Head päeva.

Kui soovite täita lünka teadmistes ROM-i kohta, olete jõudnud õigesse kohta. Meie ajaveebis saate lugeda selle kohta põhjalikku teavet tavakasutajale kättesaadavas keeles.

Dekodeerimine ja selgitus

ROM-i tähed on suurtähtedega sõnastuses "kirjutuskaitstud mälu". Seda võib nimetada ka "ROM-iks". Ingliskeelne lühend tähistab Read Only Memory ja on tõlgitud kui kirjutuskaitstud mälu.

Need kaks nime paljastavad meie vestluse teema olemuse. See on püsimälutüüp, mida saab ainult lugeda. Mida see tähendab?

• Esiteks salvestab see muutumatuid andmeid, mille arendaja on seadme valmistamise ajal kindlaks määranud, st neid, ilma milleta pole selle töötamine võimatu.
• Teiseks viitab termin "mittepüsiv" sellele, et süsteemi taaskäivitamisel andmed sellest ei kao, erinevalt sellest, mis juhtub RAM-iga.

Teavet saab sellisest seadmest kustutada ainult spetsiaalsete meetoditega, näiteks ultraviolettkiirte abil.

Näited

Kirjutuskaitstud mälu arvutis on konkreetne asukoht emaplaadil, mis salvestab:

• Testige utiliite, mis kontrollivad riistvara õiget tööd iga kord, kui arvuti käivitate.
• Draiverid peamiste välisseadmete (klaviatuur, monitor, kettaseade) juhtimiseks. Need emaplaadi pesad, mille funktsioonide hulka ei kuulu arvuti sisselülitamine, omakorda ei salvesta oma utiliite ROM-i. Ruumi on ju piiratud.
• Alglaadimisprogramm (BIOS), mis käivitab arvuti sisselülitamisel operatsioonisüsteemi alglaaduri. Kuigi praegune BIOS saab arvuti sisse lülitada mitte ainult optilistelt ja magnetketastelt, vaid ka USB-draividest.

Mobiilsete vidinate puhul salvestab püsimälu standardsed rakendused, teemad, pildid ja meloodiad. Soovi korral saab täiendava multimeediumiinfo ruumi laiendada, kasutades ümberkirjutatavaid SD-kaarte. Kui aga seadet kasutatakse ainult kõnede tegemiseks, ei ole vaja mälu laiendada.

Üldiselt leidub nüüd ROM-i kõigis kodumasinates, automängijates ja muudes elektroonikaseadmetes.

Füüsiline teostus

Selleks, et saaksite püsimäluga paremini tutvuda, räägin teile selle konfiguratsioonist ja omadustest lähemalt:

• Füüsiliselt on see lugemiskristalliga mikrolülitus, kui see on näiteks arvutis. Kuid on olemas ka iseseisvad andmemassiivid (CD, grammofoniplaat, vöötkood jne).
• ROM koosneb kahest osast “A” ja “E”. Esimene on diood-trafo maatriks, mis on õmmeldud aadressjuhtmete abil. Kasutatakse programmide salvestamiseks. Teine on mõeldud nende väljaandmiseks.
• Skemaatiliselt koosneb see mitmest ühekohalisest lahtrist. Konkreetse andmebiti kirjutamisel tehakse korpusele (null) või toiteplokile (üks) pitsat. Kaasaegsetes seadmetes ühendatakse ahelad paralleelselt, et suurendada rakkude võimsust.
• Mälu maht varieerub mõnest kilobaidist terabaidini, olenevalt sellest, millisele seadmele see on rakendatud.

Liigid

ROM-i on mitut tüüpi, kuid selleks, et teie aega mitte raisata, nimetan ainult kaks peamist muudatust:

• Esimene täht lisab sõna "programmeeritav". See tähendab, et kasutaja saab seadet ise ühe korra vilkuda.

• Veel kaks tähte ees peidavad endas sõnastust “elektriliselt kustutatav”. Selliseid ROM-e saab ümber kirjutada nii palju kui soovite. Välkmälu kuulub sellesse tüüpi.

Põhimõtteliselt on see kõik, mida ma teile täna edastada tahtsin.

Mul on hea meel, kui tellite värskendused ja tulen sagedamini tagasi.

Arvutid ja igasugune elektroonika on keerulised seadmed, mille tööpõhimõtted pole enamikule tavainimestele alati selged. Mis on ROM ja miks seda seadet vaja on? Enamik inimesi ei oska sellele küsimusele vastata. Proovime seda arusaamatust parandada. Mis on ROM?

Mis need on ja kus neid kasutatakse? Kirjutuskaitstud mäluseadmed (ROM) on püsimälu. Tehnoloogiliselt rakendatakse neid mikrolülitustena. Samal ajal saime teada, mis on ROM-i lühend. Seadmed on mõeldud kasutaja sisestatud teabe ja installitud programmide salvestamiseks. Püsisalvestusseadmest leiate dokumente, meloodiaid, pilte - s.t. kõike, mida tuleb säilitada kuid või isegi aastaid. Mälu maht võib olenevalt kasutatavast seadmest varieeruda mitmest kilobaidist (lihtsaimatel seadmetel, millel on üks ränikiip, mille näiteks on mikrokontrollerid) kuni terabaidini. Mida suurem on ROM-i maht, seda rohkem objekte saab salvestada. Maht on otseselt võrdeline andmemahuga. Kui koondada vastus küsimusele, mis on ROM, peaksime vastama: see on andmesalvestus, mis ei sõltu pidevast pingest. Kõvakettad kui esmased püsimäluseadmed Küsimusele, mis ROM on, on juba vastatud. Nüüd peaksime rääkima, mis need on. Peamised püsivad salvestusseadmed on kõvakettad. Neid on igas kaasaegses arvutis. Neid kasutatakse tänu nende laiale teabe salvestamise võimalusele. Kuid samal ajal on mitmeid ROM-e, mis kasutavad multipleksereid (need on mikrokontrollerid, alglaadurid ja muud sarnased elektroonilised mehhanismid). Üksikasjaliku uuringuga pole vaja mitte ainult mõista ROM-i tähendust. Teema mõistmiseks on vajalik ka teiste terminite dekodeerimine. ROM-i võimaluste laiendamine ja lisamine tänu välktehnoloogiatele

Kui kasutaja jaoks standardsest mälumahust ei piisa, saate andmesalvestuse valdkonnas ära kasutada pakutava ROM-i võimaluste täiendavat laiendamist. Seda tehakse mälukaartides ja USB-mälupulkades rakendatud kaasaegsete tehnoloogiate abil. Need põhinevad korduvkasutuse põhimõttel. Teisisõnu saab nende kohta andmeid kustutada ja kirjutada kümneid või sadu tuhandeid kordi. Millest kirjutuskaitstud mälu koosneb?

ROM sisaldab kahte osa, mis on tähistatud kui ROM-A (programmide salvestamiseks) ja ROM-E (programmide väljastamiseks). A-tüüpi kirjutuskaitstud mäluseade on diood-trafo maatriks, mis on õmmeldud aadressjuhtmete abil. See ROM-i jaotis täidab põhifunktsiooni. Täidis oleneb materjalist, millest ROM on valmistatud (kasutada võib perfo- ja magnetlinte, perfokaarte, magnetkettaid, trumme, ferriitotsikuid, dielektrikuid ja nende omadust akumuleerida elektrostaatilisi laenguid). ROM-i skemaatiline struktuur

Seda elektroonikaobjekti on kujutatud seadmena, mis välimuselt meenutab teatud arvu ühekohaliste elementide ühendust. Vaatamata oma potentsiaalsele keerukusele ja näiliselt olulistele võimalustele on ROM-kiip väikese suurusega. Teatud biti salvestamisel suletakse see korpuse külge (kui kirjutatakse null) või toiteallika külge (kui on kirjutatud ühik). Püsimäluseadmete mälurakkude mahu suurendamiseks saab paralleelselt ühendada mikroskeeme. Seda teevad tootjad, et saada moodne toode, sest suure jõudlusega ROM-kiip võimaldab neil olla turul konkurentsivõimeline. Mälu maht, kui seda kasutatakse erinevates seadmetes

Mälu suurus sõltub ROM-i tüübist ja eesmärgist. Nii et lihtsatesse kodumasinatesse, nagu pesumasinad või külmikud, võib olla piisavalt paigaldatud mikrokontrollereid (mille varu on mitukümmend kilobaiti) ja harvadel juhtudel paigaldatakse midagi keerukamat. Siin pole mõtet kasutada suurt hulka ROM-i, sest elektroonika hulk on väike ja seadmed ei nõua keerulisi arvutusi. Kaasaegsed telerid nõuavad midagi arenenumat. Ja keerukuse tipp on arvutitehnoloogia, nagu arvutid ja serverid, ROM-id, mis mahutavad vähemalt mitmest gigabaidist (15 aastat tagasi välja antud) kuni kümnete ja sadade terabaitide teabeni. Maski ROM

Juhtudel, kui salvestamisel kasutatakse metalliseerimisprotsessi ja kasutatakse maski, nimetatakse sellist kirjutuskaitstud mäluseadet maskeeritud. Nendes olevate mäluelementide aadressid antakse 10 kontaktile ja konkreetne kiip valitakse spetsiaalse CS-signaali abil. Seda tüüpi ROM-ide programmeerimine toimub tehastes, mille tulemusena on väikeste ja keskmiste mahtude tootmine kahjumlik ja üsna ebamugav. Kuid suurtes kogustes toodetuna on need kõigi püsisalvestusseadmete seas kõige odavamad, mis on taganud nende populaarsuse. Skemaatiliselt erinevad need üldmassist selle poolest, et mälumaatriksis on juhtmeühendused asendatud polükristallilisest ränist valmistatud sulavate džempritega. Tootmisetapis luuakse kõik hüppajad ja arvuti usub, et loogilised on kõikjal kirjutatud. Kuid ettevalmistava programmeerimise käigus rakendatakse kõrgendatud pinget, mille abil jäetakse loogilised ühikud. Madala pinge rakendamisel džemprid aurustuvad ja arvuti loeb, et on loogiline null. Programmeeritavad kirjutuskaitstud mäluseadmed töötavad sellel põhimõttel. Programmeeritavad kirjutuskaitstud mäluseadmed (PROM) on osutunud tootmisprotsessis piisavalt mugavaks, et neid kasutada keskmise ja väikesemahulises tootmises. Kuid sellistel seadmetel on ka oma piirangud - näiteks saab programmi kirjutada ainult üks kord (seoses sellega, et hüppajad aurustuvad lõplikult). Kuna püsisalvestusseadet ei ole võimalik taaskasutada, tuleb see valesti kirjutatud kujul ära visata. Selle tulemusena tõuseb kõigi valmistatud seadmete maksumus. Tootmistsükli ebatäiuslikkuse tõttu oli see probleem mäluseadmete arendajatel üsna peas. Väljapääs sellest olukorrast oli ROM-i arendamine, mida saab mitu korda ümber programmeerida. UV või elektriliselt kustutatav ROM

Ja selliseid seadmeid nimetati "ultraviolett- või elektriliselt kustutatavaks lugemismäluks". Need on loodud mälumaatriksi alusel, milles mälurakkudel on eriline struktuur. Seega on iga rakk MOS-transistor, mille värav on valmistatud polükristallilisest ränist. Sarnane eelmisele variandile, eks? Kuid nende ROMide eripära on see, et räni ümbritseb lisaks imeliste isoleerivate omadustega dielektrik - ränidioksiid. Tööpõhimõte põhineb siin induktiivlaengu sisul, mida saab säilitada aastakümneid. Kustutamisel on spetsiifilised omadused. Seega nõuab ultraviolett-ROM-seade kokkupuudet väljastpoolt tulevate ultraviolettkiirtega (ultraviolettlamp jne). Ilmselgelt on lihtsuse seisukohalt elektriliselt kustutatavate kirjutuskaitstud mälude töö optimaalne, kuna need tuleb lihtsalt pingega aktiveerida. Elektrilise kustutamise põhimõtet on edukalt rakendatud sellistes ROM-ides nagu mälupulgad, mida võib näha paljudes. Kuid selline ROM-ahel, välja arvatud raku ehitus, ei erine oma struktuurilt tavapärasest maskeeritud kirjutuskaitstud mäluseadmest. Mõnikord nimetatakse selliseid seadmeid ka ümberprogrammeeritavateks. Kuid kõigi eelistega on teabe kustutamise kiirusel ka teatud piirangud: see toiming võtab tavaliselt umbes 10-30 minutit. Vaatamata ümberkirjutamise võimalusele on ümberprogrammeeritavatel seadmetel nende kasutamisel piirangud. Seega suudab ultraviolettkiirguse kustutamisega elektroonika ellu jääda 10–100 ümberkirjutustsüklit. Seejärel muutub kiirguse hävitav mõju nii märgatavaks, et need lakkavad toimimast. Näete selliste elementide kasutamist nagu BIOS-i programmide salvestusruum, video- ja helikaartide lisaportide jaoks. Kuid ümberkirjutamise optimaalne põhimõte on elektrilise kustutamise põhimõte. Seega on ümberkirjutuste arv tavalistes seadmetes vahemikus 100 000 kuni 500 000! On olemas eraldi ROM-seadmed, mis suudavad rohkem, kuid enamikul kasutajatel pole neist kasu.

| Kirjutuskaitstud mälu (ROM)

Intel 1702 EPROM-kiip UV-kustutusega
Kirjutuskaitstud mälu (ROM)- püsimälu, mida kasutatakse muutumatute andmete massiivi salvestamiseks.

ROM-i ajaloolised tüübid

Kirjutuskaitstud salvestusseadmed hakkasid tehnoloogias rakendust leidma juba ammu enne arvutite ja elektroonikaseadmete tulekut. Eelkõige oli üks esimesi ROM-i tüüpe nukkrull, mida kasutati tünniorelites, muusikakastides ja löökellades.

Elektroonikatehnoloogia ja arvutite arenedes tekkis vajadus kiirete ROMide järele. Vaakumelektroonika ajastul kasutati ROM-e, mis põhinesid potentsiaaloskoopidel, monoskoopidel ja valgusvihul. Transistoridel põhinevates arvutites kasutati väikese mahutavusega ROMidena laialdaselt pistikmaatrikse. Kui oli vaja salvestada suuri andmemahtusid (esimese põlvkonna arvutite jaoks - mitukümmend kilobaiti), kasutati ferriitrõngastel põhinevaid ROM-e (neid ei tohiks segi ajada sarnast tüüpi RAM-iga). Seda tüüpi ROM-idest pärineb termin "püsivara" - elemendi loogiline olek määrati rõngast ümbritseva traadi kerimise suuna järgi. Kuna läbi ferriitrõngaste keti tuli tõmmata peenike traat, kasutati selle toimingu tegemiseks õmblusnõeltega sarnaseid metallnõelu. Ja ROM-i teabega täitmine ise meenutas õmblusprotsessi.

Kuidas ROM töötab? Kaasaegsed ROM-i tüübid

Väga sageli on erinevates rakendustes vaja salvestada teavet, mis seadme töötamise ajal ei muutu. See on teave, näiteks programmid mikrokontrollerites, alglaadurid ja arvutite BIOS, signaaliprotsessorite digitaalfiltrite koefitsientide tabelid. Peaaegu alati ei nõuta seda teavet korraga, seega saab multiplekseritele ehitada lihtsaimad seadmed püsiva teabe salvestamiseks. Sellise püsiva salvestusseadme skeem on näidatud järgmisel joonisel

Multiplekseril põhinev kirjutuskaitstud mäluahel
Selles vooluringis on ehitatud kirjutuskaitstud mäluseade kaheksa ühebitise rakuga. Konkreetse biti salvestamine ühekohalisse lahtrisse toimub juhtme jootmisega toiteallika külge (ühe kirjutamine) või juhtme tihendamisega korpuse külge (nulli kirjutamine). Elektriskeemidel on selline seade tähistatud joonisel näidatud viisil

Püsisalvestusseadme tähistamine vooluringiskeemidel
ROM-mäluelemendi mahu suurendamiseks saab neid mikroskeeme ühendada paralleelselt (väljundid ja salvestatud teave jäävad loomulikult sõltumatuks). Ühebitiste ROM-ide paralleelühendusskeem on näidatud järgmisel joonisel

Mitmebitine ROM-ahel
Päris ROM-ides salvestatakse teave kiibi tootmise viimase toimingu - metalliseerimise - abil. Metalliseerimine toimub maski abil, mistõttu selliseid ROM-e nimetatakse mask ROM-id. Teine erinevus päris mikroskeemide ja ülaltoodud lihtsustatud mudeli vahel on demultiplekseri kasutamine lisaks multiplekserile. See lahendus võimaldab muuta ühemõõtmelise salvestusstruktuuri mitmemõõtmeliseks ja seeläbi oluliselt vähendada ROM-i vooluahela tööks vajaliku dekoodri ahela mahtu. Seda olukorda illustreerib järgmine joonis:

Maski kirjutuskaitstud mäluahel
Maskide ROM-id on kujutatud vooluringiskeemidel, nagu on näidatud joonisel. Selle kiibi mäluelementide aadressid antakse viigudele A0 ... A9. Kiip valitakse CS-signaali järgi. Selle signaali abil saate suurendada ROM-i helitugevust (näide CS-signaali kasutamise kohta on toodud RAM-i arutelus). Mikrolülitust loetakse RD-signaali abil.

Maski ROM-i programmeerimine toimub tootja tehases, mis on väikeste ja keskmiste tootmispartiide puhul väga ebamugav, seadme arendusetapist rääkimata. Loomulikult on suuremahuliseks tootmiseks mask-ROM-id odavaim ROM-i tüüp ja seetõttu kasutatakse neid praegu laialdaselt. Väikeste ja keskmise suurusega raadioseadmete tootmisseeriate jaoks on välja töötatud mikroskeemid, mida saab programmeerida spetsiaalsetes seadmetes - programmeerijates. Nendes kiipides asendatakse juhtide püsiühendus mälumaatriksis polükristallilisest ränist valmistatud sulavate lülidega. Mikroskeemi valmistamisel tehakse kõik džemprid, mis võrdub loogiliste ühikute kirjutamisega kõikidesse mälurakkudesse. Programmeerimisprotsessi ajal antakse mikrolülituse toitekontaktidele ja väljunditele suurenenud võimsus. Sel juhul, kui toitepinge (loogikaüksus) antakse mikrolülituse väljundisse, siis voolu läbi hüppaja ei voola ja hüppaja jääb puutumata. Kui mikrolülituse (kestaga ühendatud) väljundile rakendatakse madalpinge tase, siis läbib hüppaja vool, mis aurustab selle hüppaja ja kui sellest elemendist hiljem teavet loetakse, kuvatakse loogiline null. lugeda.

Selliseid mikroskeeme nimetatakse programmeeritav ROM (PROM) ja on kujutatud lülitusskeemidel, nagu on näidatud joonisel. Näitena võime nimetada mikroskeeme 155PE3, 556PT4, 556PT8 jt.

Programmeeritava kirjutuskaitstud mälu tähistus lülitusskeemidel
Programmeeritavad ROM-id on osutunud väga mugavaks väikese ja keskmise mahuga tootmiseks. Raadioelektroonikaseadmete arendamisel tuleb aga sageli muuta ROM-i salvestatud programmi. Sel juhul ei saa EPROM-i uuesti kasutada, nii et kui ROM on üles kirjutatud, tuleb see vea või vahepealse programmi korral minema visata, mis loomulikult suurendab riistvara arendamise kulusid. Selle puuduse kõrvaldamiseks töötati välja teist tüüpi ROM, mida sai kustutada ja ümber programmeerida.

UV-kiirgusega kustutatav ROM on üles ehitatud mälurakkudele ehitatud salvestusmaatriksi alusel, mille sisemine struktuur on näidatud järgmisel joonisel:

UV- ja elektriliselt kustutatav ROM-mäluelement
Element on MOS-transistor, mille värav on valmistatud polükristallilisest ränist. Seejärel mikrolülituse tootmisprotsessi käigus see värav oksüdeeritakse ja selle tulemusena ümbritseb see ränioksiidiga - suurepäraste isoleerivate omadustega dielektrikuga. Kirjeldatud lahtris, kui ROM on täielikult kustutatud, ei ole ujuvväravas laengut ja seetõttu ei juhi transistor voolu. Mikrolülituse programmeerimisel rakendatakse ujuvvärava kohal asuvale teisele väravale kõrgepinge ja tunneliefekti tõttu indutseeritakse ujuvväravasse laengud. Pärast programmeerimispinge eemaldamist ujuvväravalt jääb indutseeritud laeng alles ja seetõttu jääb transistor juhtivasse olekusse. Ujuvvärava laengut saab säilitada aastakümneid.

Kirjutuskaitstud mäluseadme struktuuriskeem ei erine varem kirjeldatud mask-ROM-ist. Ainus asi, mida hüppaja asemel kasutatakse, on ülalkirjeldatud lahter. Ümberprogrammeeritavates ROM-ides kustutatakse varem salvestatud teave ultraviolettkiirguse abil. Et see valgus pooljuhtkristallile vabalt edasi pääseks, on kiibi korpusesse ehitatud kvartsklaasist aken.

Mikrolülituse kiiritamisel kaovad ränioksiidi isoleerivad omadused ja ujuvväravast kogunenud laeng voolab pooljuhi ruumalasse ning mäluelemendi transistor läheb väljalülitatud olekusse. Mikrolülituse kustutamise aeg on vahemikus 10 kuni 30 minutit.

Mikroskeemide kirjutamis-kustutustsüklite arv on vahemikus 10 kuni 100 korda, mille järel mikroskeem ebaõnnestub. See on tingitud ultraviolettkiirguse kahjulikust mõjust. Selliste mikroskeemide näitena võib nimetada Venemaa toodangu seeria 573 mikroskeeme, välismaise toodangu seeria 27cXXX mikroskeeme. Need kiibid salvestavad enamasti üldotstarbeliste arvutite jaoks mõeldud BIOS-i programme. Ümberprogrammeeritavad ROM-id on kujutatud lülitusskeemidel, nagu on näidatud joonisel

Ümberprogrammeeritava kirjutuskaitstud mäluseadme tähistus lülitusskeemidel
Seega on kvartsaknaga korpused väga kallid, aga ka väike arv kirjutus-kustutustsükleid, mille tõttu otsiti võimalusi, kuidas EPROM-ist teavet elektriliselt kustutada. Sellel teel tuli ette palju raskusi, mis on nüüdseks praktiliselt lahendatud. Tänapäeval on info elektrilise kustutamisega mikroskeemid üsna laialt levinud. Salvestuselemendina kasutavad nad samu rakke, mis ROM-is, kuid need kustutatakse elektripotentsiaali tõttu, seega ulatub nende mikroskeemide kirjutamis-kustutustsüklite arv 1 000 000 korda. Sellistes mikroskeemides mäluelemendi kustutamise aeg väheneb 10 ms-ni. Selliste mikroskeemide juhtimisahel osutus keeruliseks, seega on nende mikroskeemide arendamiseks tekkinud kaks suunda:

1. -> EEPROM
2. -> FLASH – ROM

Elektriliselt kustutatavad PROM-id on küll kallimad ja mahult väiksemad, kuid võimaldavad iga mäluelemendi eraldi ümber kirjutada. Selle tulemusena on nendel mikroskeemidel maksimaalne kirjutamis-kustutustsüklite arv. Elektriliselt kustutatava ROM-i rakendusala on andmete salvestamine, mida ei tohiks toite väljalülitamisel kustutada. Selliste mikroskeemide hulka kuuluvad kodumaised mikroskeemid 573РР3, 558РР ja välismaised 28cXX-seeria mikroskeemid. Elektriliselt kustutatavad ROM-id on diagrammidel tähistatud, nagu on näidatud joonisel.

Elektriliselt kustutatava kirjutuskaitstud mälu tähistus lülitusskeemidel
Viimasel ajal on olnud tendents vähendada EEPROM-i suurust, vähendades mikroskeemide väliste jalgade arvu. Selleks kantakse aadress ja andmed kiibile jadapordi kaudu üle. Sel juhul kasutatakse kahte tüüpi jadaporte - SPI-porti ja I2C-porti (mikroskeemid vastavalt 93cXX ja 24cXX seeriad). Välismaine seeria 24cXX vastab kodumaisele mikroskeemide seeriale 558PPX.

FLASH - ROMid erinevad EEPROM-idest selle poolest, et kustutamist ei teostata mitte iga raku kohta eraldi, vaid kogu mikroskeemil tervikuna või selle mikroskeemi mälumaatriksi plokil, nagu tehti EEPROM-is.

Püsimäluseadmele juurdepääsu saamiseks peate esmalt määrama aadressi siini mäluelemendi aadressi ja seejärel tegema kiibilt lugemistoimingu. See ajastusskeem on näidatud joonisel

FLASH-mälu tähistus lülitusskeemidel
Joonisel olevad nooled näitavad juhtsignaalide genereerimise järjekorda. Sellel joonisel on RD lugemissignaal, A on raku aadressi valiku signaalid (kuna aadressi siini üksikud bitid võivad omandada erinevaid väärtusi, on näidatud üleminekuteed nii ühe kui ka nulli olekusse), D on loetud väljundinformatsioon valitud ROM-i lahtrist.

Personaalarvutitel on neli hierarhilist mälutaset:

mikroprotsessori mälu;

põhimälu;

vahemälu registreerimine;

väline mälu.

Mikroprotsessori mälust on juttu eespool. Põhimälu on mõeldud teabe salvestamiseks ja kiireks vahetamiseks teiste arvutiseadmetega. Mälu funktsioonid:

teabe vastuvõtmine teistelt seadmetelt;

teabe meeldejätmine;

nõudmisel teabe väljastamine masina teistele seadmetele.

Põhimälu sisaldab kahte tüüpi salvestusseadmeid:

ROM - kirjutuskaitstud mälu;

RAM on muutmäluseade.

ROM on loodud püsiva programmi- ja viiteteabe salvestamiseks. Andmed sisestatakse ROM-i valmistamise ajal. ROM-i salvestatud teavet saab ainult lugeda, kuid mitte muuta.

ROM sisaldab:

protsessori juhtimisprogramm;

arvuti käivitamise ja seiskamise programm;

seadmete testimise programmid, mis kontrollivad selle üksuste õiget tööd iga kord, kui arvuti sisse lülitate;

programmid kuvari, klaviatuuri, printeri, välismälu juhtimiseks;

teave selle kohta, kus operatsioonisüsteem kettal asub.

ROM on püsimälu; teave säilib selles, kui toide välja lülitatakse.

RAM on ette nähtud teabe (programmide ja andmete) võrgus salvestamiseks, salvestamiseks ja lugemiseks, mis on otseselt seotud arvuti jooksva ajaperioodi teabe- ja andmetöötlusprotsessiga.

RAM-i peamised eelised on selle suur kiirus ja võimalus pääseda juurde igale mäluelemendile eraldi (otsene juurdepääs mälule). Kõik mälurakud on ühendatud 8 bitist (1 baiti) koosnevateks rühmadeks, igal sellisel rühmal on aadress, millelt sellele juurde pääseb.

RAM on muutlik mälu; kui toide välja lülitatakse, kustutatakse selles olev teave.

Kaasaegsetes arvutites on mälumaht tavaliselt 8-128 MB. Mälu maht on arvuti oluline omadus, see mõjutab programmide kiirust ja jõudlust.

Lisaks ROM-ile ja RAM-ile on emaplaadil ka püsiv CMOS-mälu, mis saab pidevalt toite oma akust. See salvestab arvuti konfiguratsioonisätted, mida kontrollitakse iga kord, kui süsteem sisse lülitatakse. See on poolpüsiv mälu. Arvuti konfiguratsiooniseadete muutmiseks sisaldab BIOS arvuti konfiguratsiooniprogrammi - SETUP.

RAM-ile juurdepääsu kiirendamiseks kasutatakse spetsiaalset ülikiiret vahemälu, mis asub mikroprotsessori ja RAM-i "vahel" ja salvestab kõige sagedamini kasutatavate RAM-i osade koopiad. Vahemäluregistrid pole kasutajale ligipääsetavad.

Vahemällu salvestatakse andmed, mille mikroprotsessor on vastu võtnud ja kasutab oma järgmistes töötsüklites. Kiire juurdepääs nendele andmetele võimaldab vähendada järgnevate programmikäskude täitmise aega.

Mikroprotsessoritel, alates MP 80486-st, on oma sisseehitatud vahemälu. Pentium ja Pentium Pro mikroprotsessoritel on vahemälu eraldi andmete ja eraldi juhiste jaoks. Kõik mikroprotsessorid saavad kasutada emaplaadil väljaspool mikroprotsessorit asuvat täiendavat vahemälu, mille maht võib ulatuda mitme MB-ni. Välismälu viitab arvuti välistele seadmetele ja seda kasutatakse probleemide lahendamiseks vajaliku teabe pikaajaliseks salvestamiseks. Eelkõige on kogu arvutitarkvara salvestatud välismällu.

Välised mäluseadmed – välised mäluseadmed – on väga mitmekesised. Neid saab klassifitseerida kandja tüübi, kujunduse tüübi, teabe salvestamise ja lugemise põhimõtte, juurdepääsumeetodi jne järgi.

Kõige tavalisemad välised salvestusseadmed on:

kõvamagnetkettad (HDD);

disketi-magnetkettaseadmed (FMD);

optilised kettaseadmed (CD-ROM).

Harvemini kasutatakse personaalarvuti välismäluseadmetena kassettmagnetlindil olevaid salvestusseadmeid – striimereid.

Kettadraivid on seadmed magnetilise või optilise andmekandja lugemiseks ja kirjutamiseks. Nende draivide eesmärk on salvestada suurtes kogustes teavet, salvestada ja vabastada salvestatud teave nõudmisel muutmäluseadmesse.

Kõvakettadraivid ja lamedad kettaseadmed erinevad ainult disaini, salvestatava teabe mahu ja teabe otsimiseks, salvestamiseks ja lugemiseks kuluva aja poolest.

Magnetketaste andmekandjana kasutatakse spetsiaalsete omadustega magnetmaterjale, mis võimaldavad salvestada kahte magnetilist olekut - kahte magnetiseerimissuunda. Kõigile nendele olekutele on määratud kahendnumbrid 0 ja 1. Magnetketaste teavet kirjutavad ja loevad magnetpead piki kontsentrilisi ringe - radasid (radasid). Ketta radade arv ja nende teabemaht sõltub ketta tüübist, ketta konstruktsioonist, magnetpeade kvaliteedist ja magnetkattest. Iga rada on jagatud sektoriteks. Üks sektor sisaldab tavaliselt 512 baiti andmeid. Andmevahetus magnetkettaseadme ja RAM-i vahel toimub järjestikku täisarvu sektorite kaupa. Kõva magnetketta jaoks kasutatakse ka silindri mõistet - radade komplekti, mis asuvad ketta keskpunktist samal kaugusel.

Kettad klassifitseeritakse otsejuurdepääsuga andmekandjateks. See tähendab, et arvuti pääseb otse rajale, millelt nõutava teabega lõik algab või kuhu tuleb uut teavet kirjutada, juurde pääseda, olenemata sellest, kus asub draivi salvestus- ja lugemispea.

Kõiki kettaid – nii magnetilisi kui ka optilisi – iseloomustab nende läbimõõt (vormitegur). Painduvatest magnetketastest on enim kasutatud kettaid läbimõõduga 3,5 (89 mm). Nende draivide maht on 1,2 ja 1,44 MB.

Kõvamagnetkettaid nimetatakse kõvaketasteks. See termin tulenes esimese kõvaketta mudeli slänginimest, millel oli 30 rada, millest igaühel oli 30 sektorit, mis langesid kokku Winchesteri jahipüssi kaliibriga. Kõvaketta mälumahtu mõõdetakse MB ja GB.

Hiljuti on ilmunud uued magnetkettadraivid - ZIP-kettad - kaasaskantavad seadmed mahuga 230-280 MB.

Viimastel aastatel on optilised kettaseadmed (CD-ROM) muutunud kõige levinumaks. Tänu oma väikesele suurusele, suurele võimsusele ja töökindlusele muutuvad need draivid üha populaarsemaks. Optiliste kettaseadmete maht on alates 640 MB ja rohkem.

Optilised kettad jagunevad mitte-ümberkirjutatavateks laseroptilisteks ketasteks, korduvkirjutatavateks laser-optilisteks ketasteks ja korduvkirjutatavateks magneto-optilisteks ketasteks. Tootjad tarnivad mitteümberkirjutatavaid plaate neile juba salvestatud teabega. Nendele teabe salvestamine on võimalik ainult laboritingimustes, väljaspool arvutit.

Lisaks põhiomadusele - teabemahule iseloomustavad kettaseadmeid ka kaks ajaindikaatorit:

juurdepääsuaeg;

järjestikuste baitide lugemise kiirus.

ROM- kiire, püsimälu, mis on mõeldud ainult lugemiseks. Teave sisestatakse sinna üks kord (tavaliselt tehases) ja salvestatakse püsivalt (kui arvuti sisse ja välja lülitatakse). ROM salvestab arvutisse pidevalt vajalikku teavet. ROM-is asuv programmide komplekt moodustab põhilise sisend-/väljundsüsteemi BIOS-i (Basic Input Output System). BIOS (Basic Input Output System) on programmide komplekt, mis on loodud seadmete automaatseks testimiseks pärast arvuti sisselülitamist ja operatsioonisüsteemi RAM-i laadimist.

ROM sisaldab:

Testige programme, mis kontrollivad selle üksuste õiget tööd iga kord, kui arvuti sisse lülitate;

Programmid põhiliste välisseadmete juhtimiseks - kettaseade, monitor, klaviatuur;

Teave selle kohta, kus operatsioonisüsteem kettal asub.

ROM-i tüübid:

ROM maski programmeerimisega on see mälu, kuhu pooljuht-integraallülituste tootmisprotsessi käigus kirjutatakse lõplikult teave. Kirjutuskaitstud salvestusseadmeid kasutatakse ainult juhtudel, kui tegemist on masstootmisega, kuna Erakasutusse mõeldud integraallülituste maskide valmistamine on üsna kulukas.

PROM(programmeeritav kirjutuskaitstud mälu).

ROM programmeerimine on ühekordne operatsioon, st. PROM-i salvestatud teavet ei saa hiljem muuta.

EPROM(kustutav programmeeritav kirjutuskaitstud mälu). Sellega töötades saab kasutaja selle programmeerida ja seejärel salvestatud teabe kustutada.

EIPZU(elektriliselt muutuv kirjutuskaitstud mälu). Selle programmeerimine ja muutmine toimub elektriliste vahenditega. Erinevalt EPROM-ist pole EPROM-i salvestatud teabe kustutamiseks vaja spetsiaalseid välisseadmeid.

Visuaalselt võib RAM-i ja ROM-i ette kujutada lahtrite massiivina, kuhu kirjutatakse üksikud baidid teavet. Igal lahtril on oma number ja nummerdamine algab nullist. Lahtri number on baidi aadress.

Keskprotsessor peab RAM-iga töötades näitama selle baidi aadressi, mida ta soovib mälust lugeda või mällu kirjutada. Loomulikult saab andmeid lugeda ainult ROM-ist. Protsessor kirjutab RAM-ist või ROM-ist loetud andmed oma sisemällu, mis on ülesehituselt sarnaselt RAM-ile, kuid töötab palju kiiremini ja mille maht ei ületa kümneid baite.

Protsessor suudab töödelda ainult sisemälus, RAM-is või ROM-is olevaid andmeid. Kõiki seda tüüpi mäluseadmeid nimetatakse sisemäluseadmeteks ja need asuvad tavaliselt otse arvuti emaplaadil (protsessori sisemälu asub protsessoris endas).

Vahemälu. Andmevahetus protsessori sees on palju kiirem kui andmevahetus protsessori ja RAM-i vahel. Seetõttu luuakse RAM-ile ligipääsude arvu vähendamiseks protsessori sees nn super-RAM ehk vahemälu. Kui protsessor andmeid vajab, pääseb see esmalt vahemällu ja alles siis, kui seal pole vajalikke andmeid, pääseb see RAM-ile. Mida suurem on vahemälu, seda tõenäolisem on, et vajalikud andmed on seal olemas. Seetõttu on suure jõudlusega protsessoritel suuremad vahemälu suurused.

Seal on L1 vahemälud(töötab protsessoriga samal kiibil ja selle maht on suurusjärgus mitukümmend kilobaiti), teine ​​tase (teostatakse eraldi kiibil, kuid protsessori piires, mahuga sada või enam KB) ja kolmas tase (teostatakse emaplaadil asuvatel eraldi kiiretel kiipidel mahuga üks või enam MB ).

Töötamise ajal töötleb protsessor andmeid, mis asuvad tema registrites, RAM-is ja välise protsessori portides. Osa andmeid tõlgendatakse andmetena, osasid aadressiandmetena ja osa käskudena. Erinevate käskude kogum, mida töötleja saab andmetel täita, moodustab protsessori käsusüsteemi. Mida suurem on protsessori käsustik, seda keerulisem on selle arhitektuur, seda kauem on käsud baitides kirjutatud ja seda pikem on keskmine käsu täitmise aeg.