Постійні запам'ятовуючі пристрої (пзп)

ПЗП - дуже важлива складова частина будь-якої комп'ютерної системи Як випливає з назви, ПЗП - це така пам'ять, інформація в якій, будучи одно­го разу записана, зміні не підлягає Часто застосування ПЗП в комп'ютерній системі викликано тим, що система завжди виконує одну і ту ж програму Команди такої програми зберігаються в ПЗП. При використовуванні пам'яті цього типу не виникає проблеми енергозалежності , яка існує при застосу­ванні ОЗП.

Будь-яка комп'ютерна система повинна включати якийсь ПЗП, оскільки обов'язково повинна містити вбудовану програму, необхідну для заванта­ження в ОЗП інформації із зовнішньої пам'яті великого об'єму, такий, як пам'ять на магнітній стрічці або диску.

Існують чотири типи ПЗП різного призначення. Розглянемо спочатку прості ПЗП. Кажучи про 3П цього типу, мають на увазі пам'ять, в яку інфо­рмація записана раз і назавжди в процесі виготовлення напівпровідникових інтегральних схем. Часто такі пристрої називають ПЗП з масочним програ­муванням, оскільки набір бітів, що підлягає запам'ятовуванню, фіксується в \оді технологічного процесу з використанням фотошаблону (маски). Цей набір бітів відповідає технічній документації виготівника.

Масочні ПЗП застосовуються тільки в тих випадках, коли йдеться про масове виробництво, оскільки виготовлення масок дія інтегральних схем обходиться вельми недешево.

Рисунок 8.5

На рис.8.5 приведена схема простого ПЗП. Для його реалізації достатньо використати дешифратор і декілька діодів. Оскільки цей ПЗП містить чоти­ри 8-розрядні слова, його загальний об'єм складає 32 біт. Діоди встановлені в тих місцях ПЗП, де повинні зберігатися біти, що мають значення логічного 0.

Дешифратор 2x4 подає сигнал 0 на вибра­ний рядок. На тих вихідних вертикальних лі­ніях, в перетині яких з вибраною горизонта­льною лінією встановлені діоди, формуються сигнали логічного 0.

Рисунок 8.6

Рисунок 8.6 ілюструє один із способів ви­готовлення ПЗП, що програмується користу­вачем. Таке ППЗП носить назву - ПЗП з пере­палюваними перемичками.

Цей пристрій є ПЗП на діодах, аналогічний показаному на рисунку 8.5. При покупці таке ППЗП містить діоди і перепалювані перемички в позиці­ях всіх розрядів. Програмування такого ППЗП полягає в тому, що на нього подаються адреси слів і руйнуються перемички в тих місцях, де вони не по­грібні. Після того, як це зроблено, вміст ППЗП зміні не підлягає. Якщо при програмуванні мала місце помилка, то єдиний спосіб її виправити це ви­кинути непридатну мікросхему і провести програмування іншої.

Побудова ПЗП з можливістю стирання інформації. Його основу складає матриця польових транзисторів з ізольованим затвором, з індукованим ка­налом, фрагмент якої показано на рис. 8.7

Рисунок 8.7

Сучасні схеми містять транзистори типу ЛІЗ МОН(Від слів Лавинно-Інжекційний Затвор). Структура та­кого транзистора показана на рис. 8.8.

Рисунок 8.8

Транзистори типу ЛІЗМОН містять так званий плаваючий затвор, який може бути додатковим до звичайного (керуючого) затвора.

При подачі на управляючий затвор, витік і стік імпульсу позитивної на­пруги великої амплітуди 20...25В у зміщених р-n переходах виникає ла­винний пробій, область якого насичу­ється електронами. Частина електро­нів, що мають енергію, достатню для подолання потенційного бар'єру діелектричної області, проникає в плаваю­чий затвор. Після зняття програмуючої напруги електрони залишаються в плаваючому затворі, де вони можуть знаходитися тривалий час (у високо­якісних приладах багато років). Поки на затворі є заряд - транзистор від­критий тобто утворюється перемичка.

Стирання інформації може проводи­тися двома способами - ультрафіолето­вим опромінюванням або електричними сигналами.

В першому випадку корпус ІМС має спеціальне прозоре віконце для опромі­нювання кристала. Двоокис кремнію і поликремний прозорі для ультрафіоле­тового проміння. Це проміння викликає в областях транзистора фотоструми і теплові струми, що дозволяє заряду покинути плаваючий затвор. Операція стирання інформації цим способом займає десятки хвилин, інформація стирається відразу у всьому кристалі. В схемах з УФ-стиранням число циклів перепрограмування істотно обмежено, оскільки під дією ультрафіолетового проміння властивості матеріалів поступово змінюються. Число циклів перезапису у вітчизняних ІМС дорівнює 10... 100.

Електричне стирання інформації здійснюється подачею на управляючі за­тори низької (нульової) напруги, а на стоки - високої напруги програмування. Електричне стирання має переваги: можна стирати інформацію не зі всього кристала, а вибірково (індивідуально для кожної адреси), перепрограмувати ЗП можна, не витягуючи мікросхему з пристрою, в якому вона працює.

В той же час схеми з електричним стиранням займають більше місця на кристалі, у зв'язку з чим рівень їх інтеграції менше, а вартість вище. Остан­нім часом ці недоліки швидко долаються і електричне стирання витісняє ультрафіолетове.