Микросхема вид памяти внутренняя или внешняя
Электронная промышленность всего мира уже выпустила и продолжает разработки все новых и новых типов микросхем памяти. Определенные требования, возникающие при изготовлении изделий электронной техники, вызывают потребность в приборах памяти, характеристики которых должны превосходить предшествующие разработки. На сегодня уже имеется широкий выбор микросхем памяти, но ни один тип не может считаться идеальным. Каждый тип памяти имеет не только что-то лучшее по сравнению со своими конкурентами, но и какие-то свои недостатки.
Таблица 1 показывает степень совершенства указанных типов памяти по некоторым показателям.
Динамическое ОЗУ. Динамическая оперативная память сохраняет информацию (лог. 1 или 0) на конденсаторе малой емкости, который входит в состав транзисторной ячейки. Размер ячейки ДОЗУ меньше, чем у СОЗУ, так что общая стоимость единицы памяти меньше. Но конденсаторы динамической оперативной памяти должны постоянно подзаряжаться, чтобы сохранять информацию. Это требует более сложной схемы интерфейса.
Статическое ОЗУ. По существу, это триггерное устройство с цифровым управлением, не требующее ни синхронизации, ни регенерации. Информация сохраняется до тех пор, пока имеется питание. СОЗУ имеет достаточно малое время доступа для чтения и записи, параллельную структуру адреса. Наилучшее применение СОЗУ нашла для памяти, имеющей невысокую плотность, но частый доступ, а также кэш-памяти.
Энергонезависимое СОЗУ (NV SRAM) - единственный блок, который содержит СОЗУ с низким энергопотреблением, энергонезависимый контроллер памяти и литиевую батарею. Когда основное питание становится ниже минимально требуемого для поддержания работоспособности СОЗУ, контроллер памяти в модуле переключает электропитание с внешнего источника на внутреннюю литиевую батарею и защищает от записи СОЗУ. Переходы от основного питания к питанию от литиевых батарей, и наоборот, прозрачны для СОЗУ и делают его истинно энергонезависимой памятью. Такая конструкция объединяет статические преимущества адресуемого СОЗУ - высокую скорость доступа, низкие требования по синхронизации с преимуществами энергонезависимой технологии СППЗУ. Если не стоит вопрос стоимости, то СОЗУ-модули с батарейным питанием от DSC являются идеалом для любого приложения, где традиционное СОЗУ было бы подходящим. Энергонезависимое СОЗУ по выводам совместимо с СОЗУ без батарейного питания.
Псевдостатическое ОЗУ - комбинация динамического и статического ОЗУ. По своей природе устройство является "статическим", не требуя регенерации для сохранения данных. Но для этого в ячейку памяти помещается вся требуемая логика регенерации. Как следствие, псевдостатическое ОЗУ имеет низкую плотность и более высокую стоимость, чем ДОЗУ.
Флэш-память объединяет возможность электрического стирания ЭСППЗУ с ячейкой, подобной программируемому СППЗУ. В результате модифицированная ячейка может быть стерта электрически в блоке с другими ячейками. Эта характеристика позволяет флэш-памяти принимать новый код или информацию в системе.
Электрически перепрограммируемая постоянная память (EEPROM). Недостаток электрически стираемой памяти в том, что невозможна перезапись в системе. Для этого требуется программатор с повышенным напряжением от 12,5 В и выше. Если же необходимо использовать источник питания напряжением 5 В, то для этого следует применять более дорогие схемы EEPROM, которые в своем составе имеют преобразователь, позволяющий при 5 В производить стирание старой информации и запись новой. Такие приборы имеют относительно высокое время доступа для чтения/записи. Ячейки EEPROM редко могут иметь число операций стирание/запись более 10 000. Память EEPROM может устанавливаться в системе и доступна как стандартная СОЗУ.
Стираемая программируемая постоянная память СППЗУ может стираться повышенным напряжением 12,5 В или ультрафиолетовым светом через окошко в верхней части корпуса микросхемы. Обычно эти микросхемы использовались в разработках и потом происходила их замена на более дешевые.
ПЗУ с однократным программированием. Обычно запись данных в ОТР PROM делают один раз. Эти микросхемы памяти одни из самых дешевых.
ПЗУ. Масочное постоянное запоминающее устройство. Является самым надежным хранителем информации. При этом микросхемы памяти не отличаются высоким быстродействием. Если имеется изделие, известны код/данные, то разрабатывается маска и выпускается самая дешевая и надежная память для чтения. Если же вкралась ошибка в информацию, то все запрограммированные микросхемы масочного ПЗУ - брак!
Оценивая указанные в табл. 1 типы памяти, можно отметить следующее. Высокая плотность и низкая стоимость разряда памяти относятся к динамическим ОЗУ. Масочные ПЗУ - наиболее дешевая память только для чтения и не нуждается в подпитке при хранении. Наилучшие показатели у тех типов памяти, которые расположились в середине таблицы. EEPROM обладает многими положительными качествами, но имеет ограниченное число циклов стирание/запись (10 000), длительное время записи и низкая плотность не совсем соответствуют сегодняшнему промышленному спросу.
Для систем, требующих хранения и защиты данных в случае пропадания питания, быстрого доступа чтение/запись, простой схемы управления - наилучшим образом подходят модули энергонезависимой памяти (NV SRAM), выпускаемые корпорацией Dallas Semiconductor (DSC). Рассмотрим данный тип памяти более подробно, поскольку пока по многим показателям (низко потребляемый кристалл СОЗУ, управляющий контроллер питания, литиевая батарейка) он эмулирует почти идеальную память.
Энергонезависимые СОЗУ производства Dallas Semiconductor
Корпорация Dallas Semiconductor является ведущей в мире по технологии производства энергонезависимых статических ОЗУ (NV SRAM). Каждый модуль этих изделий состоит из СОЗУ с низким энергопотреблением, маленькой литиевой батареи и фирменного энергонезависимого чипа управления. Все перечисленные компоненты вместе формируют энергонезависимую память, которая без внешнего питания может сохранять записанную информацию более 10 лет. Время доступа для чтения и записи составляет порядка 70 нс. Все эти особенности подразумевают, что выпускаемые DSC энергонезависимые CОЗУ могут считываться и записываться быстрее неограниченное количество раз и более безопасно, чем любой другой тип энергонезависимой памяти.
Если у потребителя имеются микросхемы СОЗУ и он хочет получить энергонезависимую память, DSC предлагает "разумные" панельки (smart Socket) со встроенными литиевыми батареями и энергонезависимыми чипами управления. Гнезда в панельке двухрядные под корпуса DIP микросхем СОЗУ.
Когда на рынке стали исчезать микросхемы с малым объемом памяти - 2Кх8 и 8Кх8, DSC разработала свои изделия ОЗУ на основе ячейки 6-Т. Типовое значение тока удержания составляет 50 нА! Для вспомогательного питания можно использовать литиевые батарейки, имеют минимальные размеры, а срок хранения данных - более 10 лет при комнатной температуре.
Память должна автоматически защитить запись при обнаружении изменения питающего напряжения - обычно в допуске 10 % от Uпит. Данные должны храниться в памяти в течение всего времени сбоя питания. Возникает вопрос: что будет с данными в то время, когда происходит сбой питания? При падении напряжения питания ниже 10 % уровня Uпит времени для системных вспомогательных функций уже нет. Что же необходимо сделать для сохранения данных, чтобы снижение питания обнаруживалось существенно раньше и микропроцессор мог выполнить вспомогательные функции по защите записи? Один из способов - использование второго напряжения, контролирующего устройство. DSC производит микросхему DS1233B - монитор напряжения на 5 В + 5 % в 3-выводном корпусе ТО-92. Этот монитор выдает активный низкий сигнал сброса (RST) как только обнаружит выход основного питания из пятипроцентного допуска. Активный низкий сигнал может использоваться как запрос на прерывание микропроцессора. Таким образом, микропроцессор получает необходимое время для обслуживания прерывания, и энергонезависимая память защищается от записи. Рисунок 1 иллюстрирует эту ситуацию.
Рис. 1. Формирование сигнала IRQ
Микропроцессоры могут обслуживать прерывания и обрабатывать информацию быстрее, чем спад напряжения на 5 % от своего номинала. Конечно, необходимо, чтобы программное обеспечение, обслуживающее прерывания системы, было сконфигурировано для максимально быстрой идентификации внешнего прерывания.
Предположим некоторые условия, которые могут быть внутри рассматриваемой системы. Принимаем время снижения напряжения от 4,75 (0,0 5 Uпит) до 4 В (процессор работает еще нормально) за 300 мкс.
Одна команда выполняется за 40_6 = 240 нс.
Скорость падения напряжения
Скорость падения напряжения .
Между началом выдачи команды с монитора (5 %) до 10 % от Uпит напряжение понижается на 0,25 В. Это происходит за время .
Следовательно, за это время микропроцессор выполнит .
Конечно, иметь в резерве 416 команд за время, когда микропроцессор может выполнить любые функции по завершению записи и сохранению данных в ОЗУ - это надежный показатель выполнения поставленной задачи. Если количество циклов на инструкцию меньше вышеуказанного или рабочая частота выше 25 МГц, вы имеете дополнительный резерв времени. Используя монитор DS1233B вместе с энергонезависимым СОЗУ, всегда можно получить дополнительное время для организованного системного завершения работы без разрушения памяти. В противном случае резервов вашего микропроцессора может не хватить для успешного завершения работы с СОЗУ. На рис. 2 представлены корпуса, в которых могут размещаться мониторы напряжения DS1233B.
Рис. 2. Корпуса мониторов напряжения DS1233B
Стандартная энергонезависимая память СОЗУ
Выпускаемая DSC энергонезависимая СОЗУ (табл. 2) имеет отдельный литиевый источник энергии и схему управления, которая постоянно контролирует основной источник питания Uпит по условию выхода напряжения из допуска. Когда напряжение Uпит снижается, выходя за пределы допуска, автоматически включается литиевая батарейка, и защита записи предотвращает нарушение целостности данных. Данные сохраняются, защита от записи остается до тех пор, пока Uпит вернется к номиналу, определяемому допуском. После этого литиевый источник выключается и память снова доступна. Поскольку эти блоки памяти основаны на СОЗУ технологии, время доступа для записи и чтения одинаково, а число этих операций не ограничено. Выпускаются приборы в корпусах DIP (600-mil) или Power Cap.
Расширенная энергонезависимая память СОЗУ с монитором батареи
Все функциональные возможности DS12XX выполняются приборами, перечень которых приведен в табл. 3. Но у этой группы СОЗУ имеется достаточно сложный монитор батареи. Раз в 24 часа монитор применяет испытательную загрузку литиевой батареи и делает замер напряжения. Если напряжение батареи просаживается слишком низко, то вывод Battery Warning (BW) активизируется, чтобы указать потребность в замене батареи. Эти модули имеют встроенный элемент для обнуления центрального процессора. Микросхемы серии DS13XX выпускаются только в корпусе Power Cap.
Новые модули Power Cap
Пакетный модуль Power Cap (рис. 3) дает возможность поверхностного крепления корпуса и его содержимого - энергонезависимого ОЗУ. Power Cap модули представляют уникальную конструкцию, состоящую из двух частей - монтируемой площадки ядра модуля, в которой размещены интегральные схемы и, собственно Power Cap с литиевой батареей. Power Cap - это верхняя половина блока, которая содержит контактные пружины, соединяющие литиевую батарею с ядром модуля. Если необходима смена батарейки, то конструкция модуля позволяет легко и быстро выполнить эту операцию.
Рис. 3 Пакетный модуль Power Cap
В течение системной сборки, пока идет пайка поверхности модуля, высокая температура не затрагивает температурно чувствительные литиевые батареи. Когда основание закреплено, пользователь просто зафиксирует Power Cap на базе модуля, чтобы сформировать законченный энергонезависимый СОЗУ-модуль. Пакетный модуль Power Cap имеет высоту 0,25 дюйма, площадь платы ядра составляет 0,96 кв. дюйма. Все приборы в этой упаковке имеют стандартную цоколевку и могут заменять энергонезависимую память других видов в корпусе с соответствующими выводами. Поставки изделий осуществляются в трех видах: модульное ядро, Power Cap, а также весь модуль Power Cap.
Торговая марка Power Cap - DS9034PC (только литиевая батарейка)
Все базовые модули с хронометрами используют Power Cap DS9034PCX (литиевая батарея и контроллер часов). В сборке Power Cap сохраняют плотный захват базы модуля и выдерживают целостность даже при вибрации и ударе. Съем Power Cap осуществляют с помощью отвертки. При установке и съеме (рис. 4, а, б) Power Cap категорически запрещается нажатие на центральную часть верха корпуса. Полный модуль с узлом Power Cap имеет в торговом названии дополнительный индекс Р. Например, базовая часть имеет название DS12xxY/AB/W. Соответственно, модуль будет иметь название DS12xxYP/ABP/WP.
Рис. 4. Установка и съем PowerCap
Выбор модуля энергонезависимой СОЗУ стандартного или расширенного варианта можно сделать, используя табл. 4.
Если вы остановили свой выбор на часах реального времени с энергонезависимым СОЗУ, то в выборе поможет табл. 5.
Хронометры сторожевой схемы с энергонезависимым СОЗУ представлены в табл. 6. Базовая схема DS1386 выпускается в 32-выводном DIP-корпусе и содержит контроллер часов реального времени с полным набором функциональных возможностей: тревога, таймер сторожевой схемы, таймер интервала. Все это доступно в байтовом формате. В DS1386 содержится также кварцевый резонатор, литиевая батарейка и кристалл СОЗУ.
Для модульного блока Power Cap выпускается базовая часть с памятью, монитором и контроллером батарей (к названию добавляется индекс Р), корпус Power Cap с литиевой батареей и кварцевый резонатор на 32,768 кГц.
"Интеллектуальные" панельки
- разрезать металлическую дорожку, обозначенную на рисунке "TOL";
- площадки металлизации, помеченные "Т", соединить перемычкой.
Рис. 5. "Интеллектуальная" панелька DS1213
Модернизация по увеличению объема памяти
- металлическую дорожку, обозначенную "U", разрезать;
- площадки металлизации, обозначенные "G", соединить перемычкой.
Интеллектуальные часы/ОЗУ имеют индекс DS1216B/C/D/H. Эти панельки имеют то же функциональное назначение, что и DS1213, но дополнительно на печатной плате устанавливается 16-выводная микросхема, которая содержит контроллер напряжения и фантомные часы в одном корпусе. Все DS1216 выпускаются с выходом сигнала "Сброс" (RTS) на выводе 1. Если сигнал "Сброс" не требуется, то достаточно металлическую дорожку, помеченную буквами "RES", перерезать.
- разрезать металлическую дорожку помеченную буквой "U";
- площадки металлизации, обозначенные "G", соединить перемычкой.
При этом DS 1216B модернизируются из объема 8Кх8 в память 32Кх8, а DS1216D - из 128Кх8 в 512Кх8.
Маломощные статические ОЗУ
- менее 50 нА при Uпит = 3 В;
- менее 100 нА при Uпит = 5,5 В;
- менее 1 мкА при Uпит = 5,5 В и t° = +60 °С.
Время доступа при 5 В у DS2016 - 100 > 100 нс, у DS2016 - 150 > 150 нс. При снижении питания до 3 В время доступа увеличивается до 250 нс.
Диапазон рабочих температур для данных микросхем -40:+85 °С. Если использовать для питания литиевые батареи, то ограничение диапазона температур происходит из-за того, что при -40 °С существенно снижается емкость батареи. Поэтому длительность работы батареи при отрицательных температурах не нормируется. Однако если не требуется автономная работа СОЗУ с литиевой батареей в течение 10 лет, то температура -40 °С является вполне реальным режимом работы. В этом случае микросхема DS2016 является наилучшим решением вышеуказанного требования. Вообще микросхема DS2016 с объемом памяти 2Кх8 пригодна как для работы с батареей, так и для случая, когда батарейное питание является вспомогательным. Наилучшим образом СОЗУ DS 2016 подходит для "интеллектуальной" панельки DS1213B.
Микросхемы СОЗУ имеют вход разрешение доступа к микросхеме (CE), который можно использовать для перевода в режим минимального потребления. Наличие сигналов управления CE, а также ОЕ позволяет объединять в параллель множество микросхем, получая, таким образом, необходимый объем памяти. Приборы СОЗУ поддерживают по входу и выходу уровни ТТЛ - схем в диапазоне напряжений 2, 7:5, 5 В. При одинаковых объемах памяти СОЗУ и ПЗУ обычно взаимозаменяемы по выводам и, соответственно, во многих применениях могут заменять друг друга.
Итак, мы познакомились с разными видами внутренней и внешней памяти. Осталось разобраться, как они взаимодействуют между собой.
Иерархия памяти. Кэширование. Как следует из обсуждения в § 32, невозможно создать память, которая имела бы одновременно большой объём и высокое быстродействие. Поэтому используют многоуровневую (иерархическую) систему из нескольких типов памяти. Как правило, чем больший объём имеет память, тем медленнее она работает.
Самая быстрая (и очень небольшая) память — это регистры процессора. Гораздо больше по объёму, но заметно медленнее внутренняя память (ОЗУ и ПЗУ). Далее следует огромная, но ещё более медленная внешняя память. Наконец, последний уровень — это данные, которые можно получить из компьютерных сетей (рис. 5.19).
Рис. 5.19
Для редактирования файла, расположенного на диске (внешняя память), программа обработки загружает его в ОЗУ (внутренняя память), а конкретные символы, с которыми в данные доли секунды работает процессор, «поднимаются» по иерархии выше — в регистры процессора.
Производительность компьютера в первую очередь зависит от «верхних» уровней памяти — процессорной памяти и ОЗУ. Быстродействие процессоров значительно выше, чем скорость работы ОЗУ, поэтому процессору приходится ждать, пока до него дойдут данные из оперативной памяти. Чтобы улучшить ситуацию, между процессором и ОЗУ добавляют ещё один слой памяти, который называют кэш-памятью, или кэшем (от англ, cache — тайник, прятать).
Кэш-память — это память, ускоряющая работу другого (более медленного) типа памяти, за счёт сохранения прочитанных данных на случай повторного обращения к ним.
Кэш-память — это статическая память, которая работает значительно быстрее динамического ОЗУ. В ней нет собственных адресов, она работает не по фон-неймановскому принципу адресности.
При чтении из ОЗУ процессор обращается к контроллеру кэш-памяти, который хранит список всех ячеек ОЗУ, копии которых находятся в кэше. Если требуемый адрес уже есть в этом списке, то запрашивать ОЗУ не нужно и контроллер передаёт процессору значение, связанное (ассоциированное) с этим адресом (рис. 5.20) 1 . Такой принцип организации памяти называется ассоциативным.
1 Это напоминает поиск в Интернете содержимого документа по его названию.
Если нужных данных нет в кэш-памяти, они читаются из ОЗУ, но одновременно попадают и в кэш — при следующем обращении их уже не нужно читать из ОЗУ.
Рис. 5.20
Обычно в кэш-память заносится содержимое не только запрошенной ячейки, но и ближайших к ней (эта стрелка на рис. 5.20 показана более толстой). Таким образом, в кэше хранятся копии часто используемых ячеек ОЗУ, и передача этих данных в процессор происходит быстрее.
В работе кэш-памяти есть две основные трудности. Во-первых, объём кэша намного меньше объёма ОЗУ, и он быстро заполняется — приходится заменять наиболее «ненужные» (например, редко используемые) данные. Во-вторых, если считанные из кэш-памяти данные обрабатываются процессором и сохраняются в ОЗУ, нужно обновлять и содержимое кэша. Обе эти задачи решает контроллер кэш-памяти. Несмотря на трудности, кэширование во многих случаях повышает скорость выполнения программы в несколько раз.
Сама кэш-память также строится по многоуровневой схеме: в современных процессорах есть, по крайней мере, 2-3 уровня. Некоторые из них входят в состав процессора, а остальные выполнены в виде отдельных микросхем (поэтому на схеме многоуровневой памяти на рис. 5.19 кэш только частично расположен внутри процессора). Кэш для программ и для данных изготовляется раздельно. Это удобно потому, что считываемую программу, в отличие от данных, не принято изменять, поэтому кэш команд можно делать проще.
Подчеркнём, что термин «кэширование» в вычислительной технике имеет довольно широкий смысл: речь идёт о сохранении информации в более быстродействующей памяти с целью повторного использования. Например, браузер кэширует файлы, полученные из Интернета, сохраняя их на жёстком диске в специальной папке. В накопителе на жёстком диске также используется кэширование. Таким образом, кэш может быть организован как с помощью аппаратных средств (кэш процессора), так и программно (кэш браузера).
Виртуальная память. Пользователям хочется, чтобы программное обеспечение было интеллектуальным и дружественным и чтобы в нём были предусмотрены все самые мелкие детали, которые им могут потребоваться. Программистам хочется написать программу с наименьшими затратами сил и времени, поэтому они широко используют среды быстрой разработки программ (англ. RAD — Rapid. Application Development). В результате программы всё больше увеличиваются в размере. Кроме того, объём обрабатываемых данных постоянно растёт. Поэтому компьютерам требуется все больше и больше памяти, особенно в многозадачном режиме, когда одновременно запускаются сразу несколько программ.
Как же согласовать эти требования с ограниченным объёмом ОЗУ? Современные операционные системы используют для этого идею виртуальной памяти. Предполагается, что компьютер обладает максимально допустимым объёмом памяти, с которым может работать процессор, а реально установленное ОЗУ — лишь некоторая часть этого пространства. Оставшаяся часть размещается в специальном системном файле или отдельном разделе жёсткого диска. Если ёмкости ОЗУ не хватает для очередной задачи, система копирует «наименее нужную» (дольше всего не использовавшуюся) часть ОЗУ на диск, освобождая необходимый объём памяти. Когда, наоборот, потребуются данные с диска, они будут возвращены в освобожденное таким же образом место ОЗУ (и это совсем не обязательно будет то самое первоначальное место!).
При использовании виртуальной памяти выполнение программ замедляется, но зато они могут выполняться на компьютере с недостаточным объёмом ОЗУ. В этом случае установка дополнительного ОЗУ может повысить быстродействие во много раз.
Использование виртуальной памяти ещё раз подтверждает, что деление памяти на внутреннюю и внешнюю память — это искусственная мера. Она вызвана тем, что невозможно создать идеальную память, удовлетворяющую всем требованиям сразу.
Следующая страница Основные характеристики памяти
Cкачать материалы урока
Всем привет! Сегодняшняя статья полностью посвящена микросхемам памяти. В связи с огромными по распространению и по темпам развития разных цифровых устройств и гаджетов, этот тип микросхем получил огромную распространенность во всем мире. Практически в каждом цифровом электронном гаджете, будь то ноутбук, планшет, видеокамера, их всех связывает память. Не будем сильно углубляться во все эти термины и крутые словечки, просто поговорим про два основных типа памяти, это ОЗУ и ПЗУ.
Эти оба вида микросхем памяти используются в электронике всегда вместе, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) место для энергонезависимого хранения данных, по другому EEPROM. ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) - почти тоже самое, только данные хранятся там до момента отключения питания, после повторного отключения питания - на микросхемах ОЗУ теряется вся информация, в то время как на микросхемах ПЗУ информация может храниться очень долго, и при отключении питания информация не удаляется.
Типы микросхем динамических ОЗУ
Динамическая память состоит из ядра (массива ЗЭ) и интерфейсной логики (буферных регистров, усилителей чтения данных, схемы регенерации и др.), Хотя количество видов DRAM уже превысило два десятка, ядро у них организовано практически одинаково. Главные различия связаны с интерфейсной логикой, причем различия эти обусловлены также и областью применения микросхем — помимо основной памяти ЭВМ, микросхемы памяти входят, например, в состав видеоадаптеров. Классификация микросхем динамической памяти показана ниже (см. рисунок ниже).
Типы микросхем динамического ОЗУ
Теперь рассмотрим различные типы микросхем динамической памяти DRAM. На начальном этапе это были микросхемы асинхронной памяти, работа которых не привязана жестко к тактовым импульсам системной шины. Асинхронной памяти свойственны дополнительные затраты времени на взаимодействие микросхем памяти и контроллера. Так, в асинхронной схеме сигнал RAS будет сформирован только после поступления в контроллер тактирующего импульса и будет воспринят микросхемой памяти через некоторое время.
Микросхемы DRAM . В первых микросхемах динамической памяти применялся наиболее простой способ обмена данными. Он позволял считывать и записывать строку памяти только на каждый пятый такт (см. рисунок ниже "a"). Этапы такой процедуры были описаны ранее. Традиционной DRAM соответствует формула 5-5-5-5. Микросхемы данного типа могли работать на частотах до 40 МГц и из-за своей медлительности (время доступа составляло около 120 нс) просуществовали недолго.
Микросхемы FРМ DRAM . Микросхемы динамического ОЗУ, реализующие режим FPM (Fast Page Mode), также относятся к ранним типам DRAM. В основе лежит следующая идея. Доступ к ячейкам, лежащим в одной строке матрицы, можно проводить быстрее. Для доступа к очередной ячейке достаточно подавать на микросхему лишь адрес нового столбца, сопровождая его сигналом CAS. Полный же адрес (строки и столбца) передается только при первом обращении к строке. Сигнал RAS остается активным на протяжении всего страничного цикла и позволяет заносить в регистр адреса столбца новую информацию не по спадающему фронту CAS, а как только адрес на входе стабилизируется, то есть практически по переднему фронту сигнала CAS. Схема чтения для FPM DRAM (см. рисунок ниже "b") описывается формулой 5-3-3-3 (всего 14 тактов). Применение схемы быстрого страничного доступа позволило сократить время доступа до 60 нс.
Микросхемы EDO DRAM . Следующим этапом в развитии динамических ОЗУ стали микросхемы с гuперстраничным режимом доступа (НРМ, Нурег Page Mode), более известные как EDO (Extended Data Output — расширенное время удержания данных на выходе). Главная особенность технологии — увеличенное по cpaвнению с FPM DRAM время доступности данных на выходе микросхемы. В микросхемах FPM DRAM выходные данные остаются действительными только при активном сигнале CAS, за счет чего во втором и последующих доступах к строке нужно три такта: такт переключения CAS в активное состояние, такт считывания данных и такт переключения CAS в неактивное состояние. В EDO DRAM по активному (спадающему) фронту сигнала CAS данные запоминаются во внутреннем регистре, где хранятся еще некоторое время после того, как поступит следующий активный фронт сигнала. Это позволяет использовать хранимые данные, когда CAS уже переведен в неактивное состояние. Схема чтения у EDO DRAM уже 5-2- 2-2 (см. рисунок ниже "c"), что на 20% быстрее, чем у FPM. Время доступа составляет порядка 30-40 нс.
Временные диаграммы DRAM, FPM DRAM, EDO DRAM
Микросхемы BEDO DRAM . Технология EDO была усовершенствована компанией VIА Technologies. Новая модификация EDO известна как BEDO (Burst EDO — пакетная EDO). Новизна метода в том, что при первом обращении считывается вся строка микросхемы, в которую входят последовательные слова пакета. За последовательной пересылкой слов (переключением столбцов) автоматически следит внутренний счетчик микросхемы. Это исключает необходимость выдавать адреса для всех ячеек пакета, но требует поддержки со стороны внешней логики. Способ позволяет сократить время считывания второго и последующих слов еще на один такт (см. рисунок ниже), благодаря чему формула приобретает вид 5-1-1-1.
Микросхемы SDRAM . Аббревиатура SDRAM (Sуnchrоnous DRAM — Синхронная DRAM) используется для обозначения микросхем "обычных" синхронных динамических ОЗУ. Кардинальные отличия SDRAM от рассмотренных выше асинхронных динамических ОЗУ можно свести к четырем положениям:
•синхронный метод передачи данных на шину;
•применение нескольких (двух или четырех) внутренних банков памяти;
•конвейерный механизм пересылки пакета;
•передача части функций контроллера памяти логике самой микросхемы.
Синхронность памяти позволяет контроллеру памяти "знать" моменты готовности данных, за счет чего снижаются издержки циклов ожидания и поиска данных. Так как данные появляются на выходе микросхемы одновременно с тактовыми импульсами, упрощается взаимодействие памяти с другими устройствами ЭВМ.В отличие от ВЕDО конвейер позволяет передавать данные пакета по тактам, благодаря чему ОЗУ может работать бесперебойно на более высоких частотах, чем асинхронные ОЗУ.
Временные диаграммы BEDO DRAM, SDRAM
Микросхемы DDR SDRAM . Важным этапом в дальнейшем развитии технологии SDRAM стала DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM — SDRAM с удвоенной скоростью передачи данных). В отличие от SDRAM, новая модификация выдает данные в пакетном режиме по обоим фронтам импульса синхронизации, из-за чего пропускная способность возрастает вдвое.
Микросхемы RDRAM, DRDRAM . Принципиально отличный подход к построению DRAM был предложен компанией Rambus в 1997 году. В нем используется оригинальная система обмена данными между ядром и контроллером памяти. В таблице (см. таблица ниже) приведены сравнительные характеристики перечисленных выше микросхем памяти. Ведутся работы по повышению быстродействия, в частности, связанные с применением КЭШ в микросхемах (CDRAM).
Микросхемы памяти применяют для долгого хранения данных-энергонезависимое постоянное запоминающее устройство-ПЗУ,и для временного хранения данных-энергозависимое оперативное запоминающее устройство -ОЗУ.Микросхемы ПЗУ бывают:PROM,EPROM,EEPROM и FLASH память.
EPROM-запоминающее устройство,память,имеет многократные циклы записи с помощью программатора и стирания ультрафиолетом.На корпусе микросхемы можно увидеть Vpp=23В-это напряжение программирования.На каждый бит приходится один полевой транзистор.При прошивке,идет заряд электронами плавающего затвора,этот заряд может сохраняться десятки лет.Чтобы стереть информацию,кристалл облучают ультрафиолетом потоком фотонов,специальной лампой.Фотоны воздействуют на электроны и заряд рассеивается.Стекло на корпусе микросхемы затеняют изолентой, стереть информацию может солнечный свет в течении одной недели.
Микросхема EEPROM-электрически стираемая перепрограммируемая ПЗУ.Одна из подобных микросхем-кр1628рр2,емкостью 1кбит.
FLASH память,это EEPROM,также электрически стираемая и перепрограммируемая ПЗУ,но имеет большую емкость,скорость работы и низкое энергопотребление.
PROM-однократно программируемое ПЗУ,постоянная память с пережигаемыми перемычками.При прошивке,внутри сжигаются перемычки и такую микросхему уже не перепрошить.
Далее идет энергозависимая память или RAM.На такую память надо подавать питание,для сохранения информации,при отсутствии питания,информация стирается.К RAM(ОЗУ) памяти относится DRAM и SRAM.
DRAM-динамическая память,известная оперативная память компьютера.Для хранения бита используют заряженный конденсатор с транзистором.Заряд конденсатора уменьшается динамически во времени и этот заряд надо периодически восстанавливать(регенерация).
На старых компьютерах,для оперативной памяти использовали кр565ру6 или подобные микросхемы,в количестве десятков штук на плате.
SRAM-статическая память.Эту память не нужно регенерировать,она ститична,быстродейственна,запоминающей ячейкой является триггер.Но емкость такой памяти меньше,чем у динамической.
Компоненты ПК
Второй вид микросхем памяти
(ОЗУ, он же RAM) - твердотельный накопитель данных, ОЗУ - оперативная память, куда загружаются временно файлы для работы ОС(всегда служебные процессы активны и занимают часть ОЗУ) и то с чем работает ОС, будь то игра, видео, Ваша любимая песня или ещё что-то, по такому принципу работает и DVD плеер, загружая информацию с оптического диска в ОЗУ и потом бесшумно её считывает процессор, не замечали как когда-то DVD плеер стоит бесшумно, а картинка со звуком спокойно себе воспроизводится? - такой подход используется для того что-бы не возникало ошибок при считывании, данные считываются, и сравнивается контрольная сумма. По такому принципу работает и HDD диск компьютера и другие устройства, которые считывают данные с оптических дисков и т. п.
Интерфейсы
Рассмотрим это подробнее, на примере планшета
- Контроллер питания, с его назначением всё понятно, питать всё это чудо.
- Процессор. Связывает всё воедино, выполняет все системные функции, управляется интерфейсом ПО, пользователь же управляет операционной системой, ОС уже процессором. В компьютерах и ноутбуках связующую роль между "железом" и ПО выполняет микросхема BIOS (базовая система ввода-вывода данных. (Мой ник не с проста выбирался! =))
- Микросхема постоянной памяти, ПЗУ разделенная на две части системно, в одной части находится служебная информация, и операционная система. А в другой её части находиться память доступна непосредственно пользователю.
- Микросхемы RAM, всё понятно, оперативная память, "хватает" файлы на "лету", требования от этой памяти - высокая скорость обмена данными и максимально быстрая их перезапись. Вот и по этому "оперативная" - должна работать оперативненько))).
Как видим, ничего нет на самом деле сложного, сложное только их изготовление, хотя последнее время на рынке памяти очень большая конкуренция. Несомненным гигантом в её производстве является три корпорации, южнокорейская корпорация SAMSUNG и Hynix(Hyundai Electronics), и Американская Kingston. Но так же их выпускают и другие корпорации, к примеру Intel, MEDIATEK, Quanta и многие другие, даже встречаются иногда "но нэйм" микросхемы, и кто их сделал - останется загадкой.
Накопитель - это по сути ячейка с огромным количеством транзисторов, в которых сохраняется значение "1" или "0", двоичная система если по простому, есть на транзисторе заряд - это "1", нет заряда - "0" в инверсии получится наоборот.
Далее разговор только о ПЗУ, флэш и прочем EEPROM
Если микросхема типа MMC/SD - то это самая обычная "флешка" SD интерфейса и она уже включает в себя контроллер и память, по сути просто флешка, которая имеет разный корпус. в интернете есть пример удачной замены микросхемы Hynix H26M52002CKR на обычную microSD карточку на мобильном телефоне Nokia 808.
Мне стало очень интересно всё это, и в тот же миг был спаян вот такой незамысловатый переходничек-кардридер.
Подключается к любому совместимому компьютеру.
Как же подсоединять всё это дело? Во-первых нужно узнать распиновку кардридера:
Распиновку интересующих карт памяти и картридеров можно посмотреть в интернете. А вот где посмотреть распиновку BGA и TSOP микросхем?
Всё там же, в интернете, точнее в даташите, скачанном под определенную микросхему, в даташите, кстати, есть все, начиная от напряжения питания, и до типа микросхем.
Внимательно смотрите на тип вашей микросхемы - если MMC/SD и вообще SD совместный, то всё должно получиться, а вот если просто NAND память - то нужно городить контроллер, такой как на USB флешках и на SD/microSD(SDHC) уже стоит.
Кстати, готовый контроллер можно использовать всё из тех же USB флешек.
Удачи всем в интересных опытах, будьте внимательны и не сожгите что-нибудь! О результатах прошу писать Вас на конференцию. Автор материала - BIOS.
Форум по обсуждению материала МИКРОСХЕМЫ ПАМЯТИ
Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.
Обзор электромагнитного пистолета из китайского набора для самостоятельной сборки.
Приводится несколько рабочих схем электромагнитных Gauss Gun. Первая часть сборника.
Обзор ещё нескольких схем и готовых конструкций Gauss Gun с Алиэкспресс.
Вы здесь: Главная Память. Нижний уровень Микросхемы памяти Типы микросхем динамических ОЗУ
Мини блог
Архитектура ЭВМ
Первый вид микросхем (EEPROM, ПЗУ)
Твердотельный накопитель данных, используется для постоянного хранения данных, с возможностью многократной перезаписи информации, многократного считывания и долговременного её хранения, как с питанием, так и без. В быту - ПЗУ используется во всевозможных накопителях, флеш-картах, в SSD жестких дисках, даже в наших любимых микроконтроллерах как область хранения "прошивки". Микроконтроллеры - это по сути ПЗУ и микропроцессор, исполняющий команды файла прошивки, всё это в одном корпусе, на одном кристалле. Если бы вместо ПЗУ использовали ОЗУ, вам бы после каждого выключения пришлось бы прошивать и загружать данные (а это одно и тоже), и если наоборот - ПЗУ вместо ОЗУ, пользования такой памятью будь её хоть 32 Гб хватило бы её вам минут на 5, не более, своего рода ОЗУ это буфер обмена, между устройством отдающим информацию и устройством принимающим её.
Самое читаемое
- Арифметико логическое устройство (АЛУ)
- Страничный механизм в процессорах 386+. Механизм трансляции страниц
- Организация разделов на диске
- Диск Picture CD
- White Book/Super Video CD
- Прямой доступ к памяти, эмуляция ISA DMA (PC/PCI, DDMA)
- Карты PCMCIA: интерфейсы PC Card, CardBus
- Таблица дескрипторов прерываний
- Разъемы процессоров
- Интерфейс Slot A
Читайте также: