25. Пзу. Назначение. Состав. Основные характеристики

ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» — их записывают туда на этапе изготовления микросхемы. Поэтому в ПЗУ возможен только режим считывания инфор­мации, причем считывание не сопровождается ее разрушением.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS — Basic InputOutput System). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков. Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

Класс ПЗУ не однороден и, как отмечалось ранее, может быть разбит на несколько самостоятельных подклассов. Однако все эти подклассы используют один и тот же принцип представления ин­формации. Информация в ПЗУ представляется в виде наличия или отсутствия соединения между шинами адреса (ША) и данных(ШД).

В зависимости от типа и способа организации связи между ши­нами адреса и данных все ПЗУ могут быть разбиты на три под­класса: масочные; прожигаемые (программируемые); ре – программируемые.

Масочные ПЗУ

К масочным относятся ПЗУ, информация в ко­торые записывается непосредственно в процессе их изготовления. Само название данного подкласса устройств связано с техноло­гическим процессом их изготовления. Известно, что нанесение «рисунка» структуры на исходный полупроводниковый материал выполняется при помощи нескольких последовательных циклов фотолитографии (проецирование рисунка через фотошаблон, называемый маской). При этом отдельные элементы формируемых полупроводниковых приборов выполняются с использованием различных масок, например, коллекторные и эмиттерные переходы биполярных или выводы стока и истока полевых транзисторов. Первоначально изготавливаются все фотошаблоны, обеспечи­вающие соединение всех ША с ШД. В этом случае по всем адре­сам из ПЗУ считывается одинаковый сигнал, например, лог. 1. Далее, один из шаблонов заменяют другим, в котором отсутствуют некоторые области приборов (например, коллекторные переходы транзисторов), расположенные согласно таблице истинности между шинами в тех местах, где соединение должно отсутствовать. Данный метод позволяет для изготовления ПЗУ с различной информацией заменять только один из фотошаблонов, что суще­ственно ускоряет и удешевляет процесс производства. Как следует из описания, масочные ПЗУ имеют простую и ре­гулярную структуру, что предполагает выполнение ИС, способных хранить большие объемы информации. Программируемые ПЗУ

Прожигаемые, или однократно программируемые, ПЗУ относятся к классу устройств, которые программируются один раз непосредственно их потребителем. По своей структурной схеме это устройство с одномерной адресацией, в котором для выделения выходного информационного слова нужной длины используется выходной селектор. Первоначально по всем адресам таких ИС записаны сигналы либо лог. 0, либо лог. 1. Пользователь по своему усмотрению пере­запи-сывает по необходимым адресам отличные от исходных логи­ческие константы, физически процесс записи осуществляется путем разрушения (пережигания) специально для этого предусмотрен­ных перемычек между шинами дешифрированного адреса и выход­ными выводами. Такие перемычки изготавливаются из нихрома, поликремния или титаната вольфрама и имеют собственное сопро­тивление в несколько десятков ом. Перемычка обычно включается в эмиттерную цепь транзистора. При программировании для раз­рушения такой перемычки через транзистор достаточно пропустить импульс тока в 20...30 мА при длительности порядка 1 мс. В нормальном режиме работы токи схемы существенно меньше необходимых для программирования. Поэтому записанная в ЭЗЭ информация при чтении не разрушается. Импульс тока записи формируется путем кратковременного по­вышения напряжения питания ЭЗЭ до необходимого для прожигания перемычки значения. Очевидно, что записанная таким обра­зом информация не может быть изменена, за исключением случаев, в которых необходимо изменить информацию по ранее незапро­граммированным адресам.

Репрограммируемые ПЗУ

Репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ), по сути, являются электростатическими ЗУ. Логика построения их ЭЗЭ подобна логике ЭЗЭ дина­мического ОЗУ. Отличие состоит в том, что непосредственно носи­телем информации в них является не конденсатор, а специализи­рованный МДП-транзистор. В зависимости от типа этого транзи­стора различают два вида РПЗУ: - устройства, использующие в качестве элемента памяти так на­зываемый транзистор с «плавающим» затвором;  - устройства, использующие в качестве элемента памяти МДП-транзистор с двухслойным диэлектриком – МНОП-транзистор. Общим для обоих видов является помимо быстрого считывания ранее записанной информации возможность ее неоднократной пе­реза-писи. Однако перезапись информации требует изъятия ИС РПЗУ из устройства и использования специализированного обору­дования. Сам процесс перезаписи занимает временной интервал, на много порядков превышающий время ее считывания. Отличие указанных типов РПЗУ состоит в различных способах стирания старой информации и прог-рамми­рования новой. В настоящее время используются РПЗУ со следующими способами стирания информации: - с ультрафиолетовым стиранием. Для стирания информации в такой РПЗУ её необходимо облучить через специальное окошко на корпусе ИС ультрафиолетовым излучением определённой длины волны в течение определённого времени; - с электрическим стиранием. Для стирания информации в такой РПЗУ на неё необходимо подать определённую последовательность электрических сигналов; - с программным интерфейсом. Для стирания информации в такой РПЗУ на неё необходимо подать определенную последовательность команд. Стоимость РПЗУ значительно выше, чем масочных ПЗУ. По­этому РПЗУ находят применение в процессе отладки и опытной эксплуатации электронных устройств, когда велика вероятность изменения записанной в них информации. В последующем РПЗУ меняют на более дешевые виды ПЗУ.