2.4. Организация пзу

2.4.1. Классификация пзу

ПЗУ – это энергонезависимая память, основным рабочим режимом которой является режим чтения. В ПЗУ могут храниться управляющие микропрограммы, стандартные программы, диагностические программы и другая информация, которая не должна теряться при выключении напряжения питания. Разновидностью ПЗУ являются программируемые логические матрицы (ПЛМ), изучению которых посвящен соответствующий раздел курса "Схемотехника", и в настоящем пособии они рассматриваться не будут. Все многообразие видов ПЗУ можно классифицировать по способам программирования, учитывая также технологию изготовления.

1. ПЗУ масочного типа (mask-ROM).

Информация заносится в память при ее изготовлении и не может быть впоследствии изменена. Вначале изготавливается матрица, состоящая из запоминающих элементов, адресных и разрядных шин без связей запоминающих элементов с разрядными шинами. Затем с помощью заказного фотошаблона в нужных местах матрицы для программирования логических единиц наносятся связи.

К достоинствам mask-ROM можно отнести высокую надежность хранения информации, дешевизну при больших объемах производства.

Однако, используя масочные ПЗУ, необходимо учитывать, что при изменении программ или микропрограмм приходится заказывать на заводе новую память, что увеличивает ее стоимость при мелкосерийном производстве. Кроме того, изготовление ПЗУ на заводе на заказ требует определенного времени. Поэтому выпуск памяти такого типа целесообразен только в случае массового производства, а пользователю при разработке и отладке программ удобнее самому программировать ПЗУ.

2. Однократно программируемые пользователем ПЗУ – OTPROM (One-Time Programmable ROM).

В незапрограммированном состоянии каждая ячейка памяти при считывании возвращает код $FF. Программируются те разряды, которые должны содержать 0. После установки в 0 разрядов ячейки невозможно восстановить их единичное значение.

Технология программирования заключается в прожигании либо запоминающих элементов или их отдельных частей, либо плавких перемычек путем многократного приложения импульсов повышенного напряжения к узлам запоминающей матрицы.

К недостаткам OT-PROM можно отнести меньшую плотность компоновки элементов, так как сами запоминающие элементы имеют большие размеры для рассеяния мощности, выделяемой при программировании. Кроме того, в состав схемы ПЗУ должны включаться элементы, формирующие токи программирования, используемые однократно. При программировании запоминающий элемент или перемычка могут быть разрушены не до конца, связь со временем может восстановиться и информация будет искажена

3. Репрограммируемые ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием – EPROM (Erasable Programmable ROM).

Перед каждым сеансом программирования для восстановления единичных значений весь модуль подвергается стиранию при помощи ультрафиолетового облучения. Для этого корпус МК выполнен со специальным окном из кварцевого стекла. Далее в нужные разряды заносятся нули путем подачи напряжения. Число сеансов стирания/программирования составляет 25-100.

4. Репрограммируемые ПЗУ с электрическим стиранием – EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM).

Стирание ячеек памяти производится электрическими сигналами. Дешевле, чем EPROM, но дороже, чем OTPROM. Максимальное число циклов стирания/программирования равно 10000. Технология программирования позволяет реализовать побайтовое стирание и побайтовое программирование. Для этого к выбранной ячейке должно быть приложено напряжение 10-20В. Допускается также стирание блока памяти.

Достоинством EEPROM является возможность стирать и программировать в составе устройства, например, в микроконтроллере, не снимая его с платы, что позволяет производить отладку и модернизацию ПО.

Используются редко, т.к. Flash-ПЗУ дешевле и имеют сходные характеристики.

5. ПЗУ с электрическим стиранием типа Flash – Flash-ROM. Отличается от EEPROM способом стирания информации. В EEPROM стирание производится отдельно для каждой ячейки, а во Flash-памяти стирать можно только блоками или страницами. Страница составляет 8, 16 или 32 байта. Блоки могут объединять некоторое число страниц вплоть до полного объема. Стоимость не намного выше, чем OTPROM.