Vain luku -muistilaitteet (ROM). ROM-tyypit ROMin tärkeimmät toiminnot ovat

Kaikki lukumuistilaitteet (ROM) voidaan jakaa seuraaviin ryhmiin:

● ohjelmoitavissa valmistuksessa (nimetty ROM- tai ROM-muistiksi);

● kerta-ohjelmointi, jonka avulla käyttäjä voi kerran muuttaa muistimatriisin tilaa sähköisesti tietyn ohjelman mukaan (nimetty PROM tai PROM);

● uudelleen ohjelmoitavissa (uudelleenohjelmoitava), jossa on mahdollisuus useaan sähköiseen uudelleenohjelmointiin, sähköisellä tai ultraviolettihälytyksellä (jota kutsutaan RPROMiksi tai RPROMiksi).

Jotta voidaan yhdistää lähtöjä muistia laajennettaessa, kaikissa ROM-levyissä on kolmitilalähdöt tai avoimen kollektorin lähdöt.

(xtypo_quote) EEPROMissa asema on rakennettu nikromista tai muista tulenkestävästä materiaalista valmistettujen sulavien linkkien avulla. Tallennusprosessi koostuu sulavien linkkien selektiivisestä polttamisesta. (/xtypo_quote)
ROMissa tallennussolut rakennetaan MOS-tekniikoiden pohjalta. Varauksen varastoinnin fysikaalisia ilmiöitä käytetään kahden eri dielektrisen väliaineen tai johtavan ja dielektrisen väliaineen rajalla.

Ensimmäisessä tapauksessa MOS-transistorin portin alla oleva eriste on valmistettu kahdesta kerroksesta: piinitridistä ja piidioksidista (SiN 4 - SiO 2). Havaittiin, että monimutkaisessa SiN 4 - SiO 2 -rakenteessa sähköjännitteen muuttuessa näiden kahden kerroksen rajapinnassa tapahtuu varaushystereesi, mikä mahdollistaa muistisolujen luomisen.

Toisessa tapauksessa muistisolun perustana on lumivyöryinjektio MOSFET-transistori kelluvalla hilalla (AFL MOS). Tällaisen transistorin yksinkertaistettu rakenne on esitetty kuvassa. 3.77.
Kelluvalla hilalla varustetussa lumivyöry-injektiotransistorissa tapahtuu riittävän korkealla nielujännitteellä eristeen palautuva lumivyöry, ja varauksenkuljettajat ruiskutetaan kelluvan hilan alueelle. Koska kelluvaa porttia ympäröi dielektrisyys, vuotovirta on pieni ja tiedon säilytys on taattu pitkäksi ajaksi (kymmeniksi vuosiksi). Kun pääporttiin kytketään jännite, varaus liukenee tunneliilmiön vuoksi, ts. tietojen poistaminen.

Tässä on joitain ROM-muistin ominaisuuksia (taulukko 3.1).

Teollisuus tuottaa suuren määrän ROM-siruja. Otetaan esimerkkinä kaksi ROM-sirua (kuva 3.78).

Kaavioissa käytetään seuraavia nimityksiä: A i - osoitetulot; D i — tiedon ulostulot; CS — sirun valinta; CE - poistumislupa.

K573RF5-siru on uudelleenohjelmoitava ROM (RPM), jossa on ultraviolettipoisto ja jonka rakenne on 2Kx8. Tulon ja lähdön osalta tämä mikropiiri on yhteensopiva TTL-rakenteiden kanssa. K556RT5-siru on kertakäyttöinen ohjelmoitava ROM, joka on valmistettu TTLSH-rakenteiden pohjalta, tulo ja lähtö ovat yhteensopivat TTL-rakenteiden kanssa, ja siinä on 512-bittinen x8-rakenne.

Muistilaite - tallennusväline, suunniteltu tietojen tallentamiseen ja tallentamiseen. Tallennuslaitteen toiminta voi perustua mihin tahansa fyysiseen vaikutukseen, joka saattaa järjestelmän kahteen tai useampaan vakaaseen tilaan.

Tallennuslaitteiden luokitus

Tallennusvakauden ja perusteella muistit jaetaan:

pysyvä muisti (ROM) ), jonka sisältöä loppukäyttäjä ei voi muuttaa (esim. DVD-ROM ). Käyttötilassa oleva ROM sallii vain tietojen lukemisen.

· kirjoitettavat muistit, joihin loppukäyttäjä voi kirjoittaa tietoa vain kerran (esim VD-R).

· toistuvasti uudelleenkirjoitettavat muistit (esim. DVD-RW).

· käyttömuisti (RAM) ) tarjoaa tilan tietojen tallentamiseen, tallentamiseen ja lukemiseen sen käsittelyn aikana.

Pääsytyypin mukaan tallennuslaitteet jaetaan:

· Sarjakäyttölaitteet (esimerkiksi magneettinauhat).

· RAM-laitteet (esimerkiksi hajasaantimuisti).

· suorakäyttöiset laitteet (esimerkiksi kiintolevyt).

· laitteet, joilla on assosiaatiokäyttö (erityiset laitteet tietokannan suorituskyvyn parantamiseksi)

Geometrisen rakenteen mukaan:

levy (magneettiset levyt , optinen, magneetti-optinen);

· teippi (magneettinauhat, rei'itetyt nauhat);

· rummut ( magneettiset rummut);

· kortti (magneettikortit , reikäkortit, flash-kortit jne.)

· painetut piirilevyt (DRAM-kortit).

Fysikaalisen periaatteen mukaan:

· rei'itetty (rei'itetty kortti; rei'iteippi);

· magneettitallennuksella (ferriittiytimet, magneettilevyt, magneettinauhat , magneettikortit);

· optinen (CD, DVD, HD-DVD, Blu-ray-levy);

· efektien käyttäminen puolijohteissa ( flash-muisti) ja muut.

Tallennetun tiedon muodon perusteella ne erotetaan toisistaan analoginen ja digitaaliset tallennuslaitteet.

Lukumuisti

ROM on suunniteltu tallentamaan pysyviä ohjelma- ja viitetietoja. Tiedot syötetään ROM-muistiin valmistuksen aikana. ROM-muistiin tallennettuja tietoja voidaan vain lukea, mutta niitä ei voi muuttaa.

ROM sisältää:

· prosessorin ohjausohjelma;

· tietokoneen käynnistys- ja sammutusohjelma;

· laitetestausohjelmat, jotka tarkistavat sen yksiköiden oikean toiminnan joka kerta, kun käynnistät tietokoneen;

· Ohjelmat näytön, näppäimistön, tulostimen, ulkoisen muistin ohjaamiseen;

· tietoja käyttöjärjestelmän sijainnista levyllä.

ROM on haihtumaton muisti, jossa tiedot säilyvät, kun virta katkaistaan.

RAM-muisti

RAM (myös hajasaantimuisti) laite , RAM) - suunniteltu tarvittavien tietojen ja komentojen väliaikaiseen tallentamiseen prosessori toimintojen suorittamiseen (kuva 19). RAM lähettää tiedot prosessorille suoraan tai kautta välimuisti . Jokaisella RAM-solulla on oma yksilöllinen osoite.

RAM voidaan valmistaa erillisenä yksikkönä tai sisällyttää yhden sirun suunnitteluun tietokone tai mikro-ohjain.

Kuva 19 - RAM-muistin ulkonäkö

Nykyään yleisimmät RAM-tyypit ovat SRAM (Static RAM) ja DRAM (Dynamic RAM).

SRAM - RAM kerätty liipaisimet , kutsutaan staattiseksi satunnaismuistiksi tai yksinkertaisesti staattiseksi muistiksi. Tämän tyyppisen muistin etuna on nopeus. Koska laukaisimet kerätään venttiilit , ja portin viiveaika on hyvin lyhyt, liipaisutilan vaihtaminen tapahtuu erittäin nopeasti. Tämän tyyppisessä muistissa ei ole haittoja. Ensinnäkin ryhmä transistorit liipaisuun sisältyvät ovat kalliimpia, vaikka ne ovat kaiverrettu miljoonia yhdellä piisubstraatilla. Lisäksi joukko transistoreita vie paljon enemmän tilaa, koska tiedonsiirtolinjat on syövytettävä kiikun muodostavien transistorien väliin.

DRAM - taloudellisempi muistityyppi. Vuodon säilyttämiseen ( bitta tai trita ) piiri, joka koostuu yhdestä kondensaattori ja yksi transistori (joissakin muunnelmissa on kaksi kondensaattoria). Tämäntyyppinen muisti ratkaisee ensinnäkin korkeiden kustannusten ongelman (yksi kondensaattori ja yksi transistori ovat halvempia kuin useat transistorit) ja toiseksi kompaktiuden (jossa yksi liipaisin, eli yksi bitti, sijoitetaan SRAM:iin, kahdeksan kondensaattoria ja transistoria voi On myös joitain haittoja. Ensinnäkin kondensaattoripohjainen muisti toimii hitaammin, koska jos SRAM:ssa jännitteen muutos liipaisutulossa johtaa välittömästi muutokseen sen tilassa, niin kondensaattoripohjaisen muistin yhden numeron (yhden bitin) asettaminen yhdeksi, tämä kondensaattori on ladattava, ja purkaus asetetaan nollaan, pura vastaavasti. Ja nämä ovat paljon pidempiä toimintoja (10 kertaa tai enemmän) kuin liipaisimen kytkeminen, vaikka kondensaattori olisi hyvin pieni. Toinen merkittävä haittapuoli on, että kondensaattorit ovat alttiita "tyhjentymään" varauksesta; Yksinkertaisesti sanottuna kondensaattorit purkautuvat ajan myötä. Lisäksi mitä pienempi niiden kapasiteetti, sitä nopeammin ne purkautuvat. Tämän seikan yhteydessä, jotta muistin sisältö ei menettäisi, kondensaattoreiden varaus on regeneroitava tietyn ajan kuluttua - palauttamista varten. Regenerointi suoritetaan lukemalla varaus (transistorin kautta). Muistin ohjain keskeyttää ajoittain kaikki muistitoiminnot sisällön uudelleenmuodostamiseksi, mikä heikentää merkittävästi tämän tyyppisen RAM:n suorituskykyä. Kondensaattorien muisti sai nimensä Dynamic RAM (dynaaminen muisti) juuri siksi, että siinä olevia bittejä ei tallenneta staattisesti, vaan ne "tyhtyvät" dynaamisesti ajan myötä.

Näin ollen DRAM on halvempi kuin SRAM ja sen tiheys on suurempi, mikä mahdollistaa useamman bitin sijoittamisen samaan piisubstraatin tilaan, mutta samalla sen nopeus on pienempi. SRAM päinvastoin on nopeampi muisti, mutta myös kalliimpi. Tässä suhteessa perinteinen muisti on rakennettu DRAM-moduuleille ja SRAM-muistia käytetään esimerkiksi mikroprosessorien välimuistin rakentamiseen.

Kova magneettilevy

Kiintolevyasema tai kiintolevy ( Englanti Kiintolevy (magneettinen) levyasema), kovalevy -tallennuslaite, joka perustuu magneettisen tallennuksen periaatteeseen. On tärkein tietojen tallennuslaite useimmissa tietokoneita

HDD:llä olevat tiedot (kuva 20) tallennetaan kiintolevyille ( alumiini , keramiikka tai lasi) kerroksella päällystetyt levyt ferromagneettinenmateriaalia, useimmiten dioksidia kromi . Kiintolevyt käyttävät yhtä tai useampaa levyä yhdellä akselilla.Lue päätkäyttötilassa ne eivät kosketa levyjen pintaa nopean pyörimisen aikana pinnan lähelle muodostuneen sisääntulevan ilmavirran kerroksen vuoksi. Pään ja levyn välinen etäisyys on useita nanometriä , ja mekaanisen kosketuksen puuttuminen takaa laitteen pitkän käyttöiän. Kun levyt eivät pyöri, päät ovat kara tai levyn ulkopuolella turvallisella alueella, jossa niiden epänormaali kosketus levyjen pintaan on poissuljettu.

Kuva 20 - HDD-laite

Kiintolevyjen tärkeimmät ominaisuudet:

Käyttöliittymä rajapinta) - joukko viestintälinjoja, näitä linjoja pitkin lähetetyt signaalit, näitä linjoja tukevat tekniset välineet ja vaihtosäännöt (protokolla). Kaupallisesti saatavilla olevat kiintolevyt voivat käyttää rajapintoja ATA (alias IDE ja PATA), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO ja kuitukanava.

Kapasiteetti kapasiteetti) - asemaan mahtuvan tiedon määrä. Nykyaikaisten laitteiden kapasiteetti on 2000 Gt (2 TB). Toisin kuin adoptoitu vuonna tietokone Tiede etuliitteiden järjestelmissä, jotka merkitsevät luvun 1024 kerrannaista, valmistajat käyttävät kiintolevyjen kapasiteetin määrittämisessä lukua 1000. Näin ollen "200 Gt"-merkityn kiintolevyn kapasiteetti on 186,2 GB.

Fyysinen koko ( muototekijä) (eng. ulottuvuus). Lähes kaikki nykyaikaiset asemathenkilökohtaiset tietokoneet ja palvelimia niiden leveys on joko 3,5 tai 2,5 tuumaa . Myös 1,8 tuuman, 1,3 tuuman, 1 tuuman ja 0,85 tuuman muodot ovat yleistyneet. 8 ja 5,25 tuuman asemien tuotanto on lopetettu.

Random access time ( Englanti hajasaantiaika) - aika, jonka aikana kiintolevyn taataan suorittavan luku- tai kirjoitustoiminnon magneettilevyn mille tahansa osalle. Tämän parametrin alue on pieni - 2,5 - 16 neiti.

Karan nopeus ( Englanti karan nopeus) - karan kierrosten lukumäärä minuutissa. Pääsyaika ja keskimääräinen tiedonsiirtonopeus riippuvat suurelta osin tästä parametrista. Tällä hetkellä kovalevyjä valmistetaan seuraavilla vakiopyörimisnopeuksilla: 4200, 5400 ja 7200 (kannettava tietokone), 5400, 7200 ja 10 000 (henkilökohtainen tietokone), 10 000 ja 15 000 rpm (palvelimet ja tehokkaat työasemat).

Luotettavuus luotettavuus) - määriteltykeskimääräinen vikaväli(MTBF).

I/O-toimintojen määrä sekunnissa - nykyaikaisilla levyillä tämä on noin 50 op./s satunnaisella pääsyllä asemaan ja noin 100 op./s peräkkäisellä pääsyllä.

Energiankulutus on tärkeä tekijä mobiililaitteissa.

Melutaso - taajuusmuuttajan mekaniikan tuottama melu sen toiminnan aikana. Ilmoitettu kohdassa desibelit . Hiljaisia asemia pidetään laitteina, joiden melutaso on noin 26 dB tai vähemmän. Melu koostuu karan pyörimismelusta (mukaan lukien aerodynaaminen melu) ja paikannusmelusta.

Iskunkestävyys ( Englanti G-shock rating) - taajuusmuuttajan kestävyys äkillisiä painepiikkejä tai iskuja vastaan, mitattuna sallitun ylikuormituksen yksikköinä päälle- ja pois päältä -tilassa.

Tiedonsiirtonopeus ( Englanti Siirtohinta) peräkkäistä pääsyä varten:

Sisäinen levyalue: 44,2 - 74,5 MB/s;

Ulkoinen levyalue: 60,0 - 111,4 MB/s.

Puskuritilavuus - puskuri on välimuisti, joka on suunniteltu tasoittamaan eroja luku-/kirjoitusnopeudessa ja siirtonopeudessa rajapinnan yli. Nykyaikaisilla levyillä se vaihtelee yleensä 8 - 64 MB.

Kiintolevy koostuu hermeettisestä vyöhykkeestä ja elektroniikkayksiköstä.

Hermeettinen vyöhyke sisältää kotelon, joka on valmistettu kestävästä metalliseoksesta, levyt (levyt) magneettipinnoitteella, päälohkon, jossa on kohdistuslaite, karan sähkökäyttö.

Päälohko on jousiteräksestä valmistettu vipupaketti (pari jokaiselle levylle). Toisessa päässä ne on kiinnitetty akseliin lähellä levyn reunaa. Päät on kiinnitetty muihin päihin (levyjen yläpuolelle).

Levyt (levyt) on yleensä valmistettu metalliseoksesta. Vaikka niitä yritettiin valmistaa muovista ja jopa lasista, tällaiset levyt osoittautuivat hauraiksi ja lyhytikäisiksi. Levyjen molemmat tasot, kuten teippi, peittyvät hienoimmalla pölyllä. ferromagneettiset - raudan oksidit, mangaani ja muut metallit. Tarkka koostumus ja käyttötekniikka pidetään salassa. Useimmat budjettilaitteet sisältävät 1 tai 2 levyä, mutta on malleja, joissa on suurempi määrä levyjä.

Levyt on kiinnitetty tiukasti karaan. Käytön aikana kara pyörii useiden tuhansien kierrosten nopeudella minuutissa. Tällä nopeudella syntyy voimakas ilmavirtaus lähelle levyn pintaa, joka nostaa päitä ja saa ne kellumaan levyn pinnan yläpuolella. Pään muoto on laskettu niin, että varmistetaan optimaalinen etäisyys levystä käytön aikana. Pysäköintilaite pitää päät pysäköintialueella, kunnes levyt kiihtyvät nopeuteen, joka tarvitaan päiden "nousuun". Tämä estää levyjen päiden ja työpintojen vahingoittumisen. Kiintolevyn karamoottori on kolmivaiheinen, mikä varmistaa moottorin akselille (karalle) asennettujen magneettilevyjen pyörimisen vakauden. Moottorin staattorissa on kolme käämiä, jotka on kytketty tähdellä, jonka keskellä on hana, ja roottori on kestomagneetti. Moottorissa käytetään hydrodynaamisia laakereita alhaisen juoksun takaamiseksi suurilla nopeuksilla.

Pään asentolaite koostuu kiinteästä vahvasta neodyymiparistakestomagneetit, sekä kelat liikkuvan pään lohkossa. Vastoin yleistä käsitystä, sisällä ei ole suojavyöhykettä tyhjiö . Jotkut valmistajat valmistavat sen sinetöitynä (tästä nimi) ja täyttävät sen puhdistetulla ja kuivatulla ilmalla tai neutraaleilla kaasuilla, erityisesti typpeä ; ja paineen tasaamiseksi asennetaan ohut metalli- tai muovikalvo. (Tässä tapauksessa kiintolevykotelon sisällä on pieni tasku laukkua varten silikageeli , joka imee kotelon sisälle jääneen vesihöyryn sen sulkemisen jälkeen). Muut valmistajat tasaavat painetta pienen reiän kautta suodattimella, joka pystyy vangitsemaan erittäin hienosti (useita mikrometriä ) hiukkasia. Tässä tapauksessa kosteus kuitenkin tasaantuu ja haitalliset kaasut voivat myös tunkeutua. Paineen tasaus on tarpeen suojavyöhykkeen rungon muodonmuutosten estämiseksi ilmanpaineen ja lämpötilan muutosten aikana sekä laitteen lämmetessä käytön aikana.

Pölyhiukkaset, jotka joutuvat hermeettiselle alueelle asennuksen aikana ja putoavat levyn pinnalle, kuljetetaan pyörimisen aikana toiseen suodattimeen - pölynkerääjään.

SISÄÄN varhaiset kiintolevytohjauslogiikka siirrettiin MFM tai RLL-tietokoneohjain, ja elektroniikkakortti sisälsi vain moduuleja analogiseen käsittelyyn ja karamoottorin, asennoittimen ja pääkytkimen ohjaukseen. Tiedonsiirtonopeuksien kasvu pakotti kehittäjät lyhentämään analogisen polun pituutta äärirajoille, ja nykyaikaisissa kiintolevyissä elektroniikkayksikkö sisältää yleensä: ohjausyksikön,lukumuisti(ROM), puskurimuisti, liitäntälohko ja lohkodigitaalinen signaalinkäsittely.

Liitäntäyksikkö liittää kiintolevyn elektroniikan muuhun järjestelmään.

Ohjausyksikkö onohjausjärjestelmä, joka vastaanottaa sähköisiä pään paikannussignaaleja ja tuottaaohjaustoiminnot ajotyyppi" Äänikela", vaihtaa tietovirtoja eri päistä, ohjata kaikkien muiden komponenttien toimintaa (esim. karan kierrosluvun säätö), vastaanottaa ja käsitellä signaaleja laiteantureilta (anturijärjestelmään voi kuulua yksiakselinen kiihtyvyysanturi, jota käytetään iskuntunnistimena, kolmiakselinen kiihtyvyysmittari , käytetään vapaapudotusanturina, paineanturina, kulmakiihtyvyysanturina, lämpötila-anturina).

ROM-lohko tallentaa ohjausohjelmia ohjausyksiköille ja digitaaliselle signaalinkäsittelylle sekä kiintolevyn huoltotiedot.

Puskurimuisti tasoittaa nopeuseron liitäntäosan ja aseman välillä (käyttämällä suurta nopeuttastaattinen muisti). Puskurimuistin koon kasvattaminen joissakin tapauksissa mahdollistaa aseman nopeuden lisäämisen.

Digitaalinen signaalinkäsittely-yksikkö puhdistaa luetun analogisen signaalin ja sen dekoodaus (digitaalisen tiedon poiminta). Digitaaliseen käsittelyyn käytetään erilaisia menetelmiä, esimerkiksi PRML-menetelmää (Partial Response Maximum Likelihood - maksimitodennäköisyys epätäydellisellä vastauksella). Vastaanotettua signaalia verrataan näytteisiin. Tässä tapauksessa valitaan näyte, joka on muodoltaan ja ajoitusominaisuuksiltaan eniten samanlainen kuin dekoodattava signaali.

Levyn pintalaitteen kokoonpanon viimeisessä vaiheessa muotoiltu - niihin muodostetaan raitoja ja sektoreita. Tietyn menetelmän määrää valmistaja ja/tai standardi, mutta vähintään jokainen raita on merkitty sen alkamista osoittavalla magneettimerkillä.

Avaruuden käsittelemiseksi levylevyjen pinnat on jaettu uriin - samankeskisiin rengasmaisiin alueisiin (kuva 21). Jokainen kappale on jaettu yhtä suuriin osiin - sektoreihin.

Sylinteri on sarja uria, jotka on sijoitettu tasaisin välein keskeltä kiintolevylevyjen kaikilla työpinnoilla. Pään numero määrittää käytetyn työpinnan (eli tietyn radan sylinteristä) ja sektorinumero määrittää tietyn sektorin radalla.

Kuva 21 - Magneettilevyn geometria

CHS-osoitusmenetelmällä sektori osoitetaan sen fyysisen sijainnin perusteella levyllä kolmella koordinaatilla - sylinterin numero, pään numero ja sektorinumero

LBA-osoitusmenetelmässä tietovälineen tietolohkojen osoitteet määritetään käyttämällä loogista lineaarista osoitetta.

Optiset levyt

Optinen levy optinen levy) on yhteisnimitallennusväline, valmistettu levyjen muodossa, joista lukeminen suoritetaan käyttämälläoptinen säteily. Levy on yleensä litteä, sen pohja on valmistettu polykarbonaatti , jolle levitetään erityinen kerros, joka tallentaa tietoja. Sädettä käytetään yleensä tiedon lukemiseen laser , joka on suunnattu erityiselle kerrokselle ja heijastuu siitä. Kun säde heijastuu, sitä moduloivat pienet lovat (kuopat, alkaen Englanti kuoppa - reikä, syvennys, kuva 22) erityisellä kerroksella, joka perustuu näiden muutosten dekoodaukseen lukulaitteen toimesta, levylle tallennetut tiedot palautetaan. Levyllä olevat tiedot on kirjoitettu lomakkeeseen kierre polykarbonaattipohjaan suulakepuristetut ns. kuoppien (syvennysten) jäljet. Jokaisessa kaivossa on noin 100 nm syvyyteen ja 500 nm leveyteen. Kuopan pituus vaihtelee 850 nm:stä 3,5:eenµm . Kaivojen välisiä tiloja kutsutaan maaiksi. Kierteessä olevien telojen jako on 1,6 mikronia.

Kuva 22 - CD elektronimikroskoopin alla

Optisia levyjä on useita: CD, DVD, Blu-Ray jne. (Kuva 23).

CD-ROM CD-levyn lukumuisti) - tyyppi CD-levyjä niille kirjoitetuilla vain luku -tiedoilla. Levy oli alun perin suunniteltu tallentamaan äänitallenteita, mutta sitä muutettiin myöhemmin tallentamaan muita digitaalista dataa . Myöhemmin kehitettiin CD-ROM-pohjaisia levyjä, joissa oli sekä yksi- että useita uudelleenkirjoituksia ( CD-R ja CD-RW).

Kuva 23 – Optinen levyasema

CD-ROM-levyt ovat suosittu ja halvin jakelutapa.ohjelmisto, tietokonepelit, multimedia ja dataa. CD-ROM-levystä (ja myöhemmin DVD-ROM-levystä) tuli pääasiallinen tiedonsiirtoväline tietokoneita.

CD onpolykarbonaattisubstraatti 1,2 mm paksu, päällystetty ohuimmalla metallikerroksella ( alumiini, kulta, hopea jne.) ja suojaava lakkakerros, jolle yleensä levitetään graafinen esitys levyn sisällöstä. Substraatin läpi lukemisen periaate otettiin käyttöön, koska sen avulla on mahdollista hyvin yksinkertaisesti ja tehokkaasti suojata tietorakenne ja poistaa se levyn ulkopinnalta. Säteen halkaisija levyn ulkopinnalla on noin 0,7 mm, mikä kasvaamelunsietokykyjärjestelmät pölylle ja naarmuille. Lisäksi ulkopinnalla on 0,2 mm korkea rengasmainen ulkonema, jonka ansiosta tasaiselle pinnalle asetettu levy ei pääse koskettamaan tätä pintaa. Levyn keskellä on reikä, jonka halkaisija on 15 mm. Levyn paino ilman laatikkoa on noin 15,7 grammaa. Levyn paino tavallisessa laatikossa on noin 74 g.

CD-levyt ovat halkaisijaltaan 12 cm ja alun perin mahtuivat 650:een MB tiedot. Alkaen kuitenkin noin 2000 700 Mt:n levyt alkoivat yleistyä ja korvasivat 650 Mt:n levyn kokonaan. On myös mediaa, jonka kapasiteetti on 800 megatavua tai enemmän, mutta ne eivät välttämättä ole luettavissa joillakin CD-asemilla. On myös 8 cm:n levyjä, joihin mahtuu noin 140 tai 210 megatavua tietoa.

On vain luku -levyjä ("alumiinia"), CD-R - kertatallennukseen, CD-RW - useita äänityksiä varten. Kaksi viimeistä levytyyppiä on suunniteltu tallentamiseen erityisille polttoasemille.

CD-ROM-asemien jatkokehitys olivat levyt DVD-ROM.

DVD Digital Versatile Disc) - digitaalinen monikäyttöinen levy -tallennusväline, valmistettu levyn muodossa, ulkonäöltään samanlainen kuin CD Kuitenkin, sillä on kyky tallentaa suurempi määrä tietoa, koska käytetään laseria, jonka aallonpituus on lyhyempi kuin perinteisillä CD-levyillä.

Blu-ray Disc, BD (englanniksi blue ray disk) - muoto optinen media, jota käytetään digitaalisen tiedon tallentamiseen ja tallentamiseen, mukaan lukienteräväpiirtovideolisääntyneen tiheyden kanssa. Blu-ray-standardin on kehittänyt yhdessä konsortio B.D.A.

Blu-ray (kirjaimellisesti "blue-ray") on saanut nimensä sen käytöstä kirjoittamiseen ja lukemiseenlyhytaalto(405 nm ) "sininen" (teknisesti sinivioletti) laser . Yksikerroksinen Blu-ray-levy (BD) voi tallentaa 23.3/25/27 tai 33 GB , kaksikerroksiselle levylle mahtuu 46,6/50/54 tai 66 Gt.

SSD-asema

SSD-asema ( Englanti SSD, Solid State Drive, Solid State Disk) - haihtumaton, uudelleenkirjoitettavatietokoneen tallennuslaiteei liikkuvia mekaanisia osia. On tarpeen erottaa SSD-asemat, jotka perustuvat haihtuvien (RAM SSD) ja haihtumattomien ( NAND tai Flash SSD) -muisti.

RAM SSD-asemille, jotka on rakennettu haihtuvan muistin käyttöön (sama kuin henkilökohtaisten tietokoneiden RAM-muistissa), on ominaista erittäin nopea tiedon luku-, kirjoitus- ja haku. Niiden suurin haittapuoli on erittäin korkea hinta. Niitä käytetään pääasiassa suurten tietokantojen hallintajärjestelmien ja tehokkaiden grafiikkaasemien toiminnan nopeuttamiseen. Tällaiset asemat on yleensä varustettu paristoilla tietojen säästämiseksi virrankatkoksen sattuessa, ja kalliimmissa malleissa on varmuuskopiointi- ja/tai online-kopiointijärjestelmä.

Haihtumattomaan muistiin perustuvat NAND SSD -asemat ilmestyivät suhteellisen äskettäin, mutta paljon alhaisempien kustannustensa vuoksi ne alkoivat valloittaa markkinoita luottavaisesti. Viime aikoihin asti ne olivat huomattavasti huonompia kuin perinteiset asemat lukemisessa ja kirjoittamisessa, mutta kompensoivat tämän (etenkin lukemisen aikana) suurella tiedonhaun nopeudella (verrattavissa RAM-muistin nopeuteen). Flash-solidstate-asemia valmistetaan nyt perinteisiin verrattuna verrattavissa olevilla luku- ja kirjoitusnopeuksilla, ja malleja on kehitetty huomattavasti ne ylittäviksi. Niille on ominaista suhteellisen pieni koko ja alhainen virrankulutus. He ovat valloittaneet lähes kokonaan keskitason tietokantakiihdyttimien markkinat ja alkavat syrjäyttää perinteisiä levyjä mobiilisovelluksissa.

Edut verrattunaKovalevyt:

· vähemmän järjestelmän käynnistysaikaa;

· ei liikkuvia osia;

· suorituskyky: luku- ja kirjoitusnopeus jopa 270 MB/s;

· alhainen virrankulutus;

· liikkuvien osien ja jäähdytystuulettimien melun täydellinen puuttuminen;

· korkea mekaaninen kestävyys;

· laaja käyttölämpötila-alue;

· käytännöllisesti katsoen vakaa tiedostojen lukuaika niiden sijainnista tai pirstoutumisesta riippumatta;

· pieni koko ja paino.

Flash-muisti

Flash-muisti Flash-muisti) on eräänlainen puolijohdepuolijohdehaihtumaton uudelleenkirjoitettava muisti.

Se voidaan lukea niin monta kertaa kuin halutaan, mutta se voidaan kirjoittaa sellaiseen muistiin vain rajoitetun määrän kertoja (maksimi - noin miljoona jaksoa). Flash-muisti on yleinen ja kestää noin 100 tuhatta uudelleenkirjoitusjaksoa - paljon enemmän kuin se kestää levyke tai CD-RW.

Ei sisällä liikkuvia osia, joten toisin kuin Kovalevyt , luotettavampi ja kompaktimpi.

Pienen koon, alhaisten kustannusten ja alhaisen virrankulutuksensa ansiosta flash-muistia käytetään laajalti kannettavissa digitaalisissa laitteissa (kuva 24).

Kuva 24 – Flash-asemien tyypit

Flash-muisti tallentaa tiedot taulukkoonkelluva porttitransistorit, joita kutsutaan soluiksi. Perinteisissä laitteissa, joissa on yksitasoiset solut, kukin solu voi tallentaa vain yhden bitin. Jotkut uudet monitasoiset kennolaitteet voivat tallentaa enemmän kuin yhden bitin käyttämällä eri sähkövaraustasoja transistorin kelluvassa hilassa.

NOR-flash-muistityyppi perustuu NOR-elementtiin ( Englanti NOR), koska transistorissa Kelluvalla portilla alhainen hilajännite tarkoittaa yhtä.

Transistorissa on kaksi porttia : hallitseva ja kelluva. Jälkimmäinen on täysin eristetty ja pystyy säilyttämään elektroneja jopa 10 vuotta. Solussa on myös viemäri ja lähde. Jännitteellä ohjelmoitaessa syntyy sähkökenttä ohjausporttiin ja atunneliefekti. Jotkut elektronit tunneloituvat eristekerroksen läpi ja päätyvät kelluvalle portille, jonne ne jäävät. Kelluvan hilan varaus muuttaa tyhjennyslähdekanavan ja sen "leveyttä". johtavuus , jota käytetään luettaessa.

Ohjelmointi- ja lukukennojen virrankulutus on hyvin erilainen: flash-muistilaitteet kuluttavat melko paljon virtaa kirjoittaessaan, kun taas lukemisen aikana energiankulutus on alhainen.

Tietojen poistamiseksi ohjausporttiin kohdistetaan korkea negatiivinen jännite ja kelluvasta hilasta tulevat elektronit siirtyvät (tunneliin) lähteeseen.

NOR-arkkitehtuurissa jokainen transistori on kytkettävä yksittäiseen koskettimeen, mikä kasvattaa piirin kokoa. Tämä ongelma on ratkaistu NAND-arkkitehtuurilla.

NAND-tyyppi perustuu NAND-elementtiin ( Englanti NAND). Toimintaperiaate on sama, se eroaa NOR-tyypistä vain solujen ja niiden koskettimien sijoittelussa. Tämän seurauksena jokaiseen soluun ei enää tarvitse ottaa yksittäistä yhteyttä, joten NAND-sirun kokoa ja hintaa voidaan vähentää merkittävästi. Myös kirjoittaminen ja pyyhkiminen on nopeampaa. Tämä arkkitehtuuri ei kuitenkaan salli pääsyä mielivaltaiseen soluun.

NAND- ja NOR-arkkitehtuurit ovat nyt rinnakkain, eivätkä kilpaile keskenään, koska niitä käytetään tietojen tallennuksen eri alueilla.

Kannettavissa laitteissa käytetään useita erilaisia muistikortteja:

Compact Flash- CF-muistikortit ovat vanhin flash-muistikorttistandardi. Ensimmäisen CF-kortin valmisti SanDisk Corporation vuonna 1994. Useimmiten nykyään sitä käytetään ammattimaisissa valokuva- ja videolaitteissa, koska sen koon (43 × 36 × 3,3 mm) vuoksi Compact Flash -korttien laajennuspaikka on fyysisesti vaikea sijoittaa matkapuhelimiin tai MP3-soittimiin.

Multimediakortti. MMC-muotoinen kortti on kooltaan pieni - 24x32x1,4 mm. SanDiskin ja Siemensin yhdessä kehittämä. MMC sisältää muistiohjaimen ja on erittäin yhteensopiva useiden laitteiden kanssa. Useimmissa tapauksissa MMC-kortteja tukevat laitteet, joissa on SD-paikka.

MMCmicro - miniatyyri muistikortti mobiililaitteille, mitat 14x12x1,1 mm. Yhteensopivuuden varmistamiseksi standardin MMC-paikan kanssa on käytettävä sovitinta.

SD Kortti(Secure Digital Card on MMC-standardin jatkokehitys. SD-kortit ovat kooltaan ja ominaisuuksiltaan hyvin samanlaisia kuin MMC, vain hieman paksumpia (32x24x2,1 mm). Suurin ero MMC:hen on tekijänoikeussuojaustekniikka: kortissa on salaussuojaus luvatonta kopiointia vastaan, parempi tiedonsuoja vahingossa tapahtuvalta poistamiselta tai tuhoutumiselta sekä mekaaninen kirjoitussuojakytkin.

SDHC(SD High Capacity): Vanhat SD-kortit (SD 1.0, SD 1.1) ja uudet SDHC (SD 2.0) (SD High Capacity) -kortit ja niiden lukijat eroavat toisistaan enimmäistallennuskapasiteetin rajoituksissa, SD:lle 4 Gt ja 32 Gt:lle SD High Capacity (High Capacity). SDHC-lukijat ovat taaksepäin yhteensopivia SD:n kanssa, mikä tarkoittaa, että SD-kortti luetaan ongelmitta SDHC-lukijassa, mutta SDHC-korttia ei lueta ollenkaan SD-laitteessa. Molemmat vaihtoehdot voidaan esittää missä tahansa kolmesta fyysisestä koosta (standardi, mini ja mikro).

MiniSD(Mini Secure Digital Card): Secure Digital eroaa tavallisista korteista pienemmillä mitoillaan, 21,5 × 20 × 1,4 mm. Kortin toiminnan varmistamiseksi laitteissa, joissa on tavallinen SD-korttipaikka, käytetään sovitinta.

MicroSD(Micro Secure Digital Card): ovat tällä hetkellä pienikokoisimmat irrotettavat flash-muistilaitteet (11x15x1 mm). Niitä käytetään ensisijaisesti matkapuhelimissa, kommunikaattoreissa jne., koska ne voivat kompaktinsa ansiosta laajentaa merkittävästi laitteen muistia sen kokoa lisäämättä.

Memory Stick Duo: tämä muististandardi on yrityksen kehittämä ja tukema Sony . Kotelo on melko kestävä. Tällä hetkellä tämä on kallein muisto kaikista esitetyistä. Memory Stick Duo on kehitetty saman Sonyn laajalti käytetyn Memory Stick -standardin pohjalta, ja se erottuu pienistä mitoistaan (20x31x1,6 mm).

Memory Stick Micro(M2): Tämä muoto kilpailee microSD-formaatilla (samankaltainen koko), säilyttäen samalla Sonyn muistikorttien edut.

xD-Picture Card: käytetään yritysten digitaalikameroissa Olympus, Fujifilm ja jotkut muut.

ROM-tyypit

ROM tarkoittaa vain lukumuistia, joka tarjoaa haihtumattoman tiedon tallennuksen mille tahansa fyysiselle tietovälineelle. Tietojen tallennustavan perusteella ROM voidaan jakaa kolmeen tyyppiin:

1. ROM-levyt, jotka perustuvat tiedon tallennuksen magneettiseen periaatteeseen.

Näiden laitteiden toimintaperiaate perustuu ferromagneetin osien magnetointivektorin suunnan muuttamiseen vaihtuvan magneettikentän vaikutuksesta tallennetun tiedon bittien arvojen mukaisesti.

Ferromagneetti on aine, joka kykenee magnetoitumaan tietyn kynnyksen (Curie-pisteen) alapuolella ilman ulkoista magneettikenttää.

Tällaisissa laitteissa tallennettujen tietojen lukeminen perustuu sähkömagneettisen induktion tai magnetoresistiivisen vaikutuksen vaikutukseen. Tämä periaate toteutetaan laitteissa, joissa on liikkuvaa mediaa levyn tai nauhan muodossa.

Sähkömagneettinen induktio on sähkövirran syntymisen vaikutus suljetussa piirissä, kun sen läpi kulkeva magneettivuo muuttuu.

Magnetoresistiivinen vaikutus perustuu kiinteän johtimen sähkövastuksen muutokseen ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta.

Tämän tyypin tärkein etu on tallennetun tiedon suuri määrä ja alhainen hinta tallennetun tiedon yksikköä kohti. Suurin haittapuoli on liikkuvien osien läsnäolo, suuret mitat, alhainen luotettavuus ja herkkyys ulkoisille vaikutuksille (värinä, isku, liike jne.)

2. ROM-levyt, jotka perustuvat tiedon tallennusperiaatteeseen.

Näiden laitteiden toimintaperiaate perustuu median osan optisten ominaisuuksien muuttamiseen, esimerkiksi muuttamalla läpinäkyvyys- tai heijastusastetta. Esimerkki tiedon tallennusperiaatteeseen perustuvasta ROM-levystä on CD-, DVD- ja BluRay-levyt.

Tämän tyyppisten ROM-levyjen tärkein etu on tietovälineen alhaiset kustannukset, helppo kuljettaa ja replikointimahdollisuus. Haitat - alhainen luku-/kirjoitusnopeus, rajoitettu määrä uudelleenkirjoituksia, lukulaitteen tarve.

3. ROM-levyt, jotka perustuvat tiedon tallennuksen sähköiseen periaatteeseen.

Näiden laitteiden toimintaperiaate perustuu puolijohderakenteiden kynnysvaikutuksiin - kykyyn tallentaa ja tallentaa varauksen läsnäolo eristetyllä alueella.

Tätä periaatetta käytetään puolijohdemuistissa - muistissa, joka ei vaadi liikkuvien osien käyttöä tietojen lukemiseen/kirjoittamiseen. Esimerkki ROM-muistista, joka perustuu tietojen tallennuksen sähköiseen periaatteeseen, on flash-muisti.

Tämän tyyppisten ROM-levyjen tärkein etu on suuri luku-/kirjoitusnopeus, kompakti, luotettavuus ja tehokkuus. Haitat - rajoitettu määrä uudelleenkirjoituksia.

Tällä hetkellä muita, "eksoottisia" pysyvän muistin tyyppejä on olemassa tai ne ovat kehitysvaiheessa, kuten:

Magneetti-optinen muisti– muisti, jossa yhdistyvät optisen ja magneettisen tallennuksen ominaisuudet. Kirjoittaminen tällaiselle levylle tapahtuu kuumentamalla kenno laserilla noin 200 o C:n lämpötilaan. Kuumennettu kenno menettää magneettisen varauksensa. Seuraavaksi kennoa voidaan jäähdyttää, mikä tarkoittaa, että kennoon kirjoitetaan looginen nolla tai ladataan magneettipäällä, mikä tarkoittaa, että kennoon kirjoitetaan looginen nolla.

Jäähdytyksen jälkeen kennon magneettista varausta ei voi muuttaa. Lukeminen suoritetaan alhaisemman intensiteetin lasersäteellä. Jos kennoissa on magneettinen varaus, lasersäde polarisoituu ja lukija määrittää, onko lasersäde polarisoitunut. Jäähdytyksen aikana tapahtuvan magneettivarauksen "kiinnittymisestä" johtuen magneettis-optisilla on korkea tiedontallennusvarmuus ja teoreettisesti niiden tallennustiheys voi olla suurempi kuin ROM perustuen vain tiedon tallennuksen magneettiseen periaatteeseen. Ne eivät kuitenkaan voi korvata "kiintolevyjä" johtuen erittäin alhaisesta tallennusnopeudesta, joka johtuu kennojen suuren lämmityksen tarpeesta.

Magneettis-optista muistia ei käytetä laajalti, ja sitä käytetään erittäin harvoin.

Molekyylimuisti– atoperustuva muisti, jonka avulla voidaan poistaa tai lisätä molekyyleihin yksittäisiä atomeja, joiden läsnäolo voidaan sitten lukea erityisillä herkillä päillä. Nanochip esitteli tämän tekniikan vuoden 1999 puolivälissä, ja se teki teoriassa mahdolliseksi saavuttaa noin 40 Gbit/cm 2 pakkaustiheyden, joka on kymmeniä kertoja suurempi kuin olemassa olevat "kiintolevyjen" sarjanäytteet, mutta liian alhainen tallennus teknologian nopeus ja luotettavuus eivät salli meidän puhua molekyylimuistin käytännön käytöstä lähitulevaisuudessa.

Holografinen muisti– eroaa olemassa olevista yleisimmistä pysyvistä muistityypeistä, jotka käyttävät tallentamiseen yhtä tai kahta pintakerrosta, sillä, että ne pystyvät tallentamaan tietoja "koko" muistitilavuuden yli käyttämällä erilaisia laserkulmia. Todennäköisin tämän tyyppisen muistin käyttö on optiseen tiedontallennukseen perustuvassa ROMissa, jossa useilla tietokerroksilla varustetut optiset levyt eivät ole enää uutuus.

On olemassa muitakin, hyvin eksoottisia pysyvän muistin tyyppejä, mutta laboratorio-olosuhteissakin ne tasapainoilevat tieteiskirjallisuuden partaalla, joten en mainitse niitä, jäämme odottamaan ja katsomaan.

Lukumuisti (ROM) - haihtumaton muisti, jota käytetään joukon muuttumattomien tietojen tallentamiseen.

Pysyvät muistit on suunniteltu tallentamaan tietoja, jotka pysyvät muuttumattomina koko laitteen toiminnan ajan. Tämä tieto ei katoa, kun syöttöjännite poistetaan.

Siksi vain tiedon lukutapa on mahdollista ROMissa, eikä lukemiseen liity sen tuhoamista.

ROM-luokka ei ole homogeeninen ja, kuten aiemmin todettiin, voidaan jakaa useisiin itsenäisiin alaluokkiin. Kaikki nämä alaluokat käyttävät kuitenkin samaa tiedon esittämisperiaatetta. ROM-muistissa oleva informaatio esitetään osoitteen (A) ja tietoväylien välisen yhteyden olemassaolon tai puuttumisen muodossa. Tässä mielessä ROM:n EZE on samanlainen kuin dynaamisen RAM:n EZE, jossa muistikondensaattori Cn on joko oikosuljettu tai suljettu pois piiristä.

2. ROM:n kehityksen historiallinen kronologia. ROM-tekniikat, jotka perustuvat sen sisällön tallennus-/uudelleenkirjoitusperiaatteeseen: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flashROM. Esitä näiden tekniikoiden ominaisuudet ja piirustukset, joissa näkyy solujen rakenne.

Hyvin usein erilaisissa sovelluksissa on tarpeen tallentaa tietoja, jotka eivät muutu laitteen toiminnan aikana. Tämä on tietoa, kuten ohjelmia mikro-ohjaimissa, käynnistyslatauksissa ja tietokoneiden BIOSissa, signaaliprosessorien digitaalisten suodatinkertoimien taulukoita. Lähes aina näitä tietoja ei vaadita samanaikaisesti, joten yksinkertaisimmat pysyvän tiedon tallentamisen laitteet voidaan rakentaa multipleksereille. Tällaisen pysyvän tallennuslaitteen kaavio on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. Multiplekseriin perustuva vain lukumuistipiiri.

Tässä piirissä on rakennettu vain lukumuistilaite, jossa on kahdeksan yksibitistä solua. Tietyn bitin tallentaminen yksinumeroiseen soluun tehdään juottamalla johto virtalähteeseen (kirjoittamalla yksi) tai sulkemalla johto koteloon (kirjoittamalla nolla). Piirikaavioissa tällainen laite on merkitty kuvan 2 mukaisesti.

Kuva 2. Pysyvän tallennuslaitteen nimitys piirikaavioissa.

ROM-muistisolun kapasiteetin lisäämiseksi nämä mikropiirit voidaan kytkeä rinnakkain (lähdöt ja tallennettu tieto pysyvät luonnollisesti itsenäisinä). Yksibittisten ROM-levyjen rinnakkaiskytkentäkaavio on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Monibittinen ROM-piirikaavio.

Todellisissa ROM-levyissä tiedot tallennetaan käyttämällä viimeistä sirutuotannon toimintoa - metallointia. Metallisointi suoritetaan maskin avulla, minkä vuoksi tällaisia ROM-levyjä kutsutaan maski-ROM-levyjä. Toinen ero todellisten mikropiirien ja edellä esitetyn yksinkertaistetun mallin välillä on demultiplekserin käyttö multiplekserin lisäksi. Tämä ratkaisu mahdollistaa yksiulotteisen tallennusrakenteen muuttamisen moniulotteiseksi ja siten pienentää merkittävästi ROM-piirin toimintaan tarvittavan dekooderipiirin määrää. Tätä tilannetta havainnollistaa seuraava kuva:

Kuva 4. Kaavio peitetystä vain lukumuistilaitteesta.

Mask ROM:it on kuvattu piirikaavioissa, kuten kuvassa 5. Tämän sirun muistisolujen osoitteet syötetään nastoihin A0 ... A9. Siru valitaan CS-signaalin perusteella. Tämän signaalin avulla voit lisätä ROM-muistin äänenvoimakkuutta (esimerkki CS-signaalin käytöstä on annettu RAM-keskustelussa). Mikropiiri luetaan RD-signaalin avulla.

Kuva 5. Peitetyn lukumuistilaitteen nimitys piirikaavioissa.

Maskin ROM:in ohjelmointi tehdään valmistajan tehtaalla, mikä on erittäin hankalaa pienille ja keskisuurille tuotantoerille, laitteen kehitysvaiheesta puhumattakaan. Luonnollisesti laajamittaista tuotantoa varten maski-ROM-levyt ovat halvin ROM-tyyppi, ja siksi niitä käytetään tällä hetkellä laajalti. Pienille ja keskisuurille radiolaitteiden tuotantosarjoille on kehitetty mikropiirejä, jotka voidaan ohjelmoida erikoislaitteisiin - ohjelmoijiin. Näissä siruissa johtimien pysyvä yhteys muistimatriisissa on korvattu monikiteisestä piistä valmistetuilla sulavilla linkeillä. Mikropiirin valmistuksen aikana tehdään kaikki jumpperit, mikä vastaa loogisten yksiköiden kirjoittamista kaikkiin muistisoluihin. Ohjelmoinnin aikana mikropiirin tehonastoihin ja lähtöihin syötetään lisätehoa. Tässä tapauksessa, jos syöttöjännite (looginen yksikkö) syötetään mikropiirin lähtöön, hyppyjohtimen läpi ei kulje virtaa ja hyppyjohdin pysyy ehjänä. Jos mikropiirin lähtöön (kytketty koteloon) syötetään matala jännitetaso, hyppyjohtimen läpi kulkee virta, joka haihduttaa tämän hyppyjohdon ja kun tiedot myöhemmin luetaan tästä kennosta, looginen nolla lukea.

Tällaisia mikropiirejä kutsutaan ohjelmoitava ROM (PROM) ja on kuvattu piirikaavioissa, kuten kuvassa 6. Esimerkkinä voimme nimetä mikropiirit 155PE3, 556RT4, 556RT8 ja muut.

Kuva 6. Ohjelmoitavan vain lukumuistin nimitys piirikaavioissa.

Ohjelmoitavat ROM-levyt ovat osoittautuneet erittäin käteviksi pienissä ja keskisuurissa tuotantoissa. Radioelektronisia laitteita kehitettäessä on kuitenkin usein tarpeen muuttaa ROM-muistiin tallennettua ohjelmaa. Tässä tapauksessa EPROMia ei voi käyttää uudelleen, joten kun ROM on kirjoitettu muistiin, jos siinä on virhe tai väliohjelma, se täytyy heittää pois, mikä luonnollisesti nostaa laitteistokehityksen kustannuksia. Tämän epäkohdan poistamiseksi kehitettiin toisen tyyppinen ROM, joka voidaan pyyhkiä ja ohjelmoida uudelleen.

UV-pyyhittävä ROM on rakennettu muistisoluille rakennetun tallennusmatriisin pohjalta, jonka sisäinen rakenne on esitetty seuraavassa kuvassa:

Kuva 7. UV- ja sähköisesti pyyhittävä ROM-muistikenno.

Kenno on MOS-transistori, jonka portti on valmistettu monikiteisestä piistä. Sitten mikropiirin valmistusprosessin aikana tämä portti hapetetaan ja sen seurauksena se ympäröi piioksidia - eristettä, jolla on erinomaiset eristysominaisuudet. Kuvatussa solussa, kun ROM on tyhjennetty kokonaan, kelluvassa hilassa ei ole varausta, ja siksi transistori ei johda virtaa. Mikropiiriä ohjelmoitaessa johdetaan korkea jännite kelluvan hilan yläpuolella olevaan toiseen hilaan ja kelluvaan hilaan indusoidaan varauksia tunneliilmiön vuoksi. Kun kelluvan hilan ohjelmointijännite on poistettu, indusoitu varaus jää jäljelle ja siten transistori jää johtavaan tilaan. Kelluvan portin varaus voidaan säilyttää vuosikymmeniä.

Vain lukumuistilaitteen rakennekaavio ei eroa aiemmin kuvatusta maski-ROM:ista. Ainoa asia, jota käytetään hyppyjohtimen sijasta, on yllä kuvattu solu. Uudelleenohjelmoitavissa ROM-levyissä aiemmin tallennetut tiedot poistetaan ultraviolettisäteilyn avulla. Jotta tämä valo pääsisi vapaasti puolijohdekiteeseen, sirun runkoon on rakennettu kvartsilasi-ikkuna.

Kun mikropiiriä säteilytetään, piioksidin eristävät ominaisuudet menetetään ja kelluvasta hilasta kertynyt varaus virtaa puolijohteen tilavuuteen ja muistikennon transistori menee pois päältä. Mikropiirin tyhjennysaika vaihtelee 10 - 30 minuutin välillä.

Mikropiirien kirjoitus-poistojaksojen määrä vaihtelee 10 - 100 kertaa, minkä jälkeen mikropiiri epäonnistuu. Tämä johtuu ultraviolettisäteilyn haitallisista vaikutuksista. Esimerkkinä tällaisista mikropiireistä voidaan mainita venäläisen tuotannon 573-sarjan mikropiirit, ulkomaisen tuotannon 27cXXX-sarjan mikropiirit. Nämä sirut tallentavat useimmiten BIOS-ohjelmia yleiskäyttöisiä tietokoneita varten. Flashable ROM-levyt on kuvattu piirikaavioissa kuvan 8 mukaisesti.

Kuva 8. Uudelleenohjelmoitavan vain lukumuistilaitteen nimitys piirikaavioissa.

Joten kvartsiikkunalla varustetut kotelot ovat erittäin kalliita, samoin kuin pieni määrä kirjoitus-poistojaksoja, mikä johti etsimään tapoja poistaa tietoja EPROMista sähköisesti. Tällä tiellä oli monia vaikeuksia, jotka on nyt käytännössä ratkaistu. Nykyään mikropiirit, joissa on sähköinen tietojen poisto, ovat melko yleisiä. Tallennuskennoina ne käyttävät samoja soluja kuin ROMissa, mutta ne pyyhkiytyvät sähköpotentiaalin takia, joten näiden mikropiirien kirjoitus-pyyhkimisjaksojen määrä on 1 000 000 kertaa. Tällaisten mikropiirien muistisolun tyhjennysaika lyhenee 10 ms:iin. Tällaisten mikropiirien ohjauspiiri osoittautui monimutkaiseksi, joten näiden mikropiirien kehittämiseen on syntynyt kaksi suuntaa:

2. FLASH ROM

Sähköisesti pyyhittävät PROMit ovat kalliimpia ja tilavuudeltaan pienempiä, mutta niiden avulla voit kirjoittaa jokaisen muistisolun uudelleen erikseen. Tämän seurauksena näillä mikropiireillä on maksimimäärä kirjoitus-poistojaksoja. Sähköisesti pyyhittävän ROM:in käyttöalue on sellaisten tietojen tallennus, joita ei pidä poistaa, kun virta katkaistaan. Tällaisia mikropiirejä ovat kotimaiset mikropiirit 573РР3, 558РР ja ulkomaiset 28cXX-sarjan mikropiirit. Sähköisesti pyyhittävät ROM-levyt on merkitty kaavioissa kuvan 9 mukaisesti.

Kuva 9. Sähköisesti pyyhittävän lukumuistilaitteen nimitys piirikaavioissa.

Viime aikoina on ollut taipumus pienentää EEPROMin kokoa vähentämällä mikropiirien ulkoisten haarojen määrää. Tätä varten osoite ja tiedot siirretään sirulle ja sirulle sarjaportin kautta. Tässä tapauksessa käytetään kahden tyyppisiä sarjaportteja - SPI-porttia ja I2C-porttia (mikropiirit 93cXX ja 24cXX-sarja). Ulkomainen sarja 24cXX vastaa kotimaista mikropiirien sarjaa 558PPX.

FLASH - ROMit eroavat EEPROMeista siinä, että pyyhkimistä ei suoriteta jokaiselle solulle erikseen, vaan koko mikropiirille kokonaisuutena tai tämän mikropiirin muistimatriisin lohkolle, kuten tehtiin EEPROMissa.

Kuva 10. FLASH-muistin nimitys piirikaavioissa.

Kun käytät pysyvää tallennuslaitetta, sinun on ensin asetettava osoiteväylän muistisolun osoite ja suoritettava sitten lukutoiminto sirusta. Tämä ajoituskaavio on esitetty kuvassa 11.

Kuva 11. Ajoituskaavio tietojen lukemiseen ROM-muistista.

Kuvassa 11 nuolet osoittavat järjestyksen, jossa ohjaussignaalit tulee generoida. Tässä kuvassa RD on lukusignaali, A on solun osoitteenvalintasignaalit (koska osoiteväylän yksittäiset bitit voivat saada eri arvoja, näytetään siirtymäpolut sekä ykkös- että nollatilaan), D on luetut lähtötiedot. valitusta ROM-solusta.

· ROM- (Englanti) lukumuisti, vain lukumuisti), maskin ROM, on valmistettu tehdasmenetelmällä. Tallennettuja tietoja ei ole mahdollista muuttaa tulevaisuudessa.

· TANSSIAISET- (Englanti) ohjelmoitava lukumuisti, ohjelmoitava ROM (TANSSIAISET)) - ROM, kun käyttäjä on "vilkkunut".

· EPROM- (Englanti) pyyhittävä ohjelmoitava lukumuisti, uudelleenohjelmoitava/uudelleenohjelmoitava ROM (EPROM/RPZU)). Esimerkiksi K537RF1-sirun sisältö pyyhittiin ultraviolettilampun avulla. Jotta ultraviolettisäteet pääsisivät kristalleen, mikropiirin kotelossa oli kvartsilasilla varustettu ikkuna.

· EEPROM- (Englanti) sähköisesti pyyhittävä ohjelmoitava lukumuisti, sähköisesti pyyhittävä, uudelleenohjelmoitava ROM). Tämän tyyppinen muisti voidaan tyhjentää ja täyttää tiedoilla useita kymmeniä tuhansia kertoja. Käytetään puolijohde-asemissa. Yksi EEPROM-tyyppi on Flash-muisti(Englanti) Flash-muisti).

· flashROM - (englanniksi) flash-vain lukumuisti) on eräänlainen sähköisesti uudelleenohjelmoitava puolijohdemuistitekniikka (EEPROM). Samaa sanaa käytetään elektroniikkapiireissä osoittamaan teknologisesti täydellisiä ratkaisuja pysyville tallennuslaitteille mikropiirien muodossa, jotka perustuvat tähän puolijohdetekniikkaan. Jokapäiväisessä elämässä tämä lause liittyy laajaan luokkaan solid-state-tietojen tallennuslaitteita.

| Vain lukumuisti (ROM)

Intel 1702 EPROM-siru UV-poistolla
Vain lukumuisti (ROM)- haihtumaton muisti, jota käytetään joukon muuttumattomia tietoja tallentamiseen.

Historialliset ROM-tyypit

Vain luku -muistilaitteet alkoivat löytää sovellusta teknologiassa kauan ennen tietokoneiden ja elektronisten laitteiden tuloa. Erityisesti yksi ensimmäisistä ROM-tyypeistä oli nokkarulla, jota käytettiin piippuuruissa, musiikkilaatikoissa ja kelloissa.

Elektronisen tekniikan ja tietokoneiden kehittyessä nopeiden ROM-levyjen tarve syntyi. Tyhjiöelektroniikan aikakaudella ROM-levyjä käytettiin potentiaaliskooppien, monoskooppien ja sädelamppujen perusteella. Transistoreihin perustuvissa tietokoneissa pistokematriiseja käytettiin laajalti pienikapasiteettisina ROM-levyinä. Jos oli tarpeen tallentaa suuria tietomääriä (ensimmäisen sukupolven tietokoneille - useita kymmeniä kilotavuja), käytettiin ferriittirenkaisiin perustuvia ROM-levyjä (niitä ei pidä sekoittaa samantyyppisiin RAM-muistiin). Tämän tyyppisistä ROM-levyistä on peräisin termi "laiteohjelmisto" - solun looginen tila asetettiin rengasta ympäröivän langan käämityssuunnan mukaan. Koska ohut lanka piti vetää ferriittirenkaiden ketjun läpi, tämän toimenpiteen suorittamiseen käytettiin ompeluneuloja muistuttavia metallineuloja. Ja itse ROM-muistin täyttäminen tiedoilla muistutti ompeluprosessia.

Miten ROM toimii? Nykyaikaiset ROM-tyypit

Hyvin usein erilaisissa sovelluksissa on tarpeen tallentaa tietoja, jotka eivät muutu laitteen toiminnan aikana. Näitä tietoja ovat esimerkiksi ohjelmat mikro-ohjaimissa, käynnistyslataimet ja tietokoneiden BIOS, signaaliprosessorien digitaalisten suodatinkertoimien taulukot. Lähes aina näitä tietoja ei vaadita samanaikaisesti, joten yksinkertaisimmat pysyvän tiedon tallentamisen laitteet voidaan rakentaa multipleksereille. Tällaisen pysyvän tallennuslaitteen kaavio on esitetty seuraavassa kuvassa

Multiplekseriin perustuva vain lukumuistipiiri
Tässä piirissä on rakennettu vain lukumuistilaite, jossa on kahdeksan yksibitistä solua. Tietyn bitin tallentaminen yksinumeroiseen soluun tehdään juottamalla johto virtalähteeseen (kirjoittamalla yksi) tai sulkemalla johto koteloon (kirjoittamalla nolla). Piirikaavioissa tällainen laite on merkitty kuvan mukaisesti

Pysyvän tallennuslaitteen merkintä piirikaavioissa
ROM-muistisolun kapasiteetin lisäämiseksi nämä mikropiirit voidaan kytkeä rinnakkain (lähdöt ja tallennettu tieto pysyvät luonnollisesti itsenäisinä). Yksibittisten ROM-levyjen rinnakkaiskytkentäkaavio on esitetty seuraavassa kuvassa

Monibittinen ROM-piiri
Todellisissa ROM-levyissä tiedot tallennetaan käyttämällä viimeistä sirutuotannon toimintoa - metallointia. Metallisointi suoritetaan maskin avulla, minkä vuoksi tällaisia ROM-levyjä kutsutaan maski-ROM-levyjä. Toinen ero todellisten mikropiirien ja edellä esitetyn yksinkertaistetun mallin välillä on demultiplekserin käyttö multiplekserin lisäksi. Tämä ratkaisu mahdollistaa yksiulotteisen tallennusrakenteen muuttamisen moniulotteiseksi ja siten pienentää merkittävästi ROM-piirin toimintaan tarvittavan dekooderipiirin määrää. Tätä tilannetta havainnollistaa seuraava kuva:

Peitä vain luku -muistipiiri
Mask-ROM-levyt on kuvattu piirikaavioissa kuvan osoittamalla tavalla. Tämän sirun muistisolujen osoitteet syötetään nastoihin A0 ... A9. Siru valitaan CS-signaalin perusteella. Tämän signaalin avulla voit lisätä ROM-muistin äänenvoimakkuutta (esimerkki CS-signaalin käytöstä on annettu RAM-keskustelussa). Mikropiiri luetaan RD-signaalin avulla.

Tällaisia mikropiirejä kutsutaan ohjelmoitava ROM (PROM) ja ne on kuvattu piirikaavioissa kuvan osoittamalla tavalla. Esimerkkinä voimme nimetä mikropiirit 155PE3, 556PT4, 556PT8 ja muut.

Ohjelmoitavan vain lukumuistin merkintä piirikaavioissa
Ohjelmoitavat ROM-levyt ovat osoittautuneet erittäin käteviksi pienissä ja keskisuurissa tuotantoissa. Radioelektronisia laitteita kehitettäessä on kuitenkin usein tarpeen muuttaa ROM-muistiin tallennettua ohjelmaa. Tässä tapauksessa EPROMia ei voi käyttää uudelleen, joten kun ROM on kirjoitettu muistiin, jos siinä on virhe tai väliohjelma, se täytyy heittää pois, mikä luonnollisesti nostaa laitteistokehityksen kustannuksia. Tämän epäkohdan poistamiseksi kehitettiin toisen tyyppinen ROM, joka voidaan pyyhkiä ja ohjelmoida uudelleen.

UV-pyyhittävä ROM on rakennettu muistisoluille rakennetun tallennusmatriisin pohjalta, jonka sisäinen rakenne on esitetty seuraavassa kuvassa:

UV- ja sähköisesti pyyhittävä ROM-muistikenno
Kenno on MOS-transistori, jonka portti on valmistettu monikiteisestä piistä. Sitten mikropiirin valmistusprosessin aikana tämä portti hapetetaan ja sen seurauksena se ympäröi piioksidia - eristettä, jolla on erinomaiset eristysominaisuudet. Kuvatussa solussa, kun ROM on tyhjennetty kokonaan, kelluvassa hilassa ei ole varausta, ja siksi transistori ei johda virtaa. Mikropiiriä ohjelmoitaessa johdetaan korkea jännite kelluvan hilan yläpuolella olevaan toiseen hilaan ja kelluvaan hilaan indusoidaan varauksia tunneliilmiön vuoksi. Kun kelluvan hilan ohjelmointijännite on poistettu, indusoitu varaus jää jäljelle ja siten transistori jää johtavaan tilaan. Kelluvan portin varaus voidaan säilyttää vuosikymmeniä.

Mikropiirien kirjoitus-poistojaksojen määrä vaihtelee 10 - 100 kertaa, minkä jälkeen mikropiiri epäonnistuu. Tämä johtuu ultraviolettisäteilyn haitallisista vaikutuksista. Esimerkkinä tällaisista mikropiireistä voidaan mainita venäläisen tuotannon 573-sarjan mikropiirit, ulkomaisen tuotannon 27cXXX-sarjan mikropiirit. Nämä sirut tallentavat useimmiten BIOS-ohjelmia yleiskäyttöisiä tietokoneita varten. Uudelleenohjelmoitavat ROM-levyt on kuvattu piirikaavioissa kuvan osoittamalla tavalla

Uudelleenohjelmoitavan vain lukumuistilaitteen nimitys piirikaavioissa
Joten kvartsiikkunalla varustetut kotelot ovat erittäin kalliita, samoin kuin pieni määrä kirjoitus-poistojaksoja, mikä johti etsimään tapoja poistaa tietoja EPROMista sähköisesti. Tällä tiellä oli monia vaikeuksia, jotka on nyt käytännössä ratkaistu. Nykyään mikropiirit, joissa on sähköinen tietojen poisto, ovat melko yleisiä. Tallennuskennoina ne käyttävät samoja soluja kuin ROMissa, mutta ne pyyhkiytyvät sähköpotentiaalin takia, joten näiden mikropiirien kirjoitus-pyyhkimisjaksojen määrä on 1 000 000 kertaa. Tällaisten mikropiirien muistisolun tyhjennysaika lyhenee 10 ms:iin. Tällaisten mikropiirien ohjauspiiri osoittautui monimutkaiseksi, joten näiden mikropiirien kehittämiseen on syntynyt kaksi suuntaa:

1. -> EEPROM
2. -> FLASH – ROM

Sähköisesti pyyhittävän lukumuistin nimitys piirikaavioissa
Viime aikoina on ollut taipumus pienentää EEPROMin kokoa vähentämällä mikropiirien ulkoisten haarojen määrää. Tätä varten osoite ja tiedot siirretään sirulle ja sirulle sarjaportin kautta. Tässä tapauksessa käytetään kahden tyyppisiä sarjaportteja - SPI-porttia ja I2C-porttia (mikropiirit 93cXX ja 24cXX-sarja). Ulkomainen sarja 24cXX vastaa kotimaista mikropiirien sarjaa 558PPX.

Kun käytät pysyvää tallennuslaitetta, sinun on ensin asetettava osoiteväylän muistisolun osoite ja suoritettava sitten lukutoiminto sirusta. Tämä ajoituskaavio on esitetty kuvassa

FLASH-muistin nimitys piirikaavioissa
Kuvan nuolet osoittavat järjestyksen, jossa ohjaussignaalit tulee generoida. Tässä kuvassa RD on lukusignaali, A on solun osoitteenvalintasignaalit (koska osoiteväylän yksittäiset bitit voivat saada eri arvoja, näytetään siirtymäpolut sekä ykkös- että nollatilaan), D on luetut lähtötiedot. valitusta ROM-solusta.