5.2. Класифікація зп
Пам'ять цифрових систем зазвичай має ієрархічну структуру: вона складається з кількох ЗП різної ємності і швидкодії залежно від їх призначення. Так, комп’ютерна пам'ять поділяється на зовнішню і внутрішню (оперативну). Зовнішня пам'ять використовується для довгочасного зберігання великих масивів інформації, тому має велику ємність, проте невисоку (відносно оперативної пам'яті) швидкодію. Особливість ієрархічної структури полягає в тому, що перед використанням зовнішньої пам'яті певні її масиви потрібно в міру необхідності попередньо завантажувати до оперативної пам'яті, швидкодія якої має бути якомога більш високою.
ЗП можна побудувати на основі різноманітних фізичних принципів, як, наприклад, у зовнішній пам'яті застосовуються, головним чином, магнітні носії інформації, хоч все ширше вживаються також флеш-диски. Тут розглядатимемо лише напівпровідникові ЗП, які виконуються як модулі внутрішньої пам'яті цифрових систем або у вигляді спеціалізованих ІС пам'яті. Відповідно до функціонального призначення (рис. 1) напівпровідникові ЗП поділяють на оперативні ЗП (ОЗП) та постійні ЗП (ПЗП).
Рис. 5.1. Класифікація напівпровідникових ЗП
Оперативні ЗП (RAM, Random Access Memory – пам'ять із довільною вибіркою) застосовують для зберігання масивів даних, необхідних для виконання поточної задачі, включаючи проміжні і остаточні результати операцій. За адресами комірок дані можуть записуватися до ОЗП та зчитуватися з нього в довільному порядку в будь-який момент часу. Елементами пам'яті статичних ОЗП (Static RAM, SRAM) є тригери, а динамічних ОЗП (Dynamic RAM, DRAM) – конденсатори, що утворюються в МОН-структурах, тому інформація в ОЗП не зберігається по вимкненні живлення, тобто цей вид пам'яті є енергозалежним.
Енергонезалежними є постійні ЗП (ROM, Read-Only Memory – пам'ять тільки для читання), бо інформація, записана до них, не зникає по вимкненні живлення. ПЗП призначені для зберігання програм і незмінних даних (табличні значення функцій, константи тощо), а в робочому режимі системи інформація, заздалегідь записана до ПЗП, може лише зчитуватися з нього. Проте в повному сенсі слова до постійної пам'яті належить тільки різновид маскових ПЗП (ROM), в які інформація заноситься за допомогою маски відповідного фотошаблону під час виготовлення мікросхеми. Зрозуміло, що маскові ПЗП, які виготовляються на замовлення, є прийнятними лише для масового виробництва.
До програмовних ПЗП (ППЗП, Programmable ROM, PROM) інформація може одноразово записуватися користувачем шляхом руйнування певних зв’яз-ків між ЕП за допомогою спеціальних пристроїв – програматорів. Через це в разі необхідності змінити інформацію доводиться заміняти ППЗП.
Неодноразово поновлювати інформацію можна в репрограмовних ПЗП (РПЗП). Запис даних до РПЗП здійснюється електричним шляхом, але перед записом потрібно стерти стару інформацію. Залежно від способу стирання розрізняють РПЗП-УФ – РПЗП з ультрафіолетовим стиранням (Erasable PROM, EPROM – РПЗП зі стиранням) та РПЗП-ЕС – РПЗП з електричним стиранням (Electrical Erasable PROM, EEPROM).
У РПЗП-УФ стирання здійснюється ультрафіолетовим опроміненням через прозоре віконце в корпусі ІС, тому стерти можливо лише всю інформацію з кристалу одночасно. Для перепрограмування потрібно вилучати ЗП з робочої плати, крім того, операція стирання займає багато часу (десятки хвилин) та у таких ЗП досить обмежена кількість циклів стирання-запису (10 … 100).
Ці недоліки усунуто в РПЗП-ЕС (частіше вживається оригінальний термін EEPROM або E2PROM), які запроваджено зі збільшенням ступеня інтеграції ІС, бо елементи для електричного стирання потребують додаткового місця на кристалі. Процедура стирання триває лише декілька тактів синхросигналу, а кількість циклів перепрограмовування значно збільшена (становить порядку 100000). Крім того, стало можливим стирати інформацію не з усього кристалу, а вибірково (за адресами комірок), а також перепрограмовувати ЗП безпосередньо в системі, тобто без його вилучення з робочої плати.
Флеш-пам'ять (Flash-Memory) подібна до EEPROM, але виділена в окремий тип через особливості її організації. З метою збільшення ступеня інтеграції і швидкодії та зниження вартості структуру ЗП спрощено так, що інформація стирається не словами, а зі всієї пам'яті одночасно, подібно до фотоспалаху (звідси й походить назва: Flash – спалах, мить). Внутрішня флеш-пам'ять застосовується для зберігання програм і даних, що поновлюються не часто, тому основними є такі її параметри як інформаційна ємність і час зчитування, а вимоги щодо часу стирання і часу запису є некритичними. Різновиди флеш-пам'яті, призначеної для заміни дискової пам'яті, крім компактності, більшої швидкодії, меншої споживаної потужності відрізняються ще підвищеною надійністю через відсутність рухомих механічних засобів. Така пам'ять має блочну структуру і більш розвинуті засоби перезапису інформації, стирання якої можна здійснювати не зі всієї ІС одночасно, а великими блоками.
