9. Память, доступная только для чтения. Флэш-память.

Память, доступная только для чтения

Микросхемы SRAM и DRAM являются энергозависимыми, и как только питание выключается, хранящаяся в них информация попросту исчезает. Однако существует множество устройств и компонентов, которым требуется запоминающее устройство, сохраняющее информацию и после выключения питания. Энергонезависимая память особенно часто используется во встроенных системах.

ROM

Существуют разные типы энергонезависимой памяти. Как правило, содержимое памяти считывается также, как и из SRAM и DRAM, а вот для его записи применяется специальная процедура. В рабочем режиме содержимое такой памяти только считывается, поэтому она называется памятью доступной только для чтения (Read Only Memory, ROM).

Данные в ROM записываются при ее производстве.

Преимущества:

1. Низкая стоимость готовой запрограммированной микросхемы (при больших объёмах производства).

2. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.

3. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.

Недостатки:

1. Невозможность записывать и модифицировать данные после изготовления.

2. Сложный производственный цикл.

PROMНекоторые микросхемы ROM разрабатываются таким образом, что данные в них может записывать пользователь. В таком случае память называется программируемой ROM (Programmable ROM, PROM). Для программирования микросхемы PROM, т.е. для записи в нее данных, используется плавкое соединение. До программирования во всех ячейках памяти хранятся нули. Для того чтобы поместить в нужные ячейки единицы, пользователь может прожечь плавкое соединение с помощью импульсов усиленного тока. Совершенно очевидно, что этот процесс необратим.

Память PROM гибче и удобнее по сравнению с ROM. ROM используется в основном для хранения неизменяемых (постоянных) программ и данных, особенно в тех случаях, когда выпускается большое количество одинаковых микросхем. Сравнительно высокая стоимость процесса подготовки шаблона для записи информации в ROM делает производство небольших партий таких микросхем слишком дорогим. В подобных случаях гораздо удобнее и дешевле использовать программируемые пользователем PROM.В PROM появилась возможность кодировать ("пережигать") ячейки при наличии специального устройства для записи (программатора). Программирование ячейки в PROM осуществляется разрушением ("прожигом") плавкой перемычки путём подачи тока высокого напряжения. Возможность самостоятельной записи информации в них сделало их пригодными для штучного и мелкосерийного производства. PROM практически полностью вышел из употребления в конце 80-х годов.

Преимущества:

1. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.

2. Возможность программировать готовую микросхему, что удобно для штучного и мелкосерийного производства.

3. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.

Недостатки:

1. Невозможность перезаписи

2. Большой процент брака

3. Необходимость специальной длительной термической тренировки, без которой надежность хранения данных была невысокой

EPROMЕще один тип микросхем ROM позволяет не только записывать, но и перезаписывать данные. Такая память обычно называется стираемой перепрограммируемой ROM (Erasable Programmable ROM, EPROM). Поскольку EPROM способна хранить информацию в течение длительного периода, она может использоваться вместо ROM для хранения программного обеспечения, которое время от времени должно обновляться.Важным преимуществом микросхемы EPROM является то, что ее содержимое можно стереть, затем и повторно ее запрограммировать.В EPROM стирание приводит все биты стираемой области в одно состояние (обычно во все единицы, реже - во все нули). Запись на EPROM, как и в PROM, также осуществляется на программаторах (однако отличающихся от программаторов для PROM). В настоящее время EPROM практически полностью вытеснена с рынка EEPROM и Flash.

Достоинство: Возможность перезаписывать содержимое микросхемы

Недостатки:

1. Небольшое количество циклов перезаписи.

2. Невозможность модификации части хранимых данных.

3. Высокая вероятность "недотереть" (что в конечном итоге приведет к сбоям) или передержать микросхему под УФ-светом (т.н. overerase - эффект избыточного удаления, "пережигание"), что может уменьшить срок службы микросхемы и даже привести к её полной негодности.

EEPROM Существует другая разновидность стираемой программируемой ROM, для которой обе операции можно выполнить электрическим путем. Такие микросхемы называются электронно-перепрограммируемой постоянной памятью (Electrically Erasable Programmable ROM, EEPROM), для стирания и перезаписи которых не нужно извлекать их из компьютера. Более того, их содержимое можно изменять выборочно. Единственным недостатком этих микросхем является то, что для стирания, записи и чтения данных в них требуется разное напряжение.

Главной отличительной особенностью EEPROM (в т.ч. Flash) от ранее рассмотренных нами типов энергонезависимой памяти является возможность перепрограммирования при подключении к стандартной системной шине микропроцессорного устройства. В EEPROM появилась возможность производить стирание отдельной ячейки при помощи электрического тока. Для EEPROM стирание каждой ячейки выполняется автоматически при записи в нее новой информации, т.е. можно изменить данные в любой ячейке, не затрагивая остальные. Процедура стирания обычно существенно длительнее процедуры записи.

Преимущества EEPROM по сравнению с EPROM:

1. Увеличенный ресурс работы.

2. Проще в обращении.

Недостаток: Высокая стоимость

Флэш-память

Одна из сравнительно недавних разработок памяти, подобных EEPROM, получила название флэш-памяти.

В настоящее время флеш-память широко используются в разнообразнейших цифровых устройствах: сотовых телефонах, электронных часах, фотоаппаратах, mp3-плейерах, как носитель специальных микропрограмм и для хранения BIOS в персональном компьютере, просто в качестве удобных съемных носителей информации.

Это энергонезависимое полупроводниковое запоминающее устройство с возможностью перезаписи информации. Преимущества флэш-накопителей: они не содержат механических частей, в результате чего значительно снижаются энергозатраты при работе, а также уменьшаются габариты; постоянное питание требуется только при непосредственной работе с флэш-памятью (записи), но не для хранения данных. Кроме того, флэш-накопители достаточно надежны: срок хранения данных – от 10 до 100 лет, высока удароустойчивость (большая, чем у жесткой памяти).

Флэш-память исторически происходит от ROM (Read Only Memory) памяти, и функционирует подобно RAM (Random Access Memory). Данные флэш хранит в ячейках памяти, похожих на ячейки в DRAM. В отличие от DRAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.

Замены памяти SRAM и DRAM флэш-памятью не происходит из-за двух особенностей флэш-памяти: флэш работает существенно медленнее и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи.

Основное преимущество флэш-памяти перед жёсткими дисками и носителями CD-ROM состоит в том, что флэш-память потребляет значительно (примерно в 10-20 и более раз) меньше энергии во время работы. В устройствах CD-ROM, жёстких дисках, кассетах и других механических носителях информации, большая часть энергии уходит на приведение в движение механики этих устройств. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических носителей.

Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в таких портативных устройствах, как: цифровые фото- и видео камеры, сотовые телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п.