Alleen-lezen opslagapparaten (ROM). Soorten ROM De belangrijkste functies van ROM zijn

Alle alleen-lezen geheugenapparaten (ROM) kunnen in de volgende groepen worden verdeeld:

● programmeerbaar bij fabricage (aangeduid als ROM of ROM);

● met eenmalige programmering, waardoor de gebruiker de toestand van de geheugenmatrix eenmalig elektrisch kan wijzigen volgens een bepaald programma (aangeduid als PROM of PROM);

● herprogrammeerbaar (herprogrammeerbaar), met de mogelijkheid van meervoudige elektrische herprogrammering, met elektrische of ultraviolette verwijdering van informatie (ook wel RPROM of RPROM genoemd).

Om de mogelijkheid te bieden om uitgangen te combineren bij het uitbreiden van het geheugen, hebben alle ROM's driestatusuitgangen of open collectoruitgangen.

(xtypo_quote) In EEPROM is de schijf gebouwd op opslagcellen met smeltbare verbindingen gemaakt van nichroom of andere vuurvaste materialen. Het opnameproces bestaat uit het selectief uitbranden van smeltbare verbindingen. (/xtypo_quote)
Bij ROM worden opslagcellen gebouwd op basis van MOS-technologieën. Er wordt gebruik gemaakt van verschillende fysische verschijnselen van ladingsopslag op de grens tussen twee verschillende diëlektrische media of een geleidend en diëlektrisch medium.

In het eerste geval bestaat het diëlektricum onder de poort van de MOS-transistor uit twee lagen: siliciumnitride en siliciumdioxide (SiN 4 - SiO 2). Er werd ontdekt dat in de complexe SiN 4 - SiO 2-structuur, wanneer de elektrische spanning verandert, er ladingshysteresis optreedt op het grensvlak tussen de twee lagen, wat het mogelijk maakt geheugencellen te creëren.

In het tweede geval is de basis van de geheugencel een lawine-injectie MOSFET-transistor met een zwevende poort (AFL MOS). De vereenvoudigde structuur van een dergelijke transistor wordt getoond in Fig. 3,77.
In een lawine-injectietransistor met een zwevende poort treedt bij een voldoende hoge afvoerspanning een omkeerbare lawine-doorslag van het diëlektricum op, en worden ladingsdragers in het zwevende poortgebied geïnjecteerd. Omdat de zwevende poort omgeven is door een diëlektricum, is de lekstroom klein en is de informatieopslag gedurende een lange periode (tientallen jaren) verzekerd. Wanneer er spanning op de hoofdpoort wordt gezet, wordt de lading opgelost als gevolg van het tunneleffect, d.w.z. informatie wissen.

Hier volgen enkele kenmerken van de ROM (Tabel 3.1).

De industrie produceert een groot aantal ROM-chips. Laten we als voorbeeld twee ROM-chips nemen (Fig. 3.78).

In de diagrammen worden de volgende aanduidingen gebruikt: A i - adresingangen; D i — informatie-uitgangen; CS – chipselectie; CE - uitreistoestemming.

De K573RF5-chip is een herprogrammeerbare ROM (RPM) met ultraviolet-uitwissing, met een 2Kx8-structuur. Qua input en output is deze microschakeling compatibel met TTL-structuren. De K556RT5-chip is een eenmalig programmeerbaar ROM, gemaakt op basis van TTLSH-structuren, invoer en uitvoer compatibel met TTL-structuren, met een 512-bit x8-structuur.

Geheugenapparaat - opslagmedium, ontworpen voor het opnemen en opslaan van gegevens. De werking van een opslagapparaat kan gebaseerd zijn op elk fysiek effect dat het systeem in twee of meer stabiele toestanden brengt.

Classificatie van opslagapparaten

Op basis van opnamestabiliteit en herschrijfmogelijkheden worden herinneringen onderverdeeld in:

permanent geheugen (ROM) ), waarvan de inhoud niet door de eindgebruiker kan worden gewijzigd (bijvoorbeeld DVD ROM ). ROM in bedrijfsmodus staat alleen het lezen van informatie toe.

· beschrijfbare geheugens waarin de eindgebruiker slechts één keer informatie kan schrijven (bijvoorbeeld D VD-R).

· herhaaldelijk herschrijfbare herinneringen (bijvoorbeeld DVD-RW).

· operationele opslag (RAM) ) biedt een modus voor het opnemen, opslaan en lezen van informatie tijdens de verwerking ervan.

Afhankelijk van het type toegang zijn opslagapparaten onderverdeeld in:

· Apparaten voor seriële toegang (bijvoorbeeld magneetbanden).

· Random Access (RAM)-apparaten (bijvoorbeeld Random Access Memory).

· apparaten met directe toegang (bijvoorbeeld harde schijven).

· apparaten met associatieve toegang (speciale apparaten om de databaseprestaties te verbeteren)

Volgens geometrisch ontwerp:

schijf (magnetische schijven , optisch, magneto-optisch);

· tape (magneetbanden, ponsbanden);

· drums ( magnetische trommels);

· kaart (magneetkaarten , ponskaarten, flashkaarten, enz.)

· printplaten (DRAM-kaarten).

Volgens het fysieke principe:

· geperforeerd (ponskaart; ponsband);

· met magnetische opname (ferrietkernen, magnetische schijven, magnetische banden , magnetische kaarten);

· optisch (cd, dvd, HD-DVD, Blu-ray Disc);

· effecten gebruiken in halfgeleiders ( flashgeheugen) en andere.

Op basis van de vorm van vastgelegde informatie worden ze onderscheiden analoog en digitale opslagapparaten.

Alleen-lezen geheugen

ROM is ontworpen om permanente programma- en referentie-informatie op te slaan. Gegevens worden tijdens de productie in het ROM ingevoerd. Informatie opgeslagen in ROM kan alleen worden gelezen, maar niet worden gewijzigd.

De ROM bevat:

· processorbesturingsprogramma;

· programma voor het opstarten en afsluiten van computers;

· apparaattestprogramma's die de juiste werking van de eenheden controleren telkens wanneer u de computer aanzet;

· programma's voor het besturen van het beeldscherm, toetsenbord, printer, extern geheugen;

· informatie over waar het besturingssysteem zich op de schijf bevindt.

ROM is een niet-vluchtig geheugen; informatie wordt erin bewaard als de stroom wordt uitgeschakeld.

Werkgeheugen

RAM (ook willekeurig toegankelijk geheugen) apparaat , RAM) - ontworpen voor tijdelijke opslag van gegevens en benodigde opdrachten verwerker om bewerkingen uit te voeren (Figuur 19). RAM verzendt gegevens rechtstreeks of via de processor naar de processor cachegeheugen . Elke RAM-cel heeft zijn eigen individuele adres.

RAM kan worden vervaardigd als een afzonderlijke eenheid of worden opgenomen in het ontwerp van een enkele chip computer of microcontroller.

Figuur 19 - Uiterlijk van RAM

Tegenwoordig zijn de meest voorkomende typen RAM SRAM (Statisch RAM) en DRAM (Dynamisch RAM).

SRAM - RAM verzameld triggers , wordt statisch willekeurig toegankelijk geheugen of eenvoudigweg statisch geheugen genoemd. Het voordeel van dit type geheugen is snelheid. Omdat de triggers worden verzameld kleppen , en de poortvertragingstijd is erg kort, dan vindt het schakelen van de triggerstatus zeer snel plaats. Dit type geheugen is niet zonder nadelen. Allereerst de groep transistors inbegrepen in de trigger zijn duurder, zelfs als ze dat wel zijn zijn geëtst miljoenen op één enkel siliciumsubstraat. Bovendien neemt een groep transistors veel meer ruimte in beslag, omdat er communicatielijnen moeten worden geëtst tussen de transistors die de flip-flop vormen.

DRAM - een zuiniger type geheugen. Om de ontlading op te slaan ( bita of trita ) een circuit bestaande uit één condensator en één transistor (in sommige varianten zijn er twee condensatoren). Dit type geheugen lost ten eerste het probleem op van de hoge kosten (één condensator en één transistor zijn goedkoper dan meerdere transistors) en ten tweede de compactheid (waarbij één trigger, dat wil zeggen één bit, in SRAM wordt geplaatst, acht condensatoren en transistors kunnen Er zijn ook enkele nadelen. Ten eerste werkt condensatorgebaseerd geheugen langzamer, omdat als in SRAM een verandering in spanning aan de triggeringang onmiddellijk leidt tot een verandering in de toestand ervan, dan om één cijfer (één bit) van condensatorgebaseerd geheugen op één in te stellen, dit De condensator moet worden opgeladen en om de ontlading op nul in te stellen, moet u dienovereenkomstig ontladen. En dit zijn veel langere handelingen (10 keer of meer) dan het omzetten van een trigger, zelfs als de condensator erg klein is. Het tweede belangrijke nadeel is dat condensatoren gevoelig zijn voor ‘weglekken’ van lading; Simpel gezegd: condensatoren ontladen zich na verloop van tijd. Bovendien geldt: hoe kleiner hun capaciteit, hoe sneller ze ontladen. In verband met deze omstandigheid moet, om de inhoud van het geheugen niet te verliezen, de lading van de condensatoren na een bepaald tijdsinterval worden geregenereerd - voor herstel. Regeneratie wordt uitgevoerd door de lading te lezen (via een transistor). De geheugencontroller schort periodiek alle geheugenbewerkingen op om de inhoud ervan te regenereren, waardoor de prestaties van dit type RAM aanzienlijk worden verminderd. Geheugen op condensatoren kreeg de naam Dynamic RAM (dynamisch geheugen), juist omdat de bits daarin niet statisch worden opgeslagen, maar in de loop van de tijd dynamisch "afvoeren".

DRAM is dus goedkoper dan SRAM en de dichtheid ervan is hoger, waardoor er meer bits op dezelfde ruimte van het siliciumsubstraat kunnen worden geplaatst, maar tegelijkertijd is de snelheid lager. SRAM daarentegen is sneller geheugen, maar ook duurder. In dit opzicht wordt conventioneel geheugen gebouwd op DRAM-modules, en wordt SRAM gebruikt om bijvoorbeeld cachegeheugen in microprocessors te bouwen.

Harde magnetische schijf

Harde schijf of HDD ( Engels Harde (magnetische) schijf), harde schijf -opslagapparaat, gebaseerd op het principe van magnetische opname. Is in de meeste gevallen het belangrijkste apparaat voor gegevensopslag computers

Informatie op de HDD (Afbeelding 20) wordt opgenomen op harde schijven ( aluminium , keramiek of glas) platen bedekt met een laag ferromagnetischmateriaal, meestal kooldioxide chroom . HDD's gebruiken één tot meerdere platen op één as.Hoofden lezenin bedrijfsmodus raken ze het oppervlak van de platen niet vanwege de laag binnenkomende luchtstroom die tijdens snelle rotatie nabij het oppervlak wordt gevormd. De afstand tussen de kop en de schijf is meerdere nanometer en de afwezigheid van mechanisch contact zorgen voor een lange levensduur van het apparaat. Als de schijven niet draaien, staan de koppen op spindel of buiten de schijf in een veilige omgeving, waar abnormaal contact met het oppervlak van de schijven is uitgesloten.

Figuur 20 - HDD-apparaat

Belangrijkste kenmerken van harde schijven:

Koppel interface) - een reeks communicatielijnen, signalen die langs deze lijnen worden verzonden, technische middelen die deze lijnen ondersteunen, en uitwisselingsregels (protocol). In de handel verkrijgbare harde schijven kunnen interfaces gebruiken ATA (ook bekend als IDE en PATA), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO en Fibre Channel.

Capaciteit capaciteit) - de hoeveelheid gegevens die door de schijf kan worden opgeslagen. De capaciteit van moderne apparaten bereikt 2000 GB (2 TB). In tegenstelling tot aangenomen in computertechnologie Bij systemen met voorvoegsels die een veelvoud van 1024 aangeven, gebruiken fabrikanten bij het aanduiden van de capaciteit van harde schijven veelvouden van 1000. De capaciteit van een harde schijf met het label “200 GB” is dus 186,2 GB.

Fysieke afmetingen ( vormfactor) (eng. dimensie). Bijna alle moderne schijven voorpersoonlijke computers en servers hebben een breedte van 3,5 of 2,5 inches . De formaten 1,8 inch, 1,3 inch, 1 inch en 0,85 inch zijn ook gebruikelijk geworden. De productie van schijven in de vormfactoren 8 en 5,25 inch is stopgezet.

Willekeurige toegangstijd ( Engels willekeurige toegangstijd) - de tijd gedurende welke de harde schijf gegarandeerd een lees- of schrijfbewerking uitvoert op enig deel van de magnetische schijf. Het bereik van deze parameter is klein: van 2,5 tot 16 Mevr.

Spilsnelheid ( Engels spiltoerental) - het aantal spilomwentelingen per minuut. De toegangstijd en de gemiddelde snelheid van gegevensoverdracht zijn grotendeels afhankelijk van deze parameter. Momenteel worden harde schijven geproduceerd met de volgende standaard rotatiesnelheden: 4200, 5400 en 7200 (laptops), 5400, 7200 en 10.000 (personal computers), 10.000 en 15.000 rpm (servers en krachtige werkstations).

Betrouwbaarheid betrouwbaarheid) - gedefinieerd alsgemiddelde tijd tussen mislukkingen(MTBF).

Het aantal I/O-bewerkingen per seconde - voor moderne schijven is dit ongeveer 50 op./s met willekeurige toegang tot de schijf en ongeveer 100 op./s met sequentiële toegang.

Het energieverbruik is een belangrijke factor voor mobiele apparaten.

Geluidsniveau - het geluid dat door de mechanica van de aandrijving wordt geproduceerd tijdens de werking ervan. Aangegeven binnen decibel . Stille schijven worden beschouwd als apparaten met een geluidsniveau van ongeveer 26 dB of lager. Het geluid bestaat uit spilrotatiegeluid (inclusief aerodynamisch geluid) en positioneringsgeluid.

Impact weerstand ( Engels G-shock rating) - de weerstand van de schijf tegen plotselinge drukstoten of schokken, gemeten in eenheden van toegestane overbelasting in aan- en uit-stand.

Overdrachtssnelheid ( Engels Overdrachtssnelheid) voor sequentiële toegang:

Intern schijfgebied: van 44,2 tot 74,5 MB/s;

Buitenste schijfzone: 60,0 tot 111,4 MB/s.

Buffervolume - een buffer is een tussengeheugen dat is ontworpen om verschillen in lees-/schrijfsnelheid en overdrachtssnelheid via de interface op te heffen. Op moderne schijven varieert dit meestal van 8 tot 64 MB.

De harde schijf bestaat uit een hermetische zone en een elektronica-eenheid.

De hermetische zone omvat een behuizing gemaakt van duurzame legering, schijven (platen) met een magnetische coating, een kopblok met een positioneringsapparaat, spindel elektrische aandrijving.

Het kopblok is een pakket hendels gemaakt van verenstaal (een paar voor elke schijf). Aan het ene uiteinde zijn ze bevestigd aan een as nabij de rand van de schijf. Aan de andere uiteinden (boven de schijven) zijn de koppen bevestigd.

Schijven (platen) zijn in de regel gemaakt van een metaallegering. Hoewel er pogingen waren om ze van plastic en zelfs glas te maken, bleken dergelijke platen kwetsbaar en van korte duur. Beide vlakken van de platen zijn, net als een tape, bedekt met het fijnste stof. ferromagnetisch - ijzeroxiden, mangaan en andere metalen. De exacte samenstelling en toepassingstechniek worden geheim gehouden. De meeste budgetapparaten bevatten 1 of 2 platen, maar er zijn modellen met een groter aantal platen.

De schijven zijn stevig op de spil bevestigd. Tijdens bedrijf draait de spil met een snelheid van enkele duizenden omwentelingen per minuut. Bij deze snelheid ontstaat er een krachtige luchtstroom nabij het oppervlak van de plaat, die de koppen optilt en boven het oppervlak van de plaat laat zweven. De vorm van de koppen is zo berekend dat tijdens bedrijf de optimale afstand tot de plaat wordt gegarandeerd. Totdat de schijven accelereren tot de snelheid die nodig is om de koppen te laten ‘opstijgen’, houdt het parkeerapparaat de koppen in de parkeerzone. Dit voorkomt schade aan de koppen en het werkoppervlak van de platen. De spilmotor van de harde schijf is driefasig, wat zorgt voor de stabiliteit van de rotatie van de magnetische schijven die op de as (spindel) van de motor zijn gemonteerd. De motorstator bevat drie wikkelingen die in een ster zijn verbonden met een kraan in het midden, en de rotor is een permanente sectiemagneet. Om een lage slingering bij hoge snelheden te garanderen, maakt de motor gebruik van hydrodynamische lagers.

Het hoofdpositioneringsapparaat bestaat uit een vast paar sterk neodymiumpermanente magneten, evenals spoelen op het bewegende kopblok. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is er binnenin geen insluitingszone vacuüm . Sommige fabrikanten maken het verzegeld (vandaar de naam) en vullen het met name met gezuiverde en gedroogde lucht of neutrale gassen, stikstof ; en om de druk gelijk te maken, wordt een dun metalen of plastic membraan geïnstalleerd. (In dit geval bevindt zich in de behuizing van de harde schijf een klein vakje voor een tas silicagel , dat de waterdamp absorbeert die in de behuizing achterblijft nadat deze is verzegeld). Andere fabrikanten egaliseren de druk via een klein gaatje met een filter dat zeer fijn (meerdere) kan opvangen micrometer ) deeltjes. In dit geval wordt echter ook de luchtvochtigheid geëgaliseerd en kunnen ook schadelijke gassen binnendringen. Drukegalisatie is noodzakelijk om vervorming van het lichaam van de insluitingszone te voorkomen tijdens veranderingen in atmosferische druk en temperatuur, evenals wanneer het apparaat tijdens bedrijf opwarmt.

Stofdeeltjes die tijdens de montage in de hermetische zone terechtkomen en op het oppervlak van de schijf terechtkomen, worden tijdens de rotatie naar een ander filter gevoerd: een stofafscheider.

IN vroege harde schijvenbesturingslogica werd overgebracht naar MFM of RLL computercontroller, en de elektronicakaart bevatte alleen modules voor analoge verwerking en besturing van de spilmotor, klepstandsteller en hoofdschakelaar. De toename van de gegevensoverdrachtsnelheden dwong ontwikkelaars om de lengte van het analoge pad tot het uiterste te beperken, en in moderne harde schijven bevat de elektronica-eenheid meestal: een besturingseenheid,alleen-lezen geheugen(ROM), buffergeheugen, interfaceblok en blokdigitale signaalverwerking.

De interface-eenheid verbindt de elektronica van de harde schijf met de rest van het systeem.

De besturingseenheid iscontrole systeem, dat elektrische hoofdpositioneringssignalen ontvangt en genereertcontrole acties Type aandrijving " spreekspoel", het schakelen van informatiestromen uit verschillende koppen, het besturen van de werking van alle andere componenten (bijvoorbeeld de spilsnelheidsregeling), het ontvangen en verwerken van signalen van apparaatsensoren (het sensorsysteem kan een versnellingsmeter met één as omvatten die wordt gebruikt als schoksensor, een drie-assig versnellingsmeter , gebruikt als vrije valsensor, druksensor, hoekversnellingssensor, temperatuursensor).

Het ROM-blok slaat besturingsprogramma's voor besturingseenheden en digitale signaalverwerking op, evenals service-informatie van de harde schijf.

Buffergeheugen verzacht het snelheidsverschil tussen het interfacegedeelte en de schijf (met behulp van high-speedstatisch geheugen). Door de grootte van het buffergeheugen te vergroten, kunt u in sommige gevallen de snelheid van de schijf verhogen.

De digitale signaalverwerkingseenheid reinigt het gelezen analoge signaal en zijn decoderen (digitale informatie-extractie). Voor de digitale verwerking worden verschillende methoden gebruikt, bijvoorbeeld de PRML-methode (Partial Response Maximum Likelihood - maximale waarschijnlijkheid bij een onvolledig antwoord). Het ontvangen signaal wordt vergeleken met de monsters. In dit geval wordt een monster geselecteerd dat qua vorm en timingkarakteristieken het meest lijkt op het signaal dat wordt gedecodeerd.

In de laatste fase van de montage van het plaatoppervlakapparaat geformatteerd - er worden sporen en sectoren op gevormd. De specifieke methode wordt bepaald door de fabrikant en/of standaard, maar minimaal wordt elke track gemarkeerd met een magnetische markering die het begin aangeeft.

Om de ruimte aan te spreken, zijn de oppervlakken van de schijfschotels verdeeld in sporen: concentrische ringvormige gebieden (Figuur 21). Elke track is verdeeld in gelijke secties - sectoren.

Een cilinder is een reeks sporen op gelijke afstand van het midden op alle werkoppervlakken van de harde schijfschotels. Het kopnummer specificeert het gebruikte werkoppervlak (dat wil zeggen een specifiek spoor van de cilinder), en het sectornummer specificeert een specifieke sector op het spoor.

Figuur 21 - Geometrie van een magnetische schijf

Met de CHS-adresseringsmethode wordt een sector geadresseerd op basis van zijn fysieke locatie op de schijf met 3 coördinaten: cilindernummer, kopnummer en sectornummer

Met de LBA-adresseringsmethode wordt het adres van datablokken op de media gespecificeerd met behulp van een logisch lineair adres.

Optische schijven

Optische schijf optische schijf) is een verzamelnaam vooropslag media, gemaakt in de vorm van schijven, waarvan het lezen wordt uitgevoerd met behulp vanoptische straling. De schijf is meestal plat, de basis is gemaakt van polycarbonaat , waarop een speciale laag is aangebracht, die dient om informatie op te slaan. Meestal wordt een straal gebruikt om informatie te lezen laser , die naar een speciale laag wordt gericht en daardoor wordt gereflecteerd. Bij reflectie wordt de straal gemoduleerd door kleine inkepingen (putjes, van Engels put - hole, uitsparing, figuur 22) op een speciale laag, gebaseerd op de decodering van deze veranderingen door het leesapparaat, wordt de informatie die op de schijf is vastgelegd hersteld. Informatie op de schijf wordt in het formulier geschreven spiraal sporen van zogenaamde putten (uitsparingen) geëxtrudeerd in de polycarbonaatbasis. Elke put heeft ongeveer 100 nm diep en 500 nm breed. De putlengte varieert van 850 nm tot 3,5µm . De ruimtes tussen de putten worden landen genoemd. De steek van de sporen in de spiraal is 1,6 micron.

Figuur 22 - CD onder een elektronenmicroscoop

Er zijn verschillende soorten optische schijven: cd, dvd, Blu-Ray, enz. (Afbeelding 23).

CD-ROM compact disc alleen-lezen geheugen) - een type CD's met alleen-lezen gegevens die ernaar zijn geschreven. De schijf was oorspronkelijk ontworpen om audio-opnamen op te slaan, maar werd later aangepast om andere op te slaan digitale gegevens . Vervolgens werden op cd-rom gebaseerde schijven ontwikkeld met zowel enkele als meerdere herschrijvingen ( CD-R en CD-RW).

Figuur 23 – Optisch schijfstation

CD-ROM's zijn een populair en goedkoopste distributiemiddel.software, computer spelletjes, multimedia en gegevens. CD-ROM (en later DVD-ROM) werd het belangrijkste medium voor de uitwisseling van informatie computers.

De cd ispolycarbonaatsubstraat 1,2 mm dik, bedekt met de dunste laag metaal ( aluminium, goud, zilver etc.) en een beschermende vernislaag, waarop doorgaans een grafische weergave van de inhoud van de schijf wordt aangebracht. Er is gekozen voor het principe van het doorlezen van het substraat, omdat dit het mogelijk maakt om op zeer eenvoudige en effectieve wijze de informatiestructuur te beschermen en van het buitenoppervlak van de schijf te verwijderen. De straaldiameter op het buitenoppervlak van de schijf is ongeveer 0,7 mm, wat toeneemtimmuniteit tegen lawaaisystemen tegen stof en krassen. Bovendien bevindt zich op het buitenoppervlak een ringvormig uitsteeksel van 0,2 mm hoog, waardoor de schijf, geplaatst op een vlak oppervlak, dit oppervlak niet kan raken. In het midden van de schijf zit een gat met een diameter van 15 mm. Schijfgewicht zonder doos is circa 15,7 gram. Het gewicht van de schijf in een gewone doos is ongeveer 74 g.

Cd's hebben een diameter van 12 cm en zijn oorspronkelijk geschikt voor maximaal 650 cd's MB informatie. Echter vanaf ongeveer 2000 700 MB-schijven begonnen steeds wijdverspreider te worden, en vervingen vervolgens de 650 MB-schijf volledig. Er zijn ook media met een capaciteit van 800 megabytes of zelfs meer, maar deze zijn op sommige cd-stations mogelijk niet leesbaar. Er zijn ook schijven van 8 cm die ongeveer 140 of 210 MB aan gegevens kunnen bevatten.

Er zijn alleen-lezen schijven (“aluminium”), CD-R - voor eenmalige opname, CD-RW - voor meerdere opnames. De laatste twee soorten schijven zijn ontworpen voor opname op speciale branders.

Een verdere ontwikkeling van cd-rom-drives waren schijven DVD ROM.

DVD Digital Versatile Disc) - digitale multifunctionele schijf -opslagmedium, gemaakt in de vorm van een schijf, qua uiterlijk vergelijkbaar met CD hebben echter de mogelijkheid om een grotere hoeveelheid informatie op te slaan dankzij het gebruik van een laser met een kortere golflengte dan bij conventionele cd's.

Blu-ray Disc, BD (Engelse Blue Ray-schijf) - formaat optische media, gebruikt voor het vastleggen en opslaan van digitale gegevens, inclusiefhoge definitie videomet verhoogde dichtheid. De Blu-ray-standaard is gezamenlijk ontwikkeld door een consortium BDA

Blu-ray (letterlijk "blue-ray") dankt zijn naam aan het gebruik ervan voor schrijven en lezenkortegolf(405 nm ) "blauw" (technisch blauwviolet) laser . Enkellaags Blu-ray Disc (BD) kan 23,3/25/27 of 33 opslaan GB , kan een dubbellaagse schijf 46,6/50/54 of 66 GB bevatten.

SSD schijf

SSD schijf ( Engels SSD, Solid State Drive, Solid State Disk) - niet-vluchtig, herschrijfbaarcomputeropslagapparaatgeen bewegende mechanische onderdelen. Het is noodzakelijk om onderscheid te maken tussen solid-state drives op basis van het gebruik van vluchtige (RAM SSD) en niet-vluchtige ( NEN of Flash SSD)-geheugen.

RAM SSD-schijven, gebouwd op het gebruik van vluchtig geheugen (hetzelfde als dat gebruikt in het RAM-geheugen van een personal computer), worden gekenmerkt door ultrasnel lezen, schrijven en ophalen van informatie. Hun grootste nadeel zijn hun extreem hoge kosten. Ze worden voornamelijk gebruikt om de werking van grote databasebeheersystemen en krachtige grafische stations te versnellen. Dergelijke schijven zijn meestal uitgerust met batterijen om gegevens op te slaan bij stroomuitval, en duurdere modellen zijn uitgerust met back-up- en/of online kopieersystemen.

NAND SSD-schijven op basis van niet-vluchtig geheugen verschenen relatief recent, maar vanwege hun veel lagere kosten begonnen ze met vertrouwen de markt te veroveren. Tot voor kort waren ze aanzienlijk inferieur aan traditionele schijven bij het lezen en schrijven, maar compenseerden dit (vooral bij het lezen) met een hoge snelheid van het ophalen van informatie (vergelijkbaar met de snelheid van RAM). Flash solid-state drives worden nu geproduceerd met lees- en schrijfsnelheden die vergelijkbaar zijn met traditionele drives, en er zijn modellen ontwikkeld die deze aanzienlijk overtreffen. Ze worden gekenmerkt door een relatief klein formaat en een laag stroomverbruik. Ze hebben de markt voor databaseversnellers uit het middensegment vrijwel volledig veroverd en beginnen traditionele schijven in mobiele toepassingen te verdringen.

Voordelen vergeleken metharde schijven:

· minder opstarttijd van het systeem;

· geen bewegende delen;

· prestaties: lees- en schrijfsnelheid tot 270 MB/s;

· laag energieverbruik;

· volledige afwezigheid van geluid van bewegende delen en koelventilatoren;

· hoge mechanische weerstand;

· breed scala aan bedrijfstemperaturen;

· praktisch stabiele leestijd van bestanden, ongeacht hun locatie of fragmentatie;

· klein formaat en gewicht.

Flash-geheugen

Flash-geheugen Flash-geheugen) is een type halfgeleider-niet-vluchtig herschrijfbaar geheugen.

Het kan zo vaak als gewenst worden gelezen, maar het kan slechts een beperkt aantal keren naar een dergelijk geheugen worden geschreven (maximaal - ongeveer een miljoen cycli). Flash-geheugen is gebruikelijk en kan ongeveer 100.000 herschrijfcycli doorstaan - veel meer dan het kan weerstaan diskette of CD-RW.

Bevat geen bewegende delen, dus anders harde schijven , betrouwbaarder en compacter.

Vanwege de compactheid, de lage kosten en het lage stroomverbruik wordt flash-geheugen veel gebruikt in digitale draagbare apparaten (Afbeelding 24).

Figuur 24 – Soorten flashdrives

Flash-geheugen slaat informatie op in een arrayzwevende poorttransistoren, cellen genoemd. In traditionele apparaten met cellen op één niveau kan elke cel slechts één bit opslaan. Sommige nieuwe celapparaten met meerdere niveaus kunnen meer dan één bit opslaan door verschillende niveaus van elektrische lading op de zwevende poort van een transistor te gebruiken.

Het NOR-flashgeheugentype is gebaseerd op het NOR-element ( Engels NOR), omdat in de transistor Bij een zwevende poort duidt een lage poortspanning een één aan.

De transistor heeft twee poorten : beheren en drijven. Deze laatste is volledig geïsoleerd en kan elektronen tot 10 jaar vasthouden. De cel heeft ook een afvoer en een bron. Bij het programmeren met spanning ontstaat er een elektrisch veld bij de stuurpoort en eentunneleffect. Sommige elektronen tunnelen door de isolatielaag en komen terecht op de zwevende poort, waar ze achterblijven. De lading op de zwevende poort verandert de "breedte" van het drain-source-kanaal en zijn geleidbaarheid , die wordt gebruikt bij het lezen.

Programmeer- en leescellen hebben een heel verschillend stroomverbruik: flash-geheugenapparaten verbruiken behoorlijk veel stroom bij het schrijven, terwijl het energieverbruik laag is bij het lezen.

Om informatie te wissen, wordt een hoge negatieve spanning op de stuurpoort aangelegd en bewegen elektronen van de zwevende poort (tunnel) naar de bron.

In de NOR-architectuur moet elke transistor worden aangesloten op een afzonderlijk contact, waardoor de omvang van het circuit toeneemt. Dit probleem wordt opgelost met behulp van NAND-architectuur.

Het NAND-type is gebaseerd op het NAND-element ( Engels NEN). Het werkingsprincipe is hetzelfde; het verschilt alleen van het NOR-type door de plaatsing van de cellen en hun contacten. Als gevolg hiervan is het niet langer nodig om met elke cel een individueel contact te maken, waardoor de grootte en de kosten van de NAND-chip aanzienlijk kunnen worden verminderd. Ook schrijven en wissen gaat sneller. Deze architectuur staat echter geen toegang tot een willekeurige cel toe.

NAND- en NOR-architecturen bestaan nu parallel en concurreren niet met elkaar, aangezien ze op verschillende gebieden van gegevensopslag worden gebruikt.

Er zijn verschillende soorten geheugenkaarten die in draagbare apparaten worden gebruikt:

Compact flash- CF-geheugenkaarten zijn de oudste standaard voor flash-geheugenkaarten. De eerste CF-kaart werd in 1994 geproduceerd door SanDisk Corporation. Tegenwoordig wordt het meestal gebruikt in professionele foto- en videoapparatuur, omdat het uitbreidingsslot voor Compact Flash-kaarten vanwege zijn formaat (43 × 36 × 3,3 mm) fysiek moeilijk in mobiele telefoons of mp3-spelers te plaatsen is.

Multimediakaart. De MMC-formaatkaart is klein van formaat: 24x32x1,4 mm. Gezamenlijk ontwikkeld door SanDisk en Siemens. De MMC bevat een geheugencontroller en is zeer compatibel met een grote verscheidenheid aan apparaten. In de meeste gevallen worden MMC-kaarten ondersteund door apparaten met een SD-slot.

MMCmicro - miniatuur geheugenkaart voor mobiele apparaten met afmetingen 14x12x1,1 mm. Er moet een adapter worden gebruikt om compatibiliteit met een standaard MMC-slot te garanderen.

SD Kaart(Beveiligde digitale kaart is een verdere ontwikkeling van de MMC-standaard. Qua formaat en kenmerken lijken SD-kaarten sterk op MMC, alleen iets dikker (32x24x2,1 mm). Het belangrijkste verschil met MMC is de technologie voor auteursrechtbescherming: de kaart heeft cryptografische bescherming tegen ongeoorloofd kopiëren, een betere bescherming van informatie tegen onbedoeld wissen of vernietigen, en een mechanische schrijfbeveiligingsschakelaar.

SDHC(SD High Capacity): Oude SD-kaarten (SD 1.0, SD 1.1) en nieuwe SDHC (SD 2.0) (SD High Capacity)-kaarten en hun lezers verschillen in de beperking van de maximale opslagcapaciteit, 4 GB voor SD en 32 GB voor SD Hoge Capaciteit (Hoge Capaciteit). SDHC-lezers zijn achterwaarts compatibel met SD, wat betekent dat een SD-kaart zonder problemen kan worden gelezen in een SDHC-lezer, maar een SDHC-kaart helemaal niet in een SD-apparaat. Beide opties kunnen worden gepresenteerd in drie fysieke formaten (standaard, mini en micro).

MiniSD(Mini Secure Digital Card): Secure Digital verschilt van standaardkaarten door de kleinere afmetingen van 21,5 x 20 x 1,4 mm. Om ervoor te zorgen dat de kaart werkt in apparaten die zijn uitgerust met een regulier SD-slot, wordt een adapter gebruikt.

MicroSD(Micro Secure Digital Card): zijn momenteel de meest compacte verwijderbare flash-geheugenapparaten (11x15x1 mm). Ze worden voornamelijk gebruikt in mobiele telefoons, communicators, enz., Omdat ze vanwege hun compactheid het geheugen van het apparaat aanzienlijk kunnen uitbreiden zonder de omvang ervan te vergroten.

MemoryStick Duo: deze geheugenstandaard is ontwikkeld en ondersteund door het bedrijf Sony . De behuizing is behoorlijk duurzaam. Op dit moment is dit de duurste herinnering die allemaal is gepresenteerd. Memory Stick Duo is ontwikkeld op basis van de veelgebruikte Memory Stick standaard van dezelfde Sony, en onderscheidt zich door zijn kleine afmetingen (20x31x1,6 mm).

MemoryStick Micro(M2): Dit formaat is een concurrent van het microSD-formaat (vergelijkbaar in grootte), terwijl de voordelen van Sony-geheugenkaarten behouden blijven.

xD-Picture-kaart: gebruikt in digitale camera's van bedrijven Olympus, Fujifilm en enkele anderen.

Soorten ROM

ROM staat voor read-only memory, dat niet-vluchtige opslag van informatie op elk fysiek medium mogelijk maakt. Op basis van de methode voor het opslaan van informatie, kan ROM in drie typen worden verdeeld:

1. ROM's gebaseerd op het magnetische principe van het opslaan van informatie.

Het werkingsprincipe van deze apparaten is gebaseerd op het veranderen van de richting van de magnetisatievector van secties van een ferromagneet onder invloed van een wisselend magnetisch veld in overeenstemming met de waarden van de bits van de geregistreerde informatie.

Een ferromagneet is een stof die magnetisatie kan bezitten bij een temperatuur onder een bepaalde drempel (Curiepunt) bij afwezigheid van een extern magnetisch veld.

Het lezen van opgenomen gegevens in dergelijke apparaten is gebaseerd op het effect van elektromagnetische inductie of magnetoresistief effect. Dit principe wordt geïmplementeerd in apparaten met bewegende media in de vorm van een schijf of tape.

Elektromagnetische inductie is het effect van het opwekken van elektrische stroom in een gesloten circuit wanneer de magnetische flux die er doorheen gaat verandert.

Het magnetoresistieve effect is gebaseerd op een verandering in de elektrische weerstand van een vaste geleider onder invloed van een extern magnetisch veld.

Het belangrijkste voordeel van dit type is het grote volume aan opgeslagen informatie en de lage kosten per eenheid opgeslagen informatie. Het grootste nadeel is de aanwezigheid van bewegende delen, grote afmetingen, lage betrouwbaarheid en gevoeligheid voor externe invloeden (trillingen, schokken, beweging, enz.)

2. ROM's gebaseerd op het optische principe van het opslaan van informatie.

Het werkingsprincipe van deze apparaten is gebaseerd op het veranderen van de optische eigenschappen van een deel van de media, bijvoorbeeld door de mate van transparantie of reflectie te veranderen. Een voorbeeld van ROM gebaseerd op het optische principe van het opslaan van informatie zijn cd-, dvd- en BluRay-schijven.

Het belangrijkste voordeel van dit type ROM zijn de lage kosten van de media, het transportgemak en de mogelijkheid tot replicatie. Nadelen - lage lees-/schrijfsnelheid, beperkt aantal herschrijvingen, behoefte aan een leesapparaat.

3. ROM's gebaseerd op het elektrische principe van informatieopslag.

Het werkingsprincipe van deze apparaten is gebaseerd op drempeleffecten in halfgeleiderstructuren: het vermogen om de aanwezigheid van lading in een geïsoleerd gebied op te slaan en te registreren.

Dit principe wordt gebruikt in solid-state geheugen: geheugen waarvoor geen bewegende delen nodig zijn om gegevens te lezen/schrijven. Een voorbeeld van ROM gebaseerd op het elektrische principe van het opslaan van informatie is flashgeheugen.

Het belangrijkste voordeel van dit type ROM is de hoge lees-/schrijfsnelheid, compactheid, betrouwbaarheid en efficiëntie. Nadelen - beperkt aantal herschrijvingen.

Op dit moment bestaan er andere, ‘exotische’ soorten permanent geheugen, of bevinden deze zich in de ontwikkelingsfase, zoals:

Magnetisch-optisch geheugen– geheugen dat de eigenschappen van optische en magnetische opslag combineert. Het schrijven naar zo'n schijf gebeurt door de cel met een laser te verwarmen tot een temperatuur van ongeveer 200 o C. De verwarmde cel verliest zijn magnetische lading. Vervolgens kan de cel worden gekoeld, wat betekent dat er een logische nul naar de cel wordt geschreven, of worden opgeladen met een magnetische kop, wat betekent dat er een logische nul naar de cel wordt geschreven.

Eenmaal afgekoeld kan de magnetische lading van de cel niet meer worden gewijzigd. Het lezen wordt uitgevoerd met een laserstraal met een lagere intensiteit. Als de cellen een magnetische lading bevatten, is de laserstraal gepolariseerd en bepaalt de lezer of de laserstraal gepolariseerd is. Vanwege de "fixatie" van de magnetische lading tijdens het afkoelen, hebben magnetisch-optische exemplaren een hoge betrouwbaarheid wat betreft informatieopslag en kunnen ze theoretisch een opnamedichtheid hebben die groter is dan ROM, alleen gebaseerd op het magnetische principe van informatieopslag. Ze kunnen echter “harde” schijven niet vervangen vanwege de zeer lage opnamesnelheid die wordt veroorzaakt door de behoefte aan hoge verwarming van de cellen.

Magnetisch-optisch geheugen wordt niet veel gebruikt en wordt zeer zelden gebruikt.

Moleculair geheugen– geheugen gebaseerd op atomaire tunnelingmicroscopietechnologie, waarmee individuele atomen kunnen worden verwijderd of toegevoegd aan moleculen, waarvan de aanwezigheid vervolgens kan worden gelezen door speciale gevoelige koppen. Deze technologie werd medio 1999 gepresenteerd door Nanochip en maakte het theoretisch mogelijk om een verpakkingsdichtheid van ongeveer 40 Gbit/cm2 te bereiken, wat tientallen keren hoger is dan bestaande seriële samples van “harde” schijven, maar de te lage opnamedichtheid De snelheid en betrouwbaarheid van de technologie laten ons niet toe om in de nabije toekomst te praten over praktisch gebruik van moleculair geheugen.

Holografisch geheugen– verschilt van de bestaande meest voorkomende typen permanent geheugen, die één of twee oppervlaktelagen gebruiken voor opname, door de mogelijkheid om gegevens over het “gehele” geheugenvolume op te slaan met behulp van verschillende laserhoeken. Het meest waarschijnlijke gebruik van dit type geheugen is in ROM gebaseerd op optische informatieopslag, waarbij optische schijven met meerdere informatielagen niet langer nieuw zijn.

Er zijn andere, zeer exotische vormen van permanent geheugen, maar zelfs in laboratoriumomstandigheden balanceren ze op de rand van science fiction, dus ik zal ze niet noemen, we zullen afwachten.

Alleen-lezen geheugen (rom) - niet-vluchtig geheugen, gebruikt om een reeks onveranderlijke gegevens op te slaan.

Permanente geheugens zijn ontworpen om informatie op te slaan die gedurende de gehele werking van het apparaat onveranderd blijft. Deze informatie verdwijnt niet wanneer de voedingsspanning wordt verwijderd.

Daarom is alleen de manier om informatie te lezen mogelijk in ROM, en het lezen gaat niet gepaard met de vernietiging ervan.

De ROM-klasse is niet homogeen en kan, zoals eerder opgemerkt, worden onderverdeeld in verschillende onafhankelijke subklassen. Al deze subklassen gebruiken echter hetzelfde principe voor het presenteren van informatie. Informatie in ROM wordt weergegeven in de vorm van de aan- of afwezigheid van een verbinding tussen het adres (A) en databussen. In deze zin is de EZE van ROM vergelijkbaar met de EZE van dynamisch RAM, waarbij de geheugencondensator Cn wordt kortgesloten of uitgesloten van het circuit.

2. Historische chronologie van de ontwikkeling van ROM. ROM-technologieën gebaseerd op het principe van het opnemen/herschrijven van de inhoud: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flashROM. Geef kenmerken van deze technologieën en tekeningen die de structuur van cellen laten zien.

Heel vaak is het in verschillende toepassingen nodig om informatie op te slaan die niet verandert tijdens de werking van het apparaat. Dit is informatie zoals programma's in microcontrollers, bootloaders en BIOS in computers, tabellen met digitale filtercoëfficiënten in signaalprocessors. Bijna altijd is deze informatie niet tegelijkertijd vereist, dus de eenvoudigste apparaten voor het opslaan van permanente informatie kunnen op multiplexers worden gebouwd. Het diagram van een dergelijk permanent opslagapparaat wordt getoond in figuur 1.

Figuur 1. Een alleen-lezen geheugencircuit gebaseerd op een multiplexer.

In dit circuit wordt een alleen-lezen geheugenapparaat met acht single-bit-cellen gebouwd. Het opslaan van een specifiek bit in een cel van één cijfer gebeurt door de draad aan de stroombron te solderen (een één te schrijven) of de draad aan de behuizing te verzegelen (een nul te schrijven). Op schakelschema's wordt een dergelijk apparaat aangeduid zoals weergegeven in figuur 2.

Figuur 2. Aanduiding van een permanent opslagapparaat op schakelschema's.

Om de capaciteit van de ROM-geheugencel te vergroten, kunnen deze microschakelingen parallel worden aangesloten (de uitgangen en opgenomen informatie blijven uiteraard onafhankelijk). Het parallelle verbindingsdiagram van single-bit ROM's wordt getoond in Figuur 3.

Figuur 3. Multi-bit ROM-schakelschema.

In echte ROM's wordt informatie vastgelegd met behulp van de laatste bewerking van de chipproductie: metallisatie. Metallisatie wordt uitgevoerd met behulp van een masker, daarom worden dergelijke ROM's genoemd masker-ROM's. Een ander verschil tussen echte microschakelingen en het hierboven gegeven vereenvoudigde model is het gebruik van een demultiplexer naast een multiplexer. Deze oplossing maakt het mogelijk om een eendimensionale opslagstructuur om te zetten in een multidimensionale structuur en daardoor het volume van het decodeercircuit dat nodig is voor de werking van het ROM-circuit aanzienlijk te verminderen. Deze situatie wordt geïllustreerd door de volgende figuur:

Figuur 4. Schematische weergave van een gemaskeerd alleen-lezen geheugenapparaat.

Masker-ROM's worden weergegeven in schakelschema's zoals weergegeven in figuur 5. De adressen van geheugencellen in deze chip worden geleverd aan pinnen A0 ... A9. De chip wordt geselecteerd door het CS-signaal. Met behulp van dit signaal kunt u het volume van de ROM vergroten (een voorbeeld van het gebruik van het CS-signaal wordt gegeven in de bespreking van RAM). De microschakeling wordt gelezen met behulp van het RD-signaal.

Figuur 5. Aanduiding van een gemaskeerd alleen-lezen geheugenapparaat op schakelschema's.

Het programmeren van de masker-ROM wordt uitgevoerd in de fabriek van de fabrikant, wat erg lastig is voor kleine en middelgrote productiebatches, om nog maar te zwijgen van de ontwikkelingsfase van het apparaat. Voor grootschalige productie zijn masker-ROM's uiteraard het goedkoopste type ROM en worden daarom momenteel veel gebruikt. Voor kleine en middelgrote productieseries van radioapparatuur zijn microschakelingen ontwikkeld die in speciale apparaten - programmeurs - kunnen worden geprogrammeerd. In deze chips wordt de permanente verbinding van geleiders in de geheugenmatrix vervangen door smeltbare verbindingen gemaakt van polykristallijn silicium. Tijdens de productie van een microschakeling worden alle jumpers gemaakt, wat overeenkomt met het schrijven van logische eenheden naar alle geheugencellen. Tijdens het programmeerproces wordt er meer stroom geleverd aan de stroompinnen en uitgangen van de microschakeling. In dit geval, als de voedingsspanning (logische eenheid) wordt toegepast op de uitgang van de microschakeling, zal er geen stroom door de jumper stromen en blijft de jumper intact. Als er een laag spanningsniveau wordt toegepast op de uitgang van de microschakeling (verbonden met de behuizing), zal er een stroom door de jumper stromen, waardoor deze jumper zal verdampen en wanneer de informatie vervolgens uit deze cel wordt gelezen, zal er een logische nul zijn lezen.

Dergelijke microschakelingen worden genoemd programmeerbaar ROM (PROM) en worden weergegeven op schakelschema's zoals weergegeven in figuur 6. Als voorbeeld kunnen we de microschakelingen 155PE3, 556RT4, 556RT8 en andere noemen.

Figuur 6. Aanduiding van programmeerbaar alleen-lezen geheugen op schakelschema's.

Programmeerbare ROM's zijn erg handig gebleken voor productie op kleine en middelgrote schaal. Bij het ontwikkelen van radio-elektronische apparaten is het echter vaak nodig om het in ROM opgenomen programma te wijzigen. In dit geval kan de EPROM niet opnieuw worden gebruikt, dus als de ROM eenmaal is opgeschreven en er een fout is of een tussenprogramma, moet deze worden weggegooid, wat uiteraard de kosten van hardwareontwikkeling verhoogt. Om dit nadeel te elimineren, werd een ander type ROM ontwikkeld dat kon worden gewist en opnieuw geprogrammeerd.

UV-uitwisbare ROM is gebouwd op basis van een opslagmatrix gebouwd op geheugencellen, waarvan de interne structuur wordt weergegeven in de volgende afbeelding:

Figuur 7. UV- en elektrisch wisbare ROM-geheugencel.

De cel is een MOS-transistor waarvan de poort is gemaakt van polykristallijn silicium. Vervolgens wordt deze poort tijdens het fabricageproces van de microschakeling geoxideerd, waardoor deze wordt omgeven door siliciumoxide, een diëlektricum met uitstekende isolerende eigenschappen. In de beschreven cel, waarbij de ROM volledig is gewist, is er geen lading in de zwevende poort en daarom geleidt de transistor geen stroom. Bij het programmeren van de microschakeling wordt een hoge spanning aangelegd op de tweede poort die zich boven de zwevende poort bevindt en worden er ladingen in de zwevende poort geïnduceerd als gevolg van het tunneleffect. Nadat de programmeerspanning op de zwevende poort is verwijderd, blijft de geïnduceerde lading aanwezig en daarom blijft de transistor in een geleidende toestand. De lading op een zwevende poort kan tientallen jaren worden opgeslagen.

Het structurele diagram van een alleen-lezen geheugenapparaat verschilt niet van het eerder beschreven masker-ROM. Het enige dat in plaats van een jumper wordt gebruikt, is de hierboven beschreven cel. In herprogrammeerbare ROM's wordt eerder opgenomen informatie gewist met behulp van ultraviolette straling. Om ervoor te zorgen dat dit licht vrijelijk naar het halfgeleiderkristal kan gaan, is er een kwartsglasvenster in het chiplichaam ingebouwd.

Wanneer de microschakeling wordt bestraald, gaan de isolerende eigenschappen van siliciumoxide verloren en stroomt de geaccumuleerde lading van de zwevende poort in het volume van de halfgeleider en gaat de transistor van de geheugencel in de uit-stand. De wistijd van de microschakeling varieert van 10 tot 30 minuten.

Het aantal schrijf-wiscycli van microschakelingen varieert van 10 tot 100 keer, waarna de microschakeling uitvalt. Dit komt door de schadelijke effecten van ultraviolette straling. Als voorbeeld van dergelijke microschakelingen kunnen we microschakelingen noemen van de 573-serie van Russische productie, microschakelingen van de 27cXXX-serie van buitenlandse productie. Deze chips slaan meestal BIOS-programma's op voor computers voor algemeen gebruik. Flashable ROM's worden weergegeven in schakelschema's zoals weergegeven in figuur 8.

Figuur 8. Aanduiding van een herprogrammeerbaar alleen-lezen geheugenapparaat op schakelschema's.

Behuizingen met een kwartsvenster zijn dus erg duur, evenals het kleine aantal schrijf-wiscycli, wat leidde tot het zoeken naar manieren om informatie elektrisch uit de EPROM te wissen. Er zijn op dit pad veel moeilijkheden tegengekomen, die nu praktisch zijn opgelost. Tegenwoordig zijn microschakelingen met elektrisch wissen van informatie vrij wijdverspreid. Als opslagcel gebruiken ze dezelfde cellen als in het ROM, maar ze worden gewist door elektrische potentiaal, dus het aantal schrijf-wiscycli voor deze microschakelingen bereikt 1.000.000 keer. De tijd voor het wissen van een geheugencel in dergelijke microschakelingen wordt teruggebracht tot 10 ms. Het besturingscircuit voor dergelijke microschakelingen bleek complex, dus er zijn twee richtingen voor de ontwikkeling van deze microschakelingen ontstaan:

2. FLASH-ROM

Elektrisch wisbare PROM's zijn duurder en kleiner in volume, maar ze stellen u in staat elke geheugencel afzonderlijk te herschrijven. Als gevolg hiervan hebben deze microschakelingen een maximaal aantal schrijf-wiscycli. Het toepassingsgebied van elektrisch wisbare ROM is de opslag van gegevens die niet mogen worden gewist wanneer de stroom wordt uitgeschakeld. Dergelijke microschakelingen omvatten binnenlandse microschakelingen 573РР3, 558РР en buitenlandse microschakelingen uit de 28cXX-serie. Elektrisch wisbare ROM's worden aangegeven op de diagrammen zoals weergegeven in Figuur 9.

Figuur 9. Aanduiding van een elektrisch wisbaar alleen-lezen geheugenapparaat op schakelschema's.

Onlangs is er een tendens geweest om de omvang van de EEPROM te verkleinen door het aantal externe benen van de microschakelingen te verkleinen. Hiervoor worden het adres en de gegevens via een seriële poort van en naar de chip overgedragen. In dit geval worden twee soorten seriële poorten gebruikt: SPI-poort en I2C-poort (respectievelijk microcircuits 93cXX- en 24cXX-serie). De buitenlandse serie 24cXX komt overeen met de binnenlandse serie microschakelingen 558PPX.

FLASH - ROM's verschillen van EEPROM's doordat het wissen niet op elke cel afzonderlijk wordt uitgevoerd, maar op de gehele microschakeling als geheel of op een blok van de geheugenmatrix van deze microschakeling, zoals gebeurde in EEPROM.

Figuur 10. Aanduiding van FLASH-geheugen op schakelschema's.

Wanneer u toegang krijgt tot een permanent opslagapparaat, moet u eerst het adres van de geheugencel op de adresbus instellen en vervolgens een leesbewerking vanaf de chip uitvoeren. Dit timingdiagram wordt getoond in Figuur 11.

Figuur 11. Timingdiagram voor het lezen van informatie uit ROM.

In Figuur 11 tonen de pijlen de volgorde waarin besturingssignalen moeten worden gegenereerd. In deze figuur is RD het leessignaal, A zijn de celadresselectiesignalen (aangezien individuele bits in de adresbus verschillende waarden kunnen aannemen, worden overgangspaden naar zowel de één- als de nul-toestand getoond), D is de gelezen uitgangsinformatie van geselecteerde ROM-cel.

· rom- (Engels) alleen-lezen geheugen, alleen-lezen geheugen), masker-ROM, wordt vervaardigd volgens de fabrieksmethode. Er is geen mogelijkheid om de geregistreerde gegevens in de toekomst te wijzigen.

· BAL- (Engels) programmeerbaar alleen-lezen geheugen, programmeerbaar rom (BAL)) - rom, eenmaal “geflitst” door de gebruiker.

· EPROM- (Engels) wisbaar programmeerbaar alleen-lezen geheugen, herprogrammeerbaar/herprogrammeerbaar rom (EPROM/RPZU)). De inhoud van de K537RF1-chip werd bijvoorbeeld gewist met behulp van een ultraviolette lamp. Om ultraviolette stralen naar het kristal te laten gaan, werd in de behuizing van de microschakeling een venster met kwartsglas aangebracht.

· EEPROM- (Engels) elektrisch verwijderbaar programmeerbaar leesbaar geheugen, elektrisch uitwisbaar, herprogrammeerbaar rom). Dit type geheugen kan enkele tienduizenden keren worden gewist en opnieuw worden gevuld met gegevens. Gebruikt in solid-state schijven. Eén type EEPROM is Flash-geheugen(Engels) Flash-geheugen).

· flashROM - (Engels) flash-alleen-lezen geheugen) is een soort halfgeleider elektrisch herprogrammeerbaar geheugen (EEPROM) technologie. Hetzelfde woord wordt in elektronische schakelingen gebruikt om technologisch complete oplossingen aan te duiden voor permanente opslagapparaten in de vorm van microschakelingen gebaseerd op deze halfgeleidertechnologie. In het dagelijks leven wordt deze term toegewezen aan een brede klasse van solid-state informatieopslagapparaten.

| Alleen-lezen geheugen (ROM)

Intel 1702 EPROM-chip met UV-wissen
Alleen-lezen geheugen (ROM)- niet-vluchtig geheugen, gebruikt om een reeks onveranderlijke gegevens op te slaan.

Historische soorten ROM

Alleen-lezen opslagapparaten werden al lang vóór de komst van computers en elektronische apparaten in de technologie toegepast. In het bijzonder was een van de eerste soorten ROM een nokkenrol, die werd gebruikt in draaiorgels, speeldozen en slagklokken.

Met de ontwikkeling van elektronische technologie en computers ontstond de behoefte aan snelle ROM's. In het tijdperk van vacuümelektronica werden ROM's gebruikt op basis van potentoscopen, monoscopen en straallampen. In computers op basis van transistors werden plugmatrices op grote schaal gebruikt als ROM's met een kleine capaciteit. Als het nodig was om grote hoeveelheden gegevens op te slaan (voor computers van de eerste generatie - enkele tientallen kilobytes), werden ROM's op basis van ferrietringen gebruikt (ze moeten niet worden verward met vergelijkbare typen RAM). Het is van dit soort ROM dat de term 'firmware' zijn oorsprong vindt - de logische toestand van de cel werd bepaald door de richting waarin de draad rond de ring werd gewikkeld. Omdat een dunne draad door een ketting van ferrietringen moest worden getrokken, werden voor deze handeling metalen naalden gebruikt die op naainaalden leken. En de handeling van het vullen van de ROM met informatie zelf deed denken aan het naaiproces.

Hoe werkt ROM? Moderne soorten ROM

Alleen-lezen geheugencircuit gebaseerd op een multiplexer
In dit circuit wordt een alleen-lezen geheugenapparaat met acht single-bit-cellen gebouwd. Het opslaan van een specifiek bit in een cel van één cijfer gebeurt door de draad aan de stroombron te solderen (een één te schrijven) of de draad aan de behuizing te verzegelen (een nul te schrijven). Op schakelschema's wordt een dergelijk apparaat aangeduid zoals weergegeven in de figuur

Aanduiding van een permanent opslagapparaat op schakelschema's
Om de capaciteit van de ROM-geheugencel te vergroten, kunnen deze microschakelingen parallel worden aangesloten (de uitgangen en opgenomen informatie blijven uiteraard onafhankelijk). Het parallelle verbindingsschema van single-bit ROM's wordt getoond in de volgende afbeelding

Multi-bit ROM-circuit
In echte ROM's wordt informatie vastgelegd met behulp van de laatste bewerking van de chipproductie: metallisatie. Metallisatie wordt uitgevoerd met behulp van een masker, daarom worden dergelijke ROM's genoemd masker-ROM's. Een ander verschil tussen echte microschakelingen en het hierboven gegeven vereenvoudigde model is het gebruik van een demultiplexer naast een multiplexer. Deze oplossing maakt het mogelijk om een eendimensionale opslagstructuur om te zetten in een multidimensionale structuur en daardoor het volume van het decodeercircuit dat nodig is voor de werking van het ROM-circuit aanzienlijk te verminderen. Deze situatie wordt geïllustreerd door de volgende figuur:

Masker alleen-lezen geheugencircuit
Masker-ROM's worden weergegeven in schakelschema's zoals weergegeven in de afbeelding. De adressen van de geheugencellen in deze chip worden aan de pinnen A0...A9 toegevoerd. De chip wordt geselecteerd door het CS-signaal. Met behulp van dit signaal kunt u het volume van de ROM vergroten (een voorbeeld van het gebruik van het CS-signaal wordt gegeven in de bespreking van RAM). De microschakeling wordt gelezen met behulp van het RD-signaal.

Het programmeren van de masker-ROM wordt uitgevoerd in de fabriek van de fabrikant, wat erg lastig is voor kleine en middelgrote productiebatches, om nog maar te zwijgen van de ontwikkelingsfase van het apparaat. Voor grootschalige productie zijn masker-ROM's uiteraard het goedkoopste type ROM en worden daarom momenteel veel gebruikt. Voor kleine en middelgrote productieseries van radioapparatuur zijn microschakelingen ontwikkeld die in speciale apparaten - programmeurs - kunnen worden geprogrammeerd. In deze chips wordt de permanente verbinding van geleiders in de geheugenmatrix vervangen door smeltbare verbindingen gemaakt van polykristallijn silicium. Tijdens de productie van een microschakeling worden alle jumpers gemaakt, wat overeenkomt met het schrijven van logische eenheden naar alle geheugencellen. Tijdens het programmeerproces wordt er meer stroom geleverd aan de stroompinnen en uitgangen van de microschakeling. In dit geval, als de voedingsspanning (logische eenheid) wordt geleverd aan de uitgang van de microschakeling, zal er geen stroom door de jumper stromen en blijft de jumper intact. Als er een laag spanningsniveau wordt toegepast op de uitgang van de microschakeling (verbonden met de behuizing), zal er een stroom door de jumper stromen, waardoor deze jumper zal verdampen en wanneer de informatie vervolgens uit deze cel wordt gelezen, zal er een logische nul zijn lezen.

Dergelijke microschakelingen worden genoemd programmeerbaar ROM (PROM) en worden weergegeven op schakelschema's zoals weergegeven in de afbeelding. Als voorbeeld kunnen we de microschakelingen 155PE3, 556PT4, 556PT8 en andere noemen.

Aanduiding van programmeerbaar alleen-lezen geheugen op schakelschema's
Programmeerbare ROM's zijn erg handig gebleken voor productie op kleine en middelgrote schaal. Bij het ontwikkelen van radio-elektronische apparaten is het echter vaak nodig om het in ROM opgenomen programma te wijzigen. In dit geval kan de EPROM niet opnieuw worden gebruikt, dus als de ROM eenmaal is opgeschreven en er een fout is of een tussenprogramma, moet deze worden weggegooid, wat uiteraard de kosten van hardwareontwikkeling verhoogt. Om dit nadeel te elimineren, werd een ander type ROM ontwikkeld dat kon worden gewist en opnieuw geprogrammeerd.

UV-uitwisbare ROM is gebouwd op basis van een opslagmatrix gebouwd op geheugencellen, waarvan de interne structuur wordt weergegeven in de volgende afbeelding:

UV- en elektrisch wisbare ROM-geheugencel
De cel is een MOS-transistor waarvan de poort is gemaakt van polykristallijn silicium. Vervolgens wordt deze poort tijdens het fabricageproces van de microschakeling geoxideerd, waardoor deze wordt omgeven door siliciumoxide, een diëlektricum met uitstekende isolerende eigenschappen. In de beschreven cel, waarbij de ROM volledig is gewist, is er geen lading in de zwevende poort en daarom geleidt de transistor geen stroom. Bij het programmeren van de microschakeling wordt een hoge spanning aangelegd op de tweede poort die zich boven de zwevende poort bevindt en worden er ladingen in de zwevende poort geïnduceerd als gevolg van het tunneleffect. Nadat de programmeerspanning op de zwevende poort is verwijderd, blijft de geïnduceerde lading aanwezig en daarom blijft de transistor in een geleidende toestand. De lading op een zwevende poort kan tientallen jaren worden opgeslagen.

Het aantal schrijf-wiscycli van microschakelingen varieert van 10 tot 100 keer, waarna de microschakeling uitvalt. Dit komt door de schadelijke effecten van ultraviolette straling. Als voorbeeld van dergelijke microschakelingen kunnen we microschakelingen noemen van de 573-serie van Russische productie, microschakelingen van de 27cXXX-serie van buitenlandse productie. Deze chips slaan meestal BIOS-programma's op voor computers voor algemeen gebruik. Herprogrammeerbare ROM's worden weergegeven in schakelschema's zoals weergegeven in de afbeelding

Aanduiding van een herprogrammeerbaar alleen-lezen geheugenapparaat op schakelschema's
Behuizingen met een kwartsvenster zijn dus erg duur, evenals het kleine aantal schrijf-wiscycli, wat leidde tot het zoeken naar manieren om informatie elektrisch uit de EPROM te wissen. Er zijn op dit pad veel moeilijkheden tegengekomen, die nu praktisch zijn opgelost. Tegenwoordig zijn microschakelingen met elektrisch wissen van informatie vrij wijdverspreid. Als opslagcel gebruiken ze dezelfde cellen als in het ROM, maar ze worden gewist door elektrische potentiaal, dus het aantal schrijf-wiscycli voor deze microschakelingen bereikt 1.000.000 keer. De tijd voor het wissen van een geheugencel in dergelijke microschakelingen wordt teruggebracht tot 10 ms. Het besturingscircuit voor dergelijke microschakelingen bleek complex, dus er zijn twee richtingen voor de ontwikkeling van deze microschakelingen ontstaan:

1. -> EEPROM
2. -> FLASH – ROM

Aanduiding van elektrisch wisbaar alleen-lezen geheugen op schakelschema's
Onlangs is er een tendens geweest om de omvang van de EEPROM te verkleinen door het aantal externe benen van de microschakelingen te verkleinen. Hiervoor worden het adres en de gegevens via een seriële poort van en naar de chip overgedragen. In dit geval worden twee soorten seriële poorten gebruikt: SPI-poort en I2C-poort (respectievelijk microcircuits 93cXX- en 24cXX-serie). De buitenlandse serie 24cXX komt overeen met de binnenlandse serie microschakelingen 558PPX.

Aanduiding van FLASH-geheugen op schakelschema's
De pijlen in de figuur tonen de volgorde waarin stuursignalen moeten worden gegenereerd. In deze figuur is RD het leessignaal, A zijn de celadresselectiesignalen (aangezien individuele bits in de adresbus verschillende waarden kunnen aannemen, worden overgangspaden naar zowel de één- als de nul-status getoond), D is de gelezen uitgangsinformatie van geselecteerde ROM-cel.