на даний момент є мікросхеми з організацією NOR і NAND. Архітектура NOR (NOТ OR, АБО-НІ). Кожна комірка підключена до двох перпендикулярних ліній – бітів (bit line) та слів (word line) (рис. 10). Усі комірки пам’яті NOR, згідно правилам, підключені до своїх бітових ліній паралельно. Суть логічної операції NOR – в переході лінії бітів у стан 0, якщо хоча б один з транзисторів-комірок, приєднаних до неї, проводить струм. Селекція комірки здійснюється за допомогою лінії слів. Інтерфейс паралельний. Довільне читання та запис. Швидкий довільний доступ, можливість запису побайтно. Відносно повільний запис і стирання.
Рис. 10. Структура комірки FLASH- пам’яті.
Архітектура NAND (NOТ AND, ТА-НІ). В цьому випадку бітова лінія переходить у стан 0, якщо всі транзистори, які підключені до неї проводять струм. Комірки приєднуються до бітової лінії серіями, що знижує швидкість операції читання (зменшується струм кожної комірки), але ж підвищується швидкість стирання та програмування. Для зменшення негативного ефекту низької швидкості читання, чіпи NAND мають внутрішній регістровий кеш. В цій архітектурі більш компактна упаковка ніж в паралельній архітектурі NOR. Інтерфейс послідовний. Швидкий запис та стирання, невеликий розмір блока. Повільний довільний доступ, але ж невеликими блоками. Немає можливості запису побайтно. Архітектури AND (ТА), DINOR (DIVIDED BIT-LINE NOR, АБО-НІ з розділеними розрядними лініями). Типи пам’яті, які комбінують найкращі властивості властивостей NOR і NAND. Невеликий розмір блоку, мультиблочне стирання, зберігає комірки від пережигання. У заключній частині заняття викладач підводить підсумки заняття, звертає увагу курсантів на основні питання, винесені на заняття, рекомендує, які питання буде доцільно додатково розглянути на самостійній підготовці та повідомляє перелік рекомендованої літератури. Крім того, слід підкреслити, що наступне заняття є семінарським та видати план його проведення.
|
Рис. 9. УГП FLASH- пам’яті.
