Les principaux paramètres de classification de la mémoire

Paramètres statiques 3U

Un avantage important de la ROM par rapport à la RAM est la rétention d'informations lorsque l'alimentation est coupée. Le coût d'un bit d'information stocké dans la ROM peut être presque un ordre de grandeur inférieur à celui de la RAM. Des dispositifs de stockage permanents peuvent être mis en œuvre sur la base de divers principes physiques.

Actuellement, les types de ROM suivants sont utilisés :

ROMS MASKY sont programmés par leur fabricant, qui, selon les informations préparées par l'utilisateur, réalise des photo-modèles, à l'aide desquels il entre ces informations dans le processus de production sur la puce ROM. Cette méthode est la moins chère et est destinée à la production à grande échelle de ROM.

Les ROM masquées sont construites à base de diodes, de transistors bipolaires et MOS. Dans la diode ROM, les diodes sont incluses dans les intersections matricielles qui correspondent à l'entrée « 1 » et sont absentes aux endroits où le « 0 » doit être écrit. Les circuits de commande externes des ROM à diodes sont très simples. Puisque le réseau de diodes est un élément à couplage galvanique, les signaux de sortie ont la même forme que les signaux d'entrée. Les dispositifs de mémoire permanente basés sur des transistors MIS sont un peu plus faciles à fabriquer que les bipolaires.

Les ROM masquées sont très fiables, mais il est impossible de modifier les informations dans la ROM sans créer un nouveau circuit intégré, ce qui est particulièrement gênant au stade de l'élaboration des programmes système.

ROM PROGRAMMABLES PAR L'UTILISATEUR sont plus polyvalents et donc plus chers. Ce sont des matrices de dispositifs bipolaires à liaisons fusibles (leur schéma simplifié est représenté sur la Fig.17.7), dont les liaisons avec les bus d'adresses et de bits sont détruites lors de la saisie du code sur des PROGRAMMEURS... Ces dispositifs génèrent des tensions nécessaires et suffisantes pour brûler les maillons fusibles des éléments mémoire sélectionnés de la ROM.

En figue. ... les cavaliers fusibles PP sont représentés sous la forme de fusibles inclus dans les émetteurs des transistors multi-émetteurs VTo ... VTp. Des éléments programmables sont compris entre les émetteurs des transistors matriciels et les lignes de bit. La présence d'un cavalier correspond à un 0 logique en sortie de l'amplificateur de lecture, et l'absence de cavalier correspond à une unité logique. Le processus d'écriture d'informations sur le circuit est la destruction sélective des fusibles par le courant fourni par le dispositif de programmation

ROM PROGRAMMABLE UNE FOIS (EPROM) l'entraînement est effectué sur la base de cellules. Les dispositifs de mémoire permanente de ce type ne permettent qu'un enregistrement unique d'informations dans une cellule. Lors de la programmation, "ces cavaliers fusibles en nichrome ou autre matériau réfractaire sont grillés à l'aide d'un dispositif de programmation spécial. La combustion des cavaliers en mode de programmation est effectuée par une série d'impulsions selon un programme spécial.

Pour augmenter la fiabilité du fonctionnement de la ROM, la technique de programmation prévoit la délivrance d'une série de 40, .. 100 impulsions après fixation du moment de gravure du cavalier, ainsi que l'entraînement thermique obligatoire de la ROM programmée à une température ( environ 100°C).

Les microcircuits avec cavaliers en silicium polycristallin sont plus fiables, dans lesquels le processus de transition irréversible du polysilicium d'un état conducteur à un état non conducteur se produit sous l'action de l'échauffement provoqué par le passage du courant.

Les circuits de support du mode de programmation sont généralement situés sur la puce elle-même, et le processus de programmation se déroule comme suit.

1) L'adresse de la cellule sélectionnée est fournie aux entrées d'adresse.

2) La tension d'alimentation du microcircuit + U monte jusqu'à la tension de programmation +10 V nécessaire pour créer un courant, I ³ 400 mA suffisant pour faire fondre le cavalier.

3) Une tension de +15 V avec un courant ne dépassant pas 100 mA est fournie à l'entrée de programmation V via une résistance

ROM PROGRAMMABLE (EPROM) Les plus répandues d'entre elles sont les ROM à effacement ultraviolet et à effacement électrique et enregistrement d'informations.

Les microcircuits, dans lesquels les informations sont effacées à l'aide d'un rayonnement ultraviolet (UVEPROM), ont : la possibilité d'une programmation multiple, un temps d'accès et une consommation électrique assez courts, une grande capacité.

L'élément de stockage dans la ROM d'effacement UV est un MOSFET. Les informations sur le contenu d'une cellule donnée sont stockées sous forme de charge sur la deuxième grille du MOSFET. S'il est nécessaire de reprogrammer le microcircuit, les informations préenregistrées sont effacées avec une lumière ultraviolette à l £ 400 microns (la source peut être une lampe DRT220 ou DRT375) à travers une fenêtre en quartz transparent sur la surface du boîtier du microcircuit. Le rayonnement UV décharge la grille flottante du MOSFET. Le temps de stockage des informations dans les microcircuits ROM de ce type est déterminé par la qualité du diélectrique de grille et pour les microcircuits modernes est de dix ans ou plus.

Les puces ROM effaçables électriquement sont populaires auprès des ingénieurs en microprocesseurs en raison de leurs capacités d'effacement et d'écriture rapides et d'un grand nombre de cycles de réécriture de données (10 000 fois ou plus). Cependant, elles sont assez chères et complexes par rapport aux puces ROM à effacement UV et, par conséquent, sont inférieures à ces dernières en termes de degré d'utilisation dans les équipements à microprocesseur.

La cellule mémoire dans la ROM effaçable est basée sur un MOSFET à grille flottante, le même que dans la ROM effaçable aux UV. Mais dans les microcircuits de ce type, les méthodes technologiques offrent la possibilité d'un tunnel inverse, c'est-à-dire sélection d'électrons de la grille flottante, ce qui vous permet d'effacer sélectivement les informations saisies.

FERNETOELECTRICITY, un analogue électrique du ferromagnétisme. Tout comme dans les substances ferromagnétiques lorsqu'elles sont placées dans un champ magnétique, une polarisation magnétique résiduelle (moment) apparaît, dans les diélectriques ferroélectriques placés dans un champ électrique, une polarisation électrique résiduelle apparaît.

La raison microscopique de la ferroélectricité est la présence de dipôles atomiques (ou moléculaires) à l'intérieur de la substance. Ces dipôles sont orientés par un champ électrique externe et restent orientés après suppression du champ ; inverser le sens du champ conduit à l'inversion de l'orientation des dipôles. La différence fondamentale entre la ferroélectricité et le ferromagnétisme est que les charges électriques libres peuvent masquer les champs électriques générés par les dipôles électriques, ce qui complique l'observation directe de la polarisation statique. La polarisation est généralement mesurée avec une boucle dite d'hystérésis. L'échantillon est placé entre les plaques du condensateur, auxquelles est appliquée une tension alternative E. Sur l'écran de l'oscilloscope, la courbe de la dépendance de la charge apparaissant sur les plaques, et donc la polarisation électrique, est enregistrée (puisque la charge par unité zone de la surface de la plaque est une mesure du vecteur de polarisation électrique P), sur la tension (champ) E. La boucle d'hystérésis illustrée à la Fig. 1, est caractérisé par deux valeurs : la polarisation résiduelle P (de signe quelconque), qui existe même au champ nul E, et le champ coercitif Ec, auquel le vecteur de polarisation s'inverse. L'aire de la boucle d'hystérésis est égale au travail des forces électriques dépensées au cours d'un cycle de la transition ferroélectrique entre deux états de polarisation équivalents de signe opposé.

À l'heure actuelle, il existe un grand nombre de combinaisons de toutes sortes d'éléments de base à partir desquels une cellule mémoire est construite - un transistor ferroélectrique ferromagnétique et le même condensateur. Mais en considérant ces combinaisons, 4 types principaux peuvent être identifiés, qui sont basiques, tous les autres types de cellules FeRAM ne sont que leurs combinaisons. Il s'agit d'une cellule à transistor unique FeRAM 1T, d'une cellule à condensateur unique FeRAM 1C, également appelée SFRAM (mémoire à accès aléatoire ferroélectrique à lecture statique, non volatile - un analogue complet de la SRAM), le transistor-condensateur 1T-1C FeRAM le plus courant cellule et la plus stable de toutes les cellules doubles ci-dessus. 2T-2C FeRAM. Et maintenant pour plus de détails.

En plus de ces structures de base, il existe un grand nombre de leurs combinaisons. Presque toutes les universités qui se respectent le moins du monde examinent maintenant les options d'agencement des cellules et d'étude des propriétés de ces hybrides. Des diplômes sur ce sujet sont défendus, de plus en plus de brevets sont obtenus. Il est irréaliste d'envisager au moins les combinaisons les plus prometteuses dans le cadre d'un article. Il y a du matériel pour au moins un autre article, mais pour l'instant, cela vaut la peine de passer à d'autres perspectives pour FeRAM.

Cette structure de cellule a été utilisée dans l'un des premiers modèles FeRAM fonctionnels, mais ses performances n'étaient pas à la hauteur - la cellule a perdu sa charge trop rapidement et s'est transformée en un état imprévisible, c'est-à-dire qu'elle n'était pas non volatile, alors travaillez dans la zone 1T a été réduite. Mais l'idée elle-même s'est avérée tenace - après tout, n'ayant qu'un seul transistor comme cellule, vous pouvez atteindre sa taille minimale et, par conséquent, une capacité d'information gigantesque par unité de surface de puce. C'est pourquoi, en 2002, les travaux sur la création de 1T FeRAM ont été poursuivis par les deux plus grands instituts japonais - NERI (Nanoelectronics Research Institute) et AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology). En utilisant des ferroélectriques ferromagnétiques de dernière génération - oxyde composite SBT (SrBi2Ta2O9) avec l'ajout d'hafnium Hf et en modifiant légèrement la structure d'un transistor à effet de champ à grille ferroélectrique, ils sont parvenus à obtenir une structure 1T avec un temps de stockage de charge significativement plus long, un ordre de grandeur supérieur à celui des conceptions précédentes.

Le circuit 1T FeRAM lui-même ressemble à ceci :

A gauche se trouve un schéma d'une cellule 1T-1C traditionnelle, à droite seulement 1T. Même à partir du schéma de principe, il est clair que la cellule 1T est de conception plus petite et plus simple que la 1T-1C, ce qui devrait avoir un effet positif sur le prix de revient et la capacité de stockage d'informations qui en découle.

Le transistor lui-même ressemble à ceci :

L'écriture sur une cellule FeRAM 1T est effectuée lorsqu'une charge positive ou négative est appliquée aux électrodes du circuit. Lorsqu'une tension de + 6V est appliquée à l'électrode de drain, un courant pulsé adéquat correspondant à la valeur "1" apparaît dans le canal conducteur. Et vice versa - après avoir appliqué une tension négative - le courant d'ondulation est extrêmement insignifiant - la cellule passe en position "0".

Sur le graphique, cela ressemble à ceci :

Comme il ressort de ce graphique, la différence entre l'état "0" et l'état "1" est suffisante pour une détermination sans ambiguïté de la valeur de la cellule, et la chute du courant de fuite est insignifiante - pendant 106 secondes (ce qui correspond à 11,6 jours), la chute n'a pas dépasser 2%.

En résumé, on peut dire que cette technologie est tout à fait viable - taille de cellule extrêmement petite, stabilité de charge et vitesse d'accès élevée aux cellules (quoi de plus simple qu'un transistor ?) - ce sont les positions clés de 1T FeRAM. Le principal problème est la fiabilité du stockage de charge - la mémoire basée sur 1T FeRAM perd des données après 50-60 jours. Cependant, pour le marché des ordinateurs portables, cela n'est pas pertinent - il est peu probable que l'un des propriétaires de PDA ait son jouet préféré éteint pendant plus de deux mois, et lorsqu'il est allumé, la charge du transistor est rafraîchie. Par conséquent, les créateurs de 1T se retrouvent avec une fiabilité croissante et, surtout, mettant tout cela en pratique - et cela semble être le principal problème, aucun des grands fabricants de FeRAM ne s'est encore intéressé à cette nouvelle réincarnation de l'ancienne idée, préférant traiter avec les plus traditionnels 1T-1C et 2T-2C... Pour le moment, il n'y a pas eu une seule nouvelle de la licence de la technologie 1T par un grand fabricant. Apparemment, les stéréotypes sont tenaces - une fois qu'ils ont rejeté la structure 1T, les géants de l'industrie informatique l'ont oublié. J'aimerais croire que cela, comme l'ont appelé les développeurs, la FeRAM ultra-Gbit, aura de la chance avec les éditeurs, et nous verrons des supports de stockage non volatils de grande capacité bon marché sur les étagères.

RAM ferroélectrique non volatile série 16 kbit (FRAM) avec alimentation 3V

Caractéristiques distinctives:

RAM non volatile ferroélectrique 16 kbit
- Organisation des cellules mémoire 2048 x 8
- Nombre illimité de cycles de lecture/écriture
- Durée de conservation des informations de 10 ans
- Enregistrement sans délai (NoDelay™)
- Technologie ferroélectrique avancée hautement fiable

Interface série rapide à deux fils
- Vitesse d'horloge maximale du bus série jusqu'à 1 MHz
- Remplacement matériel direct de l'EEPROM

Faible consommation d'énergie
- Fonctionne lorsqu'il est alimenté par 2.7-3.6V (nouvelle fonctionnalité)
- Courant actif - 75 A (100 kHz, 3V)
- Courant de repos - 1 A

Conformité aux normes de l'industrie
- Température de fonctionnement : -40 °C ... + 85 °C
- 8 broches Paquet SOIC
- Disponibilité de 8 broches respectueuses de l'environnement. Boîtiers SOIC (nouvelle fonctionnalité)

Schéma fonctionnel du FM24CL16 :

Brochage FM24CL16 :

Description générale:

FM24CL16 est une mémoire non volatile de 16 kbit réalisée en technologie ferroélectrique. La mémoire ferroélectrique à accès aléatoire ou FRAM est non volatile et effectue des opérations de lecture et d'écriture similaires à la RAM. Il fournit un stockage fiable jusqu'à 10 ans tout en éliminant la complexité, les limitations de performances d'écriture et la fiabilité du système de l'EEPROM et d'autres mémoires non volatiles.

Contrairement à l'EEPROM, le FM24CL16 effectue une opération d'écriture à la vitesse du bus. Dans ce cas, il n'y a pas de retard pendant l'enregistrement.

Le prochain cycle de bus peut être démarré immédiatement sans qu'il soit nécessaire d'interroger les données. De plus, l'appareil dispose d'un nombre illimité de cycles d'écriture, ce qui est de plusieurs ordres de grandeur supérieur à celui d'une EEPROM. De plus, la FRAM consomme beaucoup moins de courant lors de l'écriture que l'EEPROM, ce qui nécessite une alimentation interne supplémentaire pour le circuit de programmation.

Ces capacités font du FM24CL16 l'outil idéal pour les applications de stockage non volatile où un enregistrement de données fréquent et rapide est requis. Des exemples de telles applications vont des supports de stockage, où le temps d'écriture peut être critique, au contrôle industriel, où les retards d'écriture dans l'EEPROM peuvent entraîner une perte de données. Ensemble, ces avantages vous permettent d'écrire des données à une fréquence plus élevée sans gêner la programmation.

Le FM24CL16 est disponible dans un standard industriel à 8 broches. paquet SOIC et utilise un protocole de communication à deux fils. Les performances sont garanties sur toute la plage de température industrielle de -40°C à +85°C. FM24CL16 nécessite une alimentation 3V et fournit une vitesse de bus jusqu'à 1 MHz, tout en étant interopérable avec la version 5V de FM24C16.

Description des conclusions :

Informations de commande:

Des couches minces de plomb et de titanate de zirconate de lanthane (PLZT) sont activement étudiées dans le but de créer des dispositifs de mémoire microélectronique dépendants de l'énergie utilisant la technologie du silicium. (La polarisation bistable est la base idéale pour les cellules de mémoire binaire.)

À la suite de la transition des technologies de production de produits semi-conducteurs vers un processus inférieur à 1 micron, le besoin s'est fait sentir d'une diminution correspondante de la tension d'alimentation. Il y a une tendance croissante sur le marché à passer des systèmes 5 volts aux systèmes 3 volts. Cependant, toutes les bases de composants ne répondent pas à cette tendance et les concepteurs de systèmes sont confrontés à la complexité d'utiliser des composants lors de l'utilisation d'une seule alimentation. Ce problème concerne encore plus les entreprises de maintenance des systèmes qui font des économies en reconcevant des pièces 5 volts obsolètes.

Atmel a pris cela en compte lors de la conception de la nouvelle famille DataFlash de la série AT45DBXXXX avec uniquement une alimentation 3V. Cependant, la famille DataFlash 3 volts peut également être utilisée dans des systèmes 5 volts. Ce guide pratique a pour objectif de fournir des lignes directrices pour l'utilisation du 3V DataFlash dans des systèmes d'alimentation 5V ou mixtes.

SEIZE NUMÉROS

La cellule mémoire d'un micro-ordinateur typique peut contenir un nombre binaire 1001 1110. Une chaîne aussi longue de uns et de zéros est difficile à mémoriser et peu pratique à saisir à partir du clavier. Le nombre 1001 1110 aurait pu être converti en décimal, ce qui aurait donné 158 10, mais le processus de conversion aurait pris beaucoup de temps. La plupart des systèmes de micro-informatique utilisent la notation hexadécimale pour faciliter la mémorisation et l'utilisation de nombres binaires tels que 1001 1110.

Le système hexadécimal ou base 16 utilise 16 caractères de O à 9 et A, B, C, D, E, F. Dans le tableau. 2.5 montre les équivalents des nombres décimaux, binaires et hexadécimaux.

Remarque du tableau. 1 que chaque caractère hexadécimal peut être représenté par une seule combinaison de quatre bits. Ainsi, la représentation hexadécimale du nombre binaire 1001 1110 est 9E. Cela signifie que la partie 1001 du nombre binaire est 9, et la partie 1110 est E (bien sûr, en code hexadécimal). Par conséquent, 1001 1110 2 = 9E 16. (Rappelez-vous que les indices représentent la base du système numérique.)

Comment puis-je convertir le binaire 111010 en hexadécimal ? Vous commencez par MB et divisez le nombre binaire en groupes de 4 bits. Remplacez ensuite chaque groupe de 4 bits par le chiffre hexadécimal équivalent : 1010 2 = A, 0011 2 = 3, donc 111010 2 = 3A 16.

Comment puis-je convertir l'hexa 7F en binaire ? Dans ce cas, chaque chiffre hexadécimal doit être remplacé par son équivalent binaire à 4 bits. Dans l'exemple, le nombre binaire 0111 est remplacé par

Tableau 1. Équivalents décimaux, hexadécimaux et binaires

7 hexadécimal et 1111 2 remplace F 16, donc 7F 16 = 11110111 2.

La notation hexadécimale est largement utilisée pour représenter les nombres binaires.

Tableau 2. Conversion de l'hexadécimal en décimal

Convertissez le nombre hexadécimal 2C6E en décimal. La procédure correspond au tableau. 2. Les valeurs des positions des quatre premiers chiffres hexadécimaux sont, respectivement, de gauche à droite 4096, 256, 16 et 1. Le nombre décimal contient 14 (E 16) uns, 6 nombres 16, 12 (C 16 ) nombres 256 et 2 nombres 4096. Chaque chiffre est multiplié par le poids correspondant, la somme est obtenue, ce qui nous donne le nombre décimal 11374.

Convertissez le nombre décimal 15797 en hexadécimal. En figue. 5 montre la procédure. La première ligne divise 1579710 par 16, ce qui est

15797 10:16 = 987 reste 5 10 = 5 16 MR

978 10: 16 = 61 reste 11 10 = B 16

61 10:16 = 3 reste 13 10 = D 16

3 10: 16 = 0 reste 3 10 = 3 16 CP

15797 10 = 3 D B 5

Riz. 5. Conversion décimale en hexadécimale

donne le quotient 987 10 et le reste 5 10, qui est ensuite converti en son équivalent hexadécimal (5 10 = 5 16) et devient le chiffre le moins significatif (MP) du nombre hexadécimal. Le premier quotient (987) devient divisible sur la deuxième ligne et se divise à nouveau par 16, ce qui donne le quotient 61 et le reste 11 10 ou hexa B. Dans la troisième ligne 61 est divisible par 16, donne le quotient 3 et le reste 13 10 ou D 16, et en quatrième ligne sur une ligne, le dividende 3 est divisible par 16, donne le quotient 0 et le reste Z 10 ou 3 16. Lorsque le quotient est égal à 0, comme dans la quatrième ligne, la conversion se termine. 3 16 devient le chiffre le plus significatif (MS) du résultat, c'est-à-dire 3DB5 16.

Dispositions de base.

La mémoire du système à microprocesseur remplit la fonction de stockage des données. Différents types de mémoire sont conçus pour stocker différents types de données. Ceci sera discuté plus en détail ci-dessous.

Les informations en mémoire sont stockées dans des cellules dont le nombre de bits est égal au nombre de bits sur le bus de données du processeur. Il s'agit généralement d'un multiple de huit. En effet, un octet est une unité de mesure de huit bits. Par conséquent, la quantité de mémoire est le plus souvent mesurée en octets, quelle que soit la largeur de la cellule mémoire.

Le nombre autorisé de cellules de mémoire est déterminé par le nombre de bits du bus d'adresse comme 2N, où N est le nombre de bits du bus d'adresse.

Les plus grandes unités de mémoire suivantes sont également utilisées : kilo-octet - 210 = 1024 octets (noté Ko), mégaoctets - 220 = 1 048 576 octets (noté Mo), gigaoctet - 230 octets (noté Go), téraoctet - 240 (noté TB). Par exemple, si la mémoire a 65 536 cellules, chacune de 16 bits, alors la mémoire est dite de 128 Ko. L'ensemble des emplacements mémoire est généralement appelé espace mémoire système.

Pour connecter le module de mémoire au bus système, des blocs d'interface sont utilisés, qui comprennent un décodeur d'adresse (sélecteur), un circuit de traitement des signaux de commande du bus et des tampons de données (Fig. 8.1). Pour connecter le module de mémoire au bus système, des blocs d'interface sont utilisés, qui comprennent un décodeur d'adresse (sélecteur), un circuit de traitement des signaux de commande du bus et des tampons de données (Fig. 2.18).

En règle générale, un système contient plusieurs modules de mémoire, dont chacun fonctionne dans sa propre zone d'espace mémoire. Le sélecteur d'adresses détermine simplement quelle zone d'adresses d'espace mémoire est allouée à un module de mémoire donné. Le circuit de commande génère des signaux de validation de mémoire (CS - Chip Select) et des signaux de validation d'écriture de mémoire (WR - Write-Read) au bon moment. Les tampons de données transfèrent les données de la mémoire à la jonction ou de la jonction à la mémoire. Dans l'espace mémoire d'un système à microprocesseur, plusieurs zones spéciales sont généralement allouées qui remplissent des fonctions spéciales.

Classification des modules de mémoire.

La classification de la mémoire est nécessaire pour mieux comprendre à quoi servira telle ou telle mémoire.

Tout d'abord, la mémoire est divisée en deux sous-groupes principaux : la mémoire morte (ROM) et la mémoire vive (RAM).

Mémoire morte (ROM).

La mémoire non volatile est appelée mémoire morte, c'est-à-dire mémoire qui ne dépend pas de la présence de tension d'alimentation sur l'appareil. Un tel appareil peut stocker des informations pendant une longue période sans le connecter à une source d'alimentation.

Ce type de mémoire est conçu pour stocker des informations qui ne doivent pas être détruites si l'appareil est éteint. Ces données comprennent un programme pour un microcontrôleur, des données sur la configuration de ce programme, divers fichiers. Les fichiers peuvent inclure des graphiques, des données capturées à partir de capteurs, etc.

Il existe de nombreuses implémentations de ROM différentes. Dans les microcontrôleurs, deux technologies ont acquis la plus grande popularité. Il s'agit de l'EEPROM (Electronicly Erasable Programmable ROM) et de la Flash (Flash Erase EEPROM).

L'EEPROM a été développé en 1979 par Intel. Cette mémoire peut être reprogrammée lorsqu'elle est connectée au bus standard du processeur. De plus, l'effacement de toute cellule mémoire se produit automatiquement lorsque de nouvelles données y sont écrites. Cette. dans ce type de mémoire, il est possible de changer des informations dans une cellule sans affecter les cellules voisines.

La mémoire flash est un développement ultérieur de l'EEPROM. Il utilise un type de cellule à transistor quelque peu différent de l'EEPROM. Et une autre organisation de l'accès aux cellules mémoires. En conséquence, l'accès aux cellules est devenu plus rapide. Mais l'effacement en mémoire flash n'est effectué que pour un bloc de données spécifique, ou pour l'ensemble du microcircuit dans son ensemble. Il est impossible d'en effacer un élément. Et puisque l'écriture dans ce type de microcircuit (pour le type de mémoire NAND) se fait par élément "ET" de l'état actuel de la cellule avec les données à écrire, les données correctes ne seront écrites dans la cellule que si une seule unité y est écrite. Une unité ne peut être définie dans une cellule que par la fonction d'effacement. Cela ne peut pas être fait en écrivant des données. Par conséquent, pour écrire des données dans une cellule mémoire, il est nécessaire de copier l'intégralité du bloc qui sera effacé dans une mémoire tierce, de l'effacer. En mémoire, modifiez la valeur de la cellule souhaitée et réécrivez le bloc déjà modifié.

Comme vous pouvez le voir, travailler avec des cellules de données individuelles est lent en raison de la nécessité de copier et d'effacer un bloc de données entier à chaque fois. Mais travailler avec le bloc entier à la fois est beaucoup plus rapide qu'en EEPROM.

Cette. dans Flash, il est logique de stocker des informations qui changeront rarement (ou jamais). Et dans l'EEPROM, vous pouvez écrire les paramètres du programme, qui doivent être enregistrés une fois l'appareil déconnecté de l'alimentation.

La mémoire flash est disponible en deux types - NOR et NAND. NOR (Not OR) a un accès aléatoire rapide aux cellules de mémoire et la capacité d'écrire un octet. NAND (Not AND) permet une écriture et un effacement rapides des données, mais a un temps d'accès aléatoire aux données légèrement plus long que NOR.

En fonction de la nature des structures de mémoire, la NAND est généralement utilisée pour stocker des informations lues par un flux telles que la vidéo, la musique, etc. NOR est utilisé pour stocker le programme, en raison de la vitesse élevée de lecture d'un octet arbitraire de données.

La ROM est relativement lente et ne peut pas être utilisée pour stocker des informations nécessitant un accès rapide, telles que des variables.

La mémoire d'amorçage est toujours exécutée en ROM. C'est à partir de cette zone que le processeur commence à fonctionner après la mise sous tension et après l'avoir réinitialisé à l'aide du signal RESET. Si le microcontrôleur dispose de plusieurs types de ROM, il y a souvent le choix avec laquelle démarrer le programme. Pour cela, plusieurs pattes sont sorties, la combinaison de signaux sur laquelle identifie l'une ou l'autre ROM.

Adressage NAND.

Pour un exemple de travail avec la ROM, considérons l'organisation de la mémoire et l'accès à celle-ci en utilisant l'exemple d'une puce mémoire NAND.

La structure de la mémoire NAND est illustrée à la figure 8.2.

La mémoire du microcircuit est divisée en blocs, eux-mêmes divisés en pages, constituées d'octets. Cette. pour adresser complètement un octet de mémoire, vous devez connaître le numéro de bloc, le numéro de page et l'adresse de l'octet lui-même dans cette page.

La capacité totale de la mémoire dans ce cas est égale au produit de la capacité de la page par le nombre de pages dans un bloc et par le nombre de blocs dans la puce mémoire. Si nous avons, comme le montre la figure 8.2, le microcircuit est constitué de 2000 blocs contenant chacun 128 pages. La page contient 8192 octets de mémoire. En conséquence, nous obtenons : 8192 * 128 * 2000 = 2 Go de mémoire. Habituellement, la taille de la mémoire est indiquée en bits. Celles. la taille du microcircuit en question est de 16Gbit, ce qui sera indiqué dans sa documentation.

En conséquence, pour obtenir un octet d'information au niveau de la broche R/W, qui est responsable de la lecture et de l'écriture, un signal est établi pour dire qu'il y aura lecture. Une commande est envoyée pour demander un octet de données lu. Ensuite, un paquet du formulaire est formé, comme le montre la figure 8.3.

Dans ce paquet, A13-A0 est l'adresse d'octet dans la page, A20-A14 est le numéro de page, A32-A21 est le numéro de bloc.

En réponse à cette requête, le microcircuit doit émettre l'octet demandé. Dans ce cas, si vous devez lire plusieurs octets d'affilée, il suffit de continuer à lire les données sans mettre à jour l'adresse. Le microcircuit incrémente automatiquement l'adresse d'une unité à chaque lecture. Celles. lors de l'utilisation de ce microcircuit, il est avantageux de lire les données en une seule fois en pages (dans notre exemple, 8192 octets).

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ROM - Mémoire en lecture seule

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Université d'État de Novgorod I. Sage

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Sur le thème « Périphériques de stockage permanents. Principales caractéristiques, champ d'application "

Complété : étudiant de 1ère année gr. 5261

Bronina Ksenia

Vérifié par: Arkhipova Gelirya Askhatovna

Veliki Novgorod, 2016

1. Le concept de stockage permanent

1.1 Principales caractéristiques de la ROM

1.2 Classification du ROM

1.2.1 Par type d'exécution

1.2.2 Par types de puces ROM

1.2.3 Par la méthode de programmation des microcircuits (en leur écrivant un firmware)

2. Candidature

3. Types historiques de ROM

Littérature

1. Le concept de stockage permanent

La mémoire morte (ROM, ou ROM - Read Only Memory, mémoire morte) est également construite sur la base de modules (cassettes) installés sur la carte mère et sert à stocker des informations inchangées : programmes de démarrage du système d'exploitation, programmes de test des périphériques informatiques. et certains pilotes Basic Input/Output System (BIOS), etc.

La mémoire permanente comprend la mémoire morte, la ROM (dans la littérature anglaise - Read Only Memory, ROM, qui se traduit littéralement par « mémoire morte »), la ROM programmable, l'EPROM (dans la littérature anglaise - Programmable Read Only Memory, PROM) et mémoire flash. Le nom de la ROM parle de lui-même. Les informations contenues dans la ROM sont enregistrées chez le fabricant d'usine des microcircuits de mémoire et sa valeur ne peut pas être modifiée à l'avenir. La ROM stocke des informations critiques pour l'ordinateur, qui ne dépendent pas du choix du système d'exploitation. La ROM programmable diffère de la ROM habituelle en ce que les informations sur ce microcircuit peuvent être effacées par des méthodes spéciales (par exemple, les rayons ultraviolets), après quoi l'utilisateur peut réécrire des informations dessus. Ces informations ne peuvent pas être supprimées avant la prochaine opération d'effacement.

Il est d'usage de désigner la ROM en tant que périphérique de stockage permanent non volatile et "semi-permanent", à partir duquel vous ne pouvez lire les informations qu'à la volée, l'enregistrement des informations dans la ROM est effectué en dehors du PC dans des conditions de laboratoire ou en présence d'un programmeur spécial et dans l'ordinateur. Selon la technologie d'enregistrement de l'information, on peut distinguer les ROM des types suivants :

§ microcircuits, programmables uniquement lors de la fabrication, - ROM classiques ou masquées ou ROM ;

§ microcircuits, programmables une fois en laboratoire, - ROM programmable (EPROM), ou ROM programmable (PROM) ;

§ microcircuits, programmables de façon répétée, - ROM reprogrammable ou PROM effaçable (EPROM). Parmi eux, il convient de noter les microcircuits EEPROM (Electrical Erasable PROM) reprogrammables électriquement, y compris la mémoire flash.

1.1 Principales caractéristiques de la ROM

Les données en mémoire morte (ROM) sont stockées de manière permanente. Les données stockées en permanence sont dites non volatiles, ce qui signifie qu'elles restent dans la ROM même lorsque l'alimentation est coupée. Une fois les données écrites sur la ROM, elles peuvent être lues par d'autres appareils, mais les nouvelles données ne peuvent pas être écrites sur la ROM.

La ROM est le plus souvent utilisée pour stocker ce qu'on appelle un « programme de surveillance ». Un programme moniteur est un programme machine qui permet à l'utilisateur d'un système de micro-ordinateur de visualiser et de modifier toutes les fonctions du système, y compris la mémoire. Une autre utilisation répandue de la ROM est le stockage de tables de données fixes, telles que des fonctions mathématiques, qui ne changent jamais.

Quatre types de ROM sont largement utilisés par les systèmes informatiques numériques : ROM à programmation par masque, ROM programmable (EPROM), ROM programmable effaçable (EPROM) et ROM programmable électriquement (EEPROM).

1.2 Classification du ROM

1.2.1 Par type d'exécution

Le tableau de données est combiné avec le dispositif d'échantillonnage(un lecteur), dans ce cas le tableau de données est souvent appelé "firmware" dans la conversation :

§ puce ROM;

§ Une des ressources internes d'un micro-ordinateur monopuce (microcontrôleur), généralement FlashROM.

Le jeu de données existe par lui-même:

§ CD ;

§ carte perforée;

§ ruban perforé;

§ codes à barres ;

§ montage "1" et montage "0".

1.2.2 Par types de puces ROM

Par technologie de fabrication de cristal :

§ RO ing. mémoire morte - mémoire morte, ROM masquée, fabriquée selon la méthode d'usine. À l'avenir, il n'y a aucun moyen de modifier les données enregistrées.

Figure 1. Masquer la ROM

§ PRO ing. mémoire morte programmable - ROM programmable qui peut être flashée une fois par l'utilisateur.

Figure 2. ROM programmable

§ EPROM ing. mémoire morte programmable effaçable - ROM reprogrammable / reprogrammable (EPROM / EPROM)). Par exemple, le contenu du microcircuit K573RF1 a été effacé à l'aide d'une lampe ultraviolette. Pour le passage des rayons ultraviolets vers le cristal, une fenêtre en verre de quartz était prévue dans le boîtier du microcircuit.

Figure 3. ROM flash

§ EEPROM ing. mémoire morte programmable effaçable électriquement). Ce type de mémoire peut être effacé et rempli de données des dizaines de milliers de fois. Utilisé dans les disques SSD. L'une des variétés d'EEPROM est la mémoire flash.

Figure 4. ROM effaçable

§ ROM sur les domaines magnétiques, par exemple K1602RTs5, avait un dispositif d'échantillonnage complexe et stockait une assez grande quantité de données sous forme de régions magnétisées du cristal, tout en n'ayant pas de pièces mobiles (voir. Mémoire d'ordinateur). Un nombre illimité de cycles de réécriture a été fourni.

§ NVRAM, mémoire non volatile - la mémoire "non volatile", à proprement parler, n'est pas une ROM. Il s'agit d'une petite quantité de RAM, structurellement combinée à une batterie. En URSS, ces appareils étaient souvent appelés "Dallas" du nom de la société qui les avait lancés sur le marché. Dans la NVRAM des ordinateurs modernes, la batterie n'est plus structurellement connectée à la RAM et peut être remplacée.

Par type d'accès:

§ Avec accès parallèle (mode parallèle ou accès aléatoire) : une telle ROM est accessible dans le système dans l'espace d'adressage de la RAM. Par exemple, K573RF5 ;

§ Avec accès séquentiel : de telles ROM sont souvent utilisées pour le chargement unique de constantes ou de micrologiciels dans un processeur ou un FPGA, elles sont utilisées pour stocker les paramètres des chaînes de télévision, etc. Par exemple, 93C46, AT17LV512A.

1.2.3 Par la méthode de programmation des microcircuits (en leur écrivant un firmware)

§ ROM non programmable ;

§ ROM, programmable uniquement à l'aide d'un dispositif spécial - programmeur ROM (à la fois flashé une fois et plusieurs fois). L'utilisation d'un programmateur est notamment nécessaire pour fournir des tensions non standard et relativement élevées (jusqu'à +/- 27 V) à des sorties spéciales.

§ ROM (re)programmable en circuit (ISP, programmation dans le système) - ces microcircuits ont un générateur de toutes les hautes tensions nécessaires à l'intérieur et peuvent être flashés sans programmeur et même sans soudure à partir de la carte de circuit imprimé, par logiciel .

monoscope de programmation de puce mémoire

2. Candidature

La mémoire morte est souvent enregistrée avec le firmware pour contrôler un appareil technique : un téléviseur, un téléphone portable, divers contrôleurs, ou un ordinateur (BIOS ou OpenBoot sur les machines SPARC).

BootROM est un firmware, tel que s'il est écrit dans une puce ROM appropriée installée dans une carte réseau, il devient possible de charger le système d'exploitation sur un ordinateur à partir d'un nœud distant du réseau local. Pour les cartes réseau intégrées, BootROM peut être activé via le BIOS.

La ROM des ordinateurs compatibles IBM PC est située dans l'espace d'adressage de F600 : 0000 à FD00 : 0FFF

3. Types historiques de ROM

Les dispositifs de stockage permanents ont commencé à trouver des applications dans la technologie bien avant l'avènement des ordinateurs et des appareils électroniques. En particulier, l'un des premiers types de ROM était le rouleau à came, qui était utilisé dans les orgues de Barbarie, les boîtes à musique et les horloges à sonnerie.

Avec le développement de la technologie électronique et des ordinateurs, le besoin de ROM à grande vitesse s'est fait sentir. À l'ère de l'électronique sous vide, des ROM basées sur des potentioscopes, des monoscopes et des lampes à faisceau étaient utilisées. Dans les ordinateurs basés sur des transistors, les matrices enfichables étaient largement utilisées comme ROM de petite capacité. S'il était nécessaire de stocker de grandes quantités de données (pour les ordinateurs des premières générations - plusieurs dizaines de kilo-octets), des ROM à base d'anneaux de ferrite ont été utilisées (il ne faut pas les confondre avec des types de RAM similaires). C'est à partir de ces types de ROM que vient le terme "firmware" - l'état logique de la cellule était défini par le sens d'enroulement du fil, recouvrant l'anneau. Puisqu'un fil fin devait être tiré à travers une chaîne d'anneaux de ferrite, des aiguilles métalliques similaires à celles de couture ont été utilisées pour effectuer cette opération. Et l'opération même consistant à remplir la ROM d'informations ressemblait au processus de couture.

Littérature

Ugryumov E.P. Circuits numériques BHV-Petersburg (2005) Chapitre 5.

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La ROM est une mémoire, une information dans laquelle, une fois écrite, ne peut pas être modifiée. Par exemple, un programme pour charger des informations de la mémoire externe dans la RAM d'un système à microprocesseur. Tous les types de ROM utilisent le même principe de conception de circuit. Les informations dans la ROM sont représentées par la présence ou l'absence d'une connexion entre l'adresse et les bus de données.

La désignation graphique conventionnelle de la ROM est illustrée à la Fig. 26.10.

26.10. Désignation graphique conditionnelle de la ROM

Riz. 26.11. circuit ROM

En figue. 26.11 montre un schéma de la ROM la plus simple. Pour implémenter la ROM, il suffit d'utiliser un décodeur, des diodes, un ensemble de résistances et des pilotes de bus. La ROM considérée contient des mots de bits, c'est-à-dire sa taille totale est de 32 bits. Le nombre de colonnes détermine la longueur du mot et le nombre de lignes détermine le nombre de mots de 8 bits. Des diodes sont installées aux endroits où les bits qui ont une valeur logique de "0" doivent être stockés (le décodeur envoie 0 à la ligne sélectionnée). Actuellement, les MOSFET sont utilisés à la place des diodes.

Tableau 26.1 montre l'état de la ROM, dont le schéma est illustré à la Fig. 26.11.

Tableau 26.1

État de la ROM simple

En règle générale, les ROM ont une organisation multi-bits avec une structure de 2 DM... Les technologies de fabrication sont très diverses - CMOS, n-MOS, TTL (W) et réseaux de diodes.

Toutes les ROM peuvent être divisées dans les groupes suivants : programmables en usine (masquées), programmables une fois et reprogrammables.

Dans la fabrication de mémoires programmables(ROM ou ROM), les informations sont enregistrées directement lors de leur fabrication à l'aide d'un photomasque, appelé masque, au stade final du processus technologique. De telles ROM, appelées ROM de masque, sont construites sur des diodes, des transistors bipolaires ou MOS.

Le domaine d'utilisation des ROM masquées est le stockage d'informations standard, par exemple des générateurs de caractères (codes de lettres de l'alphabet latin et russe), des tableaux de fonctions typiques (sinus, fonctions quadratiques), des logiciels standard.

Mémoire morte programmable(EPROM, ou BAL DE PROMO) - ROM avec possibilité de programmation électrique unique. Ce type de mémoire permet à l'utilisateur de programmer la puce mémoire une fois à l'aide des programmateurs.

Les microcircuits EPROM sont construits sur des cellules mémoires à liaisons fusibles. Le processus de programmation consiste à griller sélectivement les fusibles à l'aide d'impulsions de courant d'amplitude et de durée suffisantes. Des liaisons fusibles sont incluses dans les électrodes des diodes ou des transistors.

En figue. 26.12 montre le circuit EPROM avec des cavaliers fusibles. Il est fabriqué avec toutes les diodes et cavaliers, c'est-à-dire dans la matrice, tous sont "0", et lors de la programmation, ces cavaliers sont brûlés, dans les cellules desquels il devrait y avoir un "1" logique.

Riz. 26.12. Fragment du circuit EPROM

Mémoire morte reprogrammable(EPROM et EPROM UV) - ROM avec possibilité de programmation électrique multiple. Dans l'IC EPROM UV ( EPROM) les anciennes informations sont effacées à l'aide de rayons ultraviolets, pour lesquels il existe une fenêtre transparente dans le boîtier du microcircuit ; dans l'EPROM ( EEPROM) - en utilisant des signaux électriques.

Les cellules mémoire de l'EPROM sont construites sur m-Transistors MOS ou CMOS. Pour construire un ZE, différents phénomènes physiques de stockage de charges sont utilisés à l'interface entre deux milieux diélectriques ou un milieu conducteur et diélectrique.

Dans la première version, le diélectrique sous la grille du transistor MOS est constitué de deux couches : nitrure de silicium et dioxyde de silicium. Ce transistor est appelé MNOS : métal - nitrure de silicium - oxyde - semi-conducteur. Des centres de piégeage de charge apparaissent à la limite des couches diélectriques. En raison de l'effet tunnel, les porteurs de charge peuvent traverser le film d'oxyde mince et s'accumuler à l'interface entre les couches. Cette charge, qui est porteuse des informations stockées par le MOSFET, entraîne une modification de la tension de seuil du transistor. Dans ce cas, la tension de seuil augmente tellement que la tension de fonctionnement à la grille du transistor n'est pas en mesure de l'ouvrir. Le transistor, dans lequel il n'y a pas de charge, est facile à ouvrir. L'un des états est défini comme une unité logique, le second est zéro.

Dans la deuxième version, la grille du transistor MOS est rendue flottante, c'est-à-dire. pas lié à d'autres éléments du circuit. Une telle grille se charge d'un courant d'injection d'avalanche lorsqu'une haute tension est appliquée au drain du transistor. En conséquence, la charge sur la grille flottante affecte le courant de drain, qui est utilisé lors de la lecture des informations, comme dans la version précédente avec le transistor MNOS. De tels transistors sont appelés LISMOS (MOSFET avec injection de charges par avalanche). La grille du transistor étant entourée d'un isolant, le courant de fuite est très faible et l'information peut être stockée longtemps (des dizaines d'années).

Dans l'EPROM à effacement électrique, une seconde grille de contrôle est placée au dessus de la grille flottante du transistor. L'application d'une tension provoque la dissipation de charge sur la grille flottante en raison de l'effet tunnel. Les EPROM présentent des avantages significatifs par rapport aux EPROM UV, car elles ne nécessitent pas de sources spéciales de lumière ultraviolette pour la reprogrammation. Les chargeurs effaçables électriquement ont pratiquement supplanté les chargeurs effaçables aux ultraviolets.

Un fragment du circuit EPROM utilisant des transistors à double grille de type LIZMOS est représenté sur la Fig. 26.13. Le zéro logique est écrit en mode programmation en utilisant une charge de grille flottante. Effacement des informations, c'est-à-dire décharge à grille flottante, signifie écrire une unité logique. Dans ce cas, lorsqu'un signal est appliqué le long de la ligne d'échantillonnage, les transistors interrogés s'ouvrent et transmettent la tension FOSSE U sur la ligne de lecture.

Les EPROM modernes ont une capacité de données allant jusqu'à 4 Mbit à une fréquence d'horloge allant jusqu'à 80 MHz.

26.5. Éclat-Mémoire

Principes de base du travail et type d'éléments de stockage Éclat-les mémoires sont similaires aux EPROM avec enregistrement électrique et effacement des informations construits sur des transistors à grille flottante. En règle générale, en raison de ses particularités, Éclat- la mémoire est allouée dans une classe séparée. Il efface soit toutes les informations enregistrées en même temps, soit de gros blocs d'informations, et non l'effacement de mots individuels. Cela permet d'exclure les schémas de contrôle pour l'écriture et l'effacement d'octets individuels, ce qui permet de simplifier considérablement le circuit mémoire et d'atteindre un niveau élevé d'intégration et de performance tout en réduisant les coûts.

26.13. Fragment du circuit EPROM

Les tendances modernes dans le développement d'appareils électroniques nécessitent une augmentation constante de la quantité de mémoire utilisée. Aujourd'hui, l'ingénieur a accès à des microcircuits comme mémoire volatile du type DRACHME caractérisé par un coût par bit extrêmement bas et des niveaux élevés d'intégration, ainsi que par Éclat-mémoire dont le coût est en baisse constante et tend au niveau DRACHME.

Le besoin de non volatile Éclat-la mémoire croît proportionnellement à l'avancée des systèmes informatiques dans le domaine des applications mobiles. La fiabilité, la faible consommation d'énergie, la petite taille et le faible poids sont des avantages évidents des supports basés sur Éclat-mémoire par rapport aux lecteurs de disque. Compte tenu de la diminution constante du coût de stockage d'une unité d'information dans Éclat-mémoire, les supports basés sur celle-ci offrent de plus en plus d'avantages et de fonctionnalités aux plates-formes mobiles et aux équipements portables utilisant une telle mémoire. Parmi la variété des types de mémoire, Éclat-mémoire basée sur les cellules NAND est la base la plus appropriée pour construire des périphériques de stockage non volatiles pour de grandes quantités d'informations.

Actuellement, il existe deux structures principales pour construire la mémoire flash : la mémoire à base de cellules NI(OU PAS) et NAND(ET PAS). Structure NI(Fig. 26.14, a) se compose de cellules élémentaires connectées en parallèle pour stocker des informations. Une telle organisation de cellules offre la possibilité d'un accès aléatoire aux données et d'une écriture d'informations par octet. Au coeur de la structure NAND(Fig. 26.14, b) est le principe de connexion séquentielle de cellules élémentaires, formant des groupes (dans un groupe de 16 cellules), qui sont combinés en pages et pages - en blocs. Avec cette construction de la matrice mémoire, l'accès aux cellules individuelles est impossible. La programmation s'effectue simultanément au sein d'une seule page, et lors de l'effacement, on accède à des blocs ou groupes de blocs.

26.14. Des structures basées sur NI(a) et NAND(b)

En raison des différences dans l'organisation de la structure entre la mémoire NI et NAND se reflètent dans leurs caractéristiques. Lorsque vous travaillez avec des tableaux de données relativement volumineux, écrivez/effacez des processus en mémoire NAND exécuter beaucoup plus vite que la mémoire NI... Depuis 16 cellules mémoire adjacentes NAND connectés en série les uns avec les autres sans aucun espace de contact, une zone élevée de placement de cellules sur la puce est obtenue, ce qui vous permet d'obtenir une grande capacité aux mêmes normes technologiques. Au cœur de la programmation flash NAND est le processus d'effet tunnel électronique. Et comme il est utilisé à la fois pour la programmation et l'effacement, une faible consommation d'énergie de la puce mémoire est obtenue. La structure séquentielle de l'organisation des cellules permet une grande évolutivité, ce qui rend NAND-Flash un leader dans la course à l'extension de mémoire. En raison du fait que l'effet tunnel électronique se produit dans toute la zone du canal cellulaire, l'intensité de capture de charge par unité de surface y NAND-Flash inférieur aux autres technologies Éclat-mémoire, ce qui lui permet d'avoir un plus grand nombre de cycles de programmation/effacement. La programmation et la lecture sont effectuées secteur par secteur ou page par page, par blocs de 512 octets, pour émuler la taille de secteur commune des lecteurs de disque.

Caractéristiques plus détaillées des microcircuits Éclat-la mémoire peut être envisagée sur l'exemple des cristaux de la série HY 27xx (08/16) 1 g 1M entreprises Hynix... En figue. 26.15 montre la structure interne et l'affectation des broches de ces appareils.

Le microcircuit a les conclusions suivantes :

E/S 8-15- entrée/sortie de données pour appareils x16

E/S 0-7- entrée/sortie de données, entrée d'adresse ou entrée de commande pour les appareils x8 et x16 ;

Ale- allumer le verrou d'adresse ;

CLE- activer le loquet de commande ;

- choix du cristal;

- autorisation de lecture ;

- lecture/occupé (sortie avec drain ouvert) ;

- autorisation d'enregistrement ;

- protection en écriture

VCC- tension d'alimentation ;

V SS- conclusion générale.

26.15. Schéma des bornes externes (a), affectation des bornes (b) et schéma structurel (c) Éclat-Mémoire

Les lignes d'adresses sont multiplexées avec les lignes d'E/S de données sur un bus d'E/S 8 ou 16 bits. Cette interface réduit le nombre de broches utilisées et permet de passer à des circuits intégrés plus grands sans changer le PCB. Chaque bloc peut être programmé et effacé 100 000 fois. Les microcircuits ont une sortie lecture/occupation à drain ouvert qui peut être utilisée pour identifier l'activité du contrôleur PAR (Programmer / Effacer / Lire). Étant donné que la sortie est réalisée avec un drain ouvert, il est possible de connecter plusieurs de ces sorties de différentes puces mémoire via une seule résistance de rappel à la borne positive de l'alimentation.

26.16. Organisation d'une matrice mémoire NAND-structures

Matrice de mémoire NAND-structure est organisée en blocs, chacun contenant 32 pages. Le réseau est divisé en deux zones : principale et de réserve (Fig. 26.16).

La zone principale du tableau est utilisée pour stocker des données, tandis que la zone de réserve est généralement utilisée pour stocker des codes de correction d'erreurs ( ECC), les drapeaux de programme et les identificateurs de blocs défectueux ( Mauvais bloc) de la zone principale. Dans les appareils 8 bits, les pages de la zone principale sont divisées en deux demi-pages de 256 octets chacune, plus 16 octets de zone de réserve. Dans les appareils 16 bits, les pages sont divisées en une zone principale de 256 mots et une zone de réserve de 8 mots.

Mémoire à base de cellules NI a des temps d'effacement et d'écriture relativement longs, mais a un accès en lecture à chaque bit. Cette circonstance permet d'utiliser de tels microcircuits pour enregistrer et stocker du code de programme ne nécessitant pas de réécriture fréquente. De telles applications peuvent être, par exemple, BIOS pour ordinateurs embarqués ou logiciels pour décodeurs.

Propriétés NAND-Flash déterminé le domaine de son application: cartes mémoire et autres périphériques de stockage de données. Désormais, ce type de mémoire est utilisé presque partout dans les appareils mobiles, les appareils photo et vidéo, etc. NAND-Flash sous-tend presque tous les types de cartes mémoire : Médias intelligents, MMC, SecureDigital, MemoryStick

Capacité d'information actuellement atteinte Éclat-La mémoire atteint 8 Go, la programmation cumulative typique et la vitesse d'effacement peuvent atteindre 33,6 ms / 64 Ko à des vitesses d'horloge allant jusqu'à 70 MHz.

Deux domaines principaux d'utilisation efficace Éclat-Les mémoires sont le stockage de données rarement modifiées et le remplacement de la mémoire sur des disques magnétiques. Pour la première direction, utilisez Éclat- mémoire avec accès adresse, et pour la seconde - mémoire fichier.

26.6. Type de RAM FRAM

FRAM- une mémoire non volatile opérationnelle, alliant hautes performances et faible consommation électrique inhérente à la RAM, avec la propriété de stocker des données en l'absence de tension appliquée.

Par rapport à EEPROM et Éclat- avec la mémoire, le temps d'écriture des données dans une mémoire de ce type et la consommation électrique sont bien moindres (moins de 70 ns contre plusieurs millisecondes), et la ressource pour les cycles d'écriture est bien plus importante (au moins 10 11 contre 10 5 .. 10 6 cycles pour EEPROM).

FRAM devrait devenir dans un avenir proche la mémoire la plus populaire dans les appareils numériques. FRAM différera non seulement par les performances au niveau DRACHME, mais aussi la possibilité de sauvegarder des données lors d'une panne de courant. En un mot, FRAM peut supplanter non seulement le lent Éclat, mais aussi le type habituel de RAM DRACHME... Aujourd'hui, la mémoire ferroélectrique trouve une utilisation limitée, par exemple, dans RFID-Mots clés. Des entreprises de premier plan, dont Ramtron, Samsung, NEC, Toshiba développer activement FRAM... Vers 2015, le marché devrait être m- modules gigaoctets FRAM.

Propriétés spécifiées FRAM fournit un ferroélectrique (perovskite) utilisé comme diélectrique du condensateur de stockage de la cellule mémoire. Dans ce cas, la mémoire ferroélectrique stocke des données non seulement sous forme de charge de condensateur (comme dans la RAM traditionnelle), mais également sous forme de polarisation électrique de la structure cristalline d'un ferroélectrique. Un cristal ferroélectrique a deux états qui peuvent correspondre aux 0 et 1 logiques.

Terme FRAM pas encore réglé. La première FRAM a obtenu le nom - RAM ferrodynamique. Cependant, à l'heure actuelle, un ferroélectrique est utilisé comme cellules de stockage et maintenant FRAM souvent appelée RAM ferroélectrique.

La première FRAM avait 2 T/2AVEC-architecture (Fig. 26.17, a), sur la base de laquelle la plupart des microcircuits de mémoire ferroélectriques modernes sont réalisés. Une cellule de ce type, dans laquelle chaque bit a un bit de référence individuel, permet de déterminer la différence de charge avec une grande précision. Et grâce à la lecture du signal différentiel, l'influence de l'étalement des paramètres des condensateurs des cellules est exclue. Plus tard est apparu FRAM avec architecture 1 T/1AVEC(Figure 26.17, b). L'avantage des microcircuits avec une telle architecture est que la surface de cellule est plus petite que dans les circuits classiques et, par conséquent, le moindre coût du microcircuit par unité de capacité d'information.

La figure 26.18 montre un schéma fonctionnel d'une RAM ferroélectrique ( FRAM) avec un volume de 1 Mbit et une interface d'accès parallèle FM 20L 08 entreprises Ramtron... Tableau 26.1. les broches du microcircuit sont représentées.

FM 20L 08 - mémoire non volatile avec organisation 128K × 8, qui est lue et écrite comme une RAM statique standard. La sécurité des données est assurée pendant 10 ans, alors qu'il n'y a pas besoin de penser à la fiabilité du stockage des données (durabilité illimitée), la conception du système est simplifiée et un certain nombre d'inconvénients d'une solution alternative de mémoire non volatile basée sur la RAM statique secourue par batterie sont éliminés. La vitesse d'enregistrement et les cycles de réécriture illimités font FRAM leader par rapport aux autres types de mémoire non volatile.

26.17. Cellule mémoire type 2 T/2AVEC(a) et 1 T/1AVEC(b)

26.18. Schéma structurel FRAM FM 20L 08

Les ordinateurs et tout appareil électronique sont des appareils complexes, dont les principes ne sont pas toujours clairs pour la plupart des gens ordinaires. Qu'est-ce qu'une ROM et pourquoi un périphérique est-il nécessaire ? La plupart des gens ne seront pas en mesure de répondre à cette question. Essayons de corriger ce malentendu.

Qu'est-ce que la ROM ?

Quels sont-ils et où sont-ils utilisés? La mémoire morte (ROM) est une mémoire non volatile. Technologiquement, ils sont implémentés sous forme de microcircuit. En même temps, nous avons appris quelle est l'abréviation de la ROM. Les appareils sont destinés à stocker les informations saisies par l'utilisateur et les programmes installés. Dans la mémoire morte, vous pouvez trouver des documents, des mélodies, des images - c.-à-d. tout ce qui doit être stocké pendant des mois, voire des années. La quantité de mémoire, selon l'appareil utilisé, peut varier de plusieurs kilo-octets (sur les appareils les plus simples avec un cristal de silicium, dont des microcontrôleurs par exemple) à des téraoctets. Plus la taille de la ROM est grande, plus il est possible de stocker d'objets. Le volume est directement proportionnel à la quantité de données. Si vous condensez la réponse à la question de savoir ce qu'est une ROM, la réponse devrait être : c'est une ROM qui ne dépend pas de la tension continue.

Disques durs comme principaux périphériques de stockage en lecture seule

La question de ce qu'est une ROM a déjà été répondue. Maintenant, nous devrions parler de ce qu'ils sont. La mémoire principale en lecture seule est constituée des disques durs. Ils sont dans tous les ordinateurs modernes. Ils sont utilisés en raison de leurs larges possibilités d'accumulation d'informations. Mais en même temps, il existe un certain nombre de ROM qui utilisent des multiplexeurs, des chargeurs de démarrage et d'autres mécanismes électroniques similaires). Avec une étude détaillée, il faudra non seulement comprendre le sens de la ROM. Déchiffrer d'autres termes est également nécessaire pour approfondir le sujet.

Extension et ajout de capacités ROM grâce aux technologies flash

Si l'utilisateur standard ne suffit pas, vous pouvez utiliser l'extension supplémentaire de la ROM fournie dans le domaine du stockage de données. Cela se fait grâce aux technologies modernes mises en œuvre dans les cartes mémoire et les clés USB. Ils sont basés sur le principe de l'utilisation réutilisable. En d'autres termes, les données qui s'y trouvent peuvent être effacées et écrites des dizaines et des centaines de milliers de fois.

Qu'est-ce que la mémoire morte

La ROM contient deux parties, qui sont désignées comme ROM-A (pour stocker des programmes) et ROM-E (pour émettre des programmes). La mémoire morte de type A est une matrice de transformateur à diodes, qui est cousue avec des fils d'adresse. Cette section de la ROM remplit la fonction principale. Le remplissage dépend du matériau à partir duquel la ROM est faite (perforation et bandes magnétiques, cartes perforées, disques magnétiques, tambours, pointes de ferrite, diélectriques et leur propriété d'accumuler des charges électrostatiques peuvent être utilisées).

Structure schématique de la ROM

Cet objet électronique est représenté comme un dispositif qui ressemble en apparence à la connexion d'un certain nombre de cellules à un bit. La puce ROM, malgré sa complexité potentielle et ses capacités apparemment importantes, est de petite taille. Lorsqu'un certain bit est mémorisé, il est scellé au corps (quand zéro est écrit) ou à la source d'alimentation (quand un est écrit). Pour augmenter la capacité des cellules mémoire dans les dispositifs de mémoire morte, des microcircuits peuvent être connectés en parallèle. C'est ce que font les fabricants pour obtenir un produit moderne, car la puce ROM haute performance leur permet d'être compétitifs sur le marché.

Volumes de mémoire lorsqu'ils sont utilisés dans divers équipements

La quantité de mémoire diffère selon le type et le but de la ROM. Ainsi, dans les appareils électroménagers simples comme les machines à laver ou les réfrigérateurs, des microcontrôleurs installés peuvent suffire (à partir de leurs réserves de plusieurs dizaines de kilo-octets), et dans de rares cas quelque chose de plus complexe est installé. Cela n'a aucun sens d'utiliser une grande quantité de ROM ici, car la quantité d'électronique est petite et des calculs complexes ne sont pas nécessaires de la part de la technologie. Pour les téléviseurs modernes, quelque chose de plus parfait est déjà requis. Et le summum de la complexité est l'équipement informatique comme les ordinateurs et les serveurs, dont les ROM, au moins, peuvent contenir de plusieurs gigaoctets (pour ceux sortis il y a 15 ans) à des dizaines et des centaines de téraoctets d'informations.

Masque ROM

Dans les cas où l'enregistrement est effectué à l'aide d'un procédé de métallisation et un masque est utilisé, une telle mémoire morte est appelée masque. Les adresses des cellules de mémoire qu'elles contiennent sont transmises à 10 broches et un microcircuit spécifique est sélectionné à l'aide d'un signal CS spécial. La programmation de ce type de ROM est effectuée dans les usines, de sorte que la fabrication en petits et moyens volumes est peu rentable et peu pratique. Mais avec une production à grande échelle, ils sont les moins chers parmi tous les dispositifs de stockage permanents, ce qui a assuré leur popularité.

Schématiquement, ils diffèrent de la masse totale en ce que, dans la matrice de stockage, les connexions des conducteurs sont remplacées par des cavaliers fusibles en silicium polycristallin. Pendant la phase de production, tous les cavaliers sont créés et l'ordinateur suppose que les unités logiques sont écrites partout. Mais lors de la programmation préparatoire, une tension accrue est appliquée, à l'aide de laquelle des unités logiques sont laissées. Lorsque de faibles tensions sont appliquées, les cavaliers s'évaporent et l'ordinateur lit qu'il y a un zéro logique. C'est le principe des dispositifs de mémoire morte programmables.

Mémoire morte programmable

Les EPROM se sont avérées suffisamment pratiques dans le processus de production technologique pour pouvoir être utilisées pour la production de moyennes et petites séries. Mais de tels appareils ont aussi leurs limites - vous ne pouvez donc écrire un programme qu'une seule fois (en raison du fait que les cavaliers s'évaporent une fois pour toutes). Du fait de cette impossibilité de réutiliser la mémoire morte, celle-ci doit être mise au rebut en cas d'enregistrement erroné. En conséquence, le coût de tous les équipements produits augmente. En raison de l'imperfection du cycle de production, ce problème occupait assez fortement l'esprit des concepteurs de dispositifs de mémoire. Le moyen de sortir de cette situation était le développement d'une ROM qui peut être reprogrammée plusieurs fois.

ROM effaçable UV ou électrique

Et de tels dispositifs étaient appelés "mémoire morte avec effacement ultraviolet ou électrique". Ils sont créés sur la base d'une matrice mémoire, dans laquelle les cellules mémoire ont une structure particulière. Ainsi, chaque cellule est un transistor MOS dont la grille est en silicium polycristallin. Similaire à l'option précédente, non? Mais la particularité de ces ROM est que le silicium est en outre entouré d'un diélectrique aux propriétés isolantes merveilleuses - le dioxyde de silicium. Le principe de fonctionnement repose ici sur le contenu de la charge d'induction, qui peut être stockée pendant des décennies. Il y a des fonctions d'effacement ici. Ainsi, pour un dispositif ROM ultraviolet, il est nécessaire d'entrer dans les rayons ultraviolets venant de l'extérieur (une lampe ultraviolette, etc.). Evidemment, du point de vue de la simplicité, le fonctionnement des mémoires mortes à effacement électrique est optimal, puisque pour les activer, il suffit d'appliquer une tension. Le principe de l'effacement électrique a été mis en œuvre avec succès dans les ROM telles que les lecteurs flash, que l'on peut voir sur beaucoup.

Mais un tel circuit ROM, à l'exception de la construction des cellules, ne diffère pas structurellement d'une mémoire morte masquée classique. Parfois, de tels appareils sont également appelés reprogrammables. Mais avec tous les avantages, il y a certaines limites à la vitesse d'effacement des informations : cette action prend généralement environ 10 à 30 minutes.

Malgré la possibilité de réécriture, les appareils reprogrammables ont des restrictions sur leur utilisation. Par exemple, les composants électroniques effaçables aux UV peuvent survivre à 10 à 100 cycles de réécriture. Ensuite, l'influence destructrice des rayonnements devient si perceptible qu'ils cessent de fonctionner. Vous pouvez voir l'utilisation d'éléments tels que le stockage pour les programmes BIOS, dans les cartes vidéo et son, pour des ports supplémentaires. Mais le principe de l'effacement électrique est optimal pour la réécriture. Ainsi, le nombre de réécritures dans les appareils ordinaires varie de 100 000 à 500 000 ! Il existe des ROM distinctes qui peuvent fonctionner davantage, mais la plupart des utilisateurs n'en ont pas besoin.