Теоретичні відомості

PROM - (Programmable ROM) - програмовані ПЗП. Елементи пам'яті в даному типі пам'яті це плавкі перемички. На відміну від Mask-ROM, в PROM є можливість кодувати осередки за наявності спеціального пристрою для запису - програматора. Програмування комірки в PROM здійснюється руйнуванням ("пропалюванням") плавкої перемички шляхом подачі струму високої напруги. Можливість самостійного запису інформації в них зробило їх придатними для штучного і дрібносерійного виробництва. PROM практично повністю вийшов з вживання в кінці 80-х років.

Переваги: 1. Висока надійність готової мікросхеми і стійкість до електромагнітних полів. 2. Можливість програмувати готову мікросхему, що зручно для штучного і дрібносерійного виробництва.

3. Висока швидкість доступу до елемента пам'яті.

Недоліки:

1. Неможливість перезапису

2. Великий відсоток браку

3. Необхідність спеціального тривалого термічного тренування, без якого надійність зберігання даних була невисокою.

SRAM (Static Random Access Memory) — статичні ОЗП

Тип комп'ютерної пам'яті, в якій дані зберігаються аж до виключення живлення (тобто вона є енергозалежною (volatile)) або до тих пір, поки в неї не будуть записані нові дані. Ця пам‘ять є статичною (static), а не динамічною (dynamic) в тому відношенні, що не вимагає періодичної регенерації.

Статичний ОЗП коштує набагато дорожче, ніж динамічний, проте час доступу до нього значне менший. Як правило, статичний ОЗП застосовується для організації в комп'ютері кеша першого рівня, звичайно встановлюваного на кристалі процесора, а також кеша другого рівня, що є, як правило, зовнішнім по відношенню до процесора. В останньому випадку статичний ОЗП застосовується як в якості власне кеш-пам'яті другого рівня, так і у вигляді признакової асоціативної статичної пам'яті (Tag SRAM), яка використовується для визначення вмісту кеш-пам'яті. А динамічний ОЗП звичайно застосовується для організації основної пам'яті комп'ютера.

Асинхронний статичний ОЗП, яке застосовується для організації кеш-пам'яті, як правило підтримує пакетний режим передачі даних 3-2-2-2 або 4-2-2-2 по шині пам'яті з тактовою частотою 66 МГц. Це дає можливість надавати протягом двох циклів кожну з половин адреси елемента пам'яті, до якої здійснюється доступ, а протягом ще одного або двох циклів здійснювати доступ до пам'яті. Для трьох подальших доступів, якщо вони здійснюються до послідовно розташованих елементів пам'яті, потрібні лише два цикли: один — для перевірки наявності запрошуваних даних в кеші, в інший — для їхньої вибірки.

Час доступу до більш сучасного синхронного статичного ОЗП (synchronous SRAM) виявляється ще менше (як правило, 7 або 8 нс), ніж у асинхронного статичного ОЗП, у якого воно звичайно складає 12 або 15 нс, оскільки воно здатне фіксувати адресу елемента пам'яті, до якої здійснюється доступ, і починати вибірку даних в той час, як виводяться раніше вибрані дані. Синхронний статичний ОЗП знайшло широке застосування як кеша другого рівня. Воно здатне працювати, наприклад, в пакетному режимі 2-1-1-1 з швидкодією 66.5 МГц шини пам'яті процесора Pentium, розрахованого на тактову частоту шини 133 МГЦ.

DRAM (Dynamic Random Access Memory) — динамічний ОЗП

Тип пам'яті, який звичайно використовується в ПК, а також в більшості інших комп'ютерів. Така пам'ять стоїть дешевше, а значить, і працює повільніше, ніж інші типи, наприклад, статичний ОЗП (Static Random Access Memory — SRAM).

Терміном "динамічний" позначається метод збереження даних в пам'яті, який, по суті, представляє собою збереження заряду в конденсаторі. Подібно всім конденсаторам, елементи пам'яті ІС динамічного ОЗП з часом розряджаються (в даному випадку протягом декількох мілісекунд) і тому вимагають регенерації (refresh). Це робиться за допомогою схем, які виконують циклічне звернення до всіх адрес пам'яті і є складової частиною підсистеми пам'яті комп'ютера.

Додаткові витрати на схеми регенерації пам'яті окупаються, оскільки в динамічному ОЗП необхідний лише один транзистор плюс конденсатор на один двійковий розряд, що зберігається, тоді як в статичному ОЗП на один двійковий розряд, що зберігається, потрібні шість транзисторів, які утворюють схему, звану тригером (flip-flop), тому що вона володіє двома станами і, таким чином, може берегти один двійковий розряд. Як правило, час доступу у статичного ОЗП набагато менше (порядка 5-15 нс) і до того ж воно не вимагає регенерації, оскільки після того, як двійковий розряд буде в нього записаний, воно пам'ятає його, звідси і назва "статичний".

В даний час поширені динамічні ОЗП на 16 Мбіт або 2 Мбайта або на 64 Мбіт або 8 Мбайт на кожну ІС.

Як динамічний, так і статичний ОЗП є енергозалежним (volatile) в тому відношенні, що воно втрачає дані, що зберігаються, в ньому при виключенні живлення. Існує безліч типів енергозалежної (non-volatile) пам'яті, наприклад:

• КМОП-пам'ять (комплементарна структура металл-оксид-напівпровідник — CMOS), яка споживає так мало енергії, що невелика батарея здатна забезпечити збереження працездатності такої пам'яті на декілька років. Цей тип пам'яті, як правило, використовується у тому випадку, коли потрібна видозміна окремих байтів, а загальний об'єм необхідної пам'яті не перевищує декількох сотень байт, наприклад, для збереження параметрів настройки ПК, детально визначаючих його апаратну конфігурацію: тип дискового накопичувача або конкретні встановлені послідовні порти і накопичувачі на гнучких дисках;

• Програмована, внутрішньосхемна стираєма, енергозалежна пам'ять. Знайшла розповсюдження при зберіганні в пристроях програм, які, можливе, не зажадає обновляти, наприклад, вбудованих програм для модему або BIOS для персонального комп’ютера.

EPROM

Різні джерела по-різному розшифровують абревіатуру EPROM - як Erasable Programmable ROM або як Electrically Programmable ROM (стирані програмовані ПЗП або електрично програмовані ПЗП). В EPROM перед записом необхідно провести стирання (відповідно з'явилася можливість перезаписувати вміст пам'яті). Стирання осередків EPROM виконується відразу для всієї мікросхеми за допомогою опромінювання чіпа ультрафіолетовим або рентгенівським промінням протягом декількох хвилин. Мікросхеми, стирання яких проводиться шляхом засвічення ультрафіолетом, були розроблені Intel в 1971 року, і носять назву UV-EPROM (префікс UV (Ultraviolet) - ультрафіолет). вони містять віконця з кварцового скла, які після закінчення процесу стирання заклеюють.

EPROM від Intel була заснована на МОП-транзисторах з лавинною інжекцією заряду (FAMOS - Floating Gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor, російський еквівалент - ЛІЗМОП). В першому наближенні такий транзистор представляє собою конденсатор з дуже малим витіком заряду. Пізніше, в 1973 року, компанія Toshiba розробила осередки на основі SAMOS (Stacked gate Avalanche injection MOS, за іншою версією - Silicon and Aluminum MOS) для EPROM пам'яті, а в 1977 року Intel розробила свій варіант SAMOS.

В EPROM стирання приводить всі біти стираної області в один стан (звичайно у всі одиниці, рідше - у всі нулі). Запис на EPROM, як і в PROM, також здійснюється на програматорах (проте відмінних від програматорів для PROM). В даний час EPROM практично повністю витіснена з ринку EEPROM і Flash.

Переваги:

Можливість перезаписувати вміст мікросхеми

Недоліки:

1. Невелика кількість циклів перезапису.

2. Неможливість модифікації частини бережених даних.

3. Висока вірогідність "недостерти" (що зрештою наведе до збоїв) або перетримати мікросхему під УФ-СВІТЛОМ (т.н. overerase - ефект надмірного видалення, "перепал"), що може зменшити термін служби мікросхеми і навіть навести до її повної непридатності.