ОЗП і ПЗП

Усі види пам'яті, що ми розглядали дотепер, мають одну загальну властивість: у них можна і записувати інформацію, і зчитувати неї. Така пам'ять називається ОЗП (оперативний запам'ятовуючий пристрій). Існує два типи ОЗП: статичний і динамічний. Статичний ОЗП конструюється з використанням D-тригерів. Інформація в ОЗП зберігається протягом усього часу, поки до нього подається живлення: секунди, хвилини, години і навіть дні. Статичний ОЗП працює дуже швидко. Як правило, час доступу складає трохи декілька наносекунд. З цієї причини статичний ОЗП часто використовується як кеш-пам'ять другого рівня.

У динамічному ОЗП, навпаки, тригери не використовуються. Динамічний ОЗП являє собою масив комірок, кожна з яких містить транзистор і маленький конденсатор. Конденсатори можуть бути заряджені і розряджені, що дозволяє зберігати нулі й одиниці. Оскільки електричний заряд має тенденцію зникати, кожен біт у динамічному ОЗП повинний оновлюватися (перезаряджатися) кожні кілька мілісекунд, щоб запобігти витоку даних. Оскільки про відновлення повинна піклуватися зовнішня логіка, динамічний ОЗП вимагає більш складного сполучення, чим статичне, хоча цей недолік компенсується великим об’ємом.

Оскільки динамічному ОЗП потрібний тільки 1 транзистор і 1 конденсатор на біт (статичному ОЗП потрібно в кращому випадку 6 транзисторів на біт), динамічний ОЗП має дуже високу щільність запису (багато бітів на одну мікросхему). З цієї причини основна пам'ять майже завжди будується на основі динамічних ОЗП. Однак динамічні ОЗП працюють дуже повільно (час доступу займає десятки наносекунд). Таким чином, сполучення кеш-пам'яті на основі статичного ОЗП й основної пам'яті на основі динамічного ОЗП з'єднує в собі переваги обох пристроїв.

Існує кілька типів динамічних ОЗП. Самий древній тип, що усе ще використовується,

– FPM (Fast Page Mode – швидкий посторінковий режим). Це ОЗП є матрицею бітів. Апаратне забезпечення представляє адресу рядка, а потім – адреси стовпчиків.

– EDO (Extended Data Output – пам'ять з розширеними можливостями виводу), що дозволяє звертатися до пам'яті ще до того, як закінчилося попереднє звертання. Такий конвеєрний режим не прискорює доступ до пам'яті, але збільшує пропускну здатність, видаючи більше слів у секунду.

І FPM, і EDO є асинхронними. На відміну від них так зване синхронний динамічний ОЗП керується одним синхронізуючим сигналом. Даний пристрій являє собою гібрид статичного і динамічного ОЗП. Синхронний динамічний ОЗП часто використовується при виробництві кеш-пам'яті великого об’єму.

ОЗП – не єдиний тип мікросхем пам'яті. У багатьох випадках дані повинні зберігатися, навіть якщо живлення відключене, і після установки ні програми, ні дані не повинні змінюватися. Ці вимоги привели до появи ПЗП (постійних запам'ятовуючих пристроїв), що не дозволяють змінювати і стирати інформацію, що зберігається в них, (ні навмисно, ні випадково). Дані записуються в ПЗП в процесі виробництва. Для цього виготовляється трафарет з визначеним набором бітів, що накладається на фоточутливий матеріал, а потім відкриті (або закриті) частини поверхні витравлюються. Єдиний спосіб змінити програму в ПЗП – поміняти цілу мікросхему.

ПЗП коштують набагато дешевше ОЗП, якщо замовляти їх великими партіями, щоб оплатити витрати на виготовлення трафарету. Однак вони не допускають змін після випуску з виробництва, а між подачею замовлення на ПЗП і його виконанням може пройти кілька тижнів. Щоб компаніям було простіше розробляти нові пристрої, засновані на ПЗП, були випущені програмувальні ПЗП. На відміну від звичайних ПЗП, їх можна програмувати в умовах експлуатації, що дозволяє скоротити час виконання замовлення.

Наступна розробка цієї лінії – ПЗП, яке програмується і дозволяє знищувати дані. Якщо кварцове вікно в даному

Таблиця 5.1 - Характеристики різних типів пам'яті

ПЗП піддавати впливу сильного ультрафіолетового світла протягом 15 хвилин, усі біти встановляться на 1. Якщо потрібно зробити багато змін під час одного етапу проектування, такі ПЗП набагато економніші за звичайні програмувальні ПЗП, оскільки їх можна використовувати багаторазово. Вони улаштовані так само, як статичні ОЗП. Наприклад, мікросхема 27С040 має структуру, що показана на рис. 5.10 а, а така структура типова для статичного ОЗП.

Наступний етап – електронно-перепрограмований ПЗП, з якого можна стирати інформацію, додаючи до нього імпульси, і який не потрібно для цього поміщати в спеціальну камеру, щоб піддати впливу ультрафіолетових променів. Крім того, щоб перепрограмувати даний пристрій, його не потрібно вставляти в спеціальний апарат для програмування, на відміну від попереднього ПЗП. Але вони в 64 рази менші за звичайні ПЗП, що дозволяють знищувати інформацію, і працюють вони в два рази повільніше. Електронно - перепрограмовані ПЗП не можуть конкурувати з динамічними і статичними ОЗП, оскільки вони працюють у 10 разів повільніше, їхня ємність у 100 разів менша і вони коштують набагато дорожче. Вони використовуються тільки в тих ситуаціях, коли необхідне збереження інформації при вимиканні живлення.

Більш сучасний тип електронно-перепрограмованого ПЗП – флеш-пам’ять. На відміну від інших ПЗП флеш-пам’ять стирається і записується блоками. Флеш-пам’ять можна стирати, не виймаючи її з мікросхеми. Основною технічною проблемою в даний момент є те, що флеш-пам’ять зношується після 10 000 стирань, а диски можуть служити роками незалежно від того, скільки разів вони перезаписувалися. Короткий опис різних типів пам'яті дане в табл. 5.1.

Поиск по сайту: