Перезаписываемые микросхемы - Контрольная работа

Электронная промышленность всего мира уже выпустила и продолжает разработки все новых и новых типов микросхем памяти. На сегодня уже имеется широкий выбор микросхем памяти, но ни один тип не может считаться идеальным. Память такого типа может стираться и заполняться данными до миллиона раз. Принцип работы EEPROM основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области (кармане) полупроводниковой структуры. flash микросхема память eeprom Random Access Memory или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); комп. жарг. память, оперативка - энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.«Война типов и стандартов» на рынке перезаписываемых устройств продолжается уже не первый год, и конца ей не видно.

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.

1. Виды микросхем памяти

1.1 EEPROM

Англ. Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ (ЭСППЗУ), один из видов энергонезависимой памяти (таких, как PROM и EPROM). Память такого типа может стираться и заполняться данными до миллиона раз.

На сегодняшний день классическая двухтранзисторная технология EEPROM практически полностью вытеснена флеш-памятью типа NOR. Однако название EEPROM прочно закрепилось за сегментом памяти малой емкости независимо от технологии.

Принцип работы EEPROM основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области (кармане) полупроводниковой структуры. flash микросхема память eeprom

Изменение заряда («запись» и «стирание») производится приложением между затвором и истоком большого потенциала, чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и карманом оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта туннелирования электронов в карман при записи применяется небольшое ускорение электронов путем пропускания тока через канал полевого транзистора (явление инжекции горячих носителей).

Чтение выполняется полевым транзистором, для которого карман выполняет функцию затвора. Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора, что и регистрируется цепями чтения.

Основная особенность классической ячейки EEPROM - наличие второго транзистора, который помогает управлять режимами записи и стирания. Некоторые реализации выполнялись в виде одного трехзатворного полевого транзистора (один затвор плавающий и два обычных).

Эта конструкция снабжается элементами, которые позволяют ей работать в большом массиве таких же ячеек. Соединение выполняется в виде двумерной матрицы, в которой на пересечении столбцов и строк находится одна ячейка. Поскольку ячейка EEPROM имеет третий затвор, то, помимо подложки, к каждой ячейке подходят 3 проводника (один проводник столбцов и 2 проводника строк).

1.2 Ram

Англ. Random Access Memory или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); комп. жарг. память, оперативка - энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится: · непосредственно;

· через сверхбыструю память 0-го уровня - регистры в АЛУ, либо при наличии аппаратного кэша процессора - через кэш.

Содержащиеся в современной полупроводниковой оперативной памяти данные доступны и сохраняются только тогда, когда на модули памяти подается напряжение. Выключение питания оперативной памяти, даже кратковременное, приводит к искажению либо полному разрушению хранимой информации.

Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим сна, что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. В режиме гибернации питание ОЗУ отключается. В этом случае для сохранения содержимого ОЗУ операционная система (ОС) перед отключением питания записывает содержимое ОЗУ на устройство постоянного хранения данных (как правило, жесткий диск). Например, в ОС Windows XP содержимое памяти сохраняется в файл hiberfil.sys, в ОС семейства Unix - на специальный swap-раздел жесткого диска.

В общем случае, ОЗУ содержит программы и данные ОС и запущенные прикладные программы пользователя и данные этих программ, поэтому от объема оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер под управлением ОС.

Реализовано функционировании ПО довольно просто, запись или чтение данных осуществляется следующим образом.

· На требуемую строку податься электрических сигнал

· Происходит открытие транзистора

· Электрический заряд, присутствующий в конденсаторе, подается на нужный столбец

Каждый столбец подключен к чрезвычайно чувствительному усилителю. Он регистрирует потоки электронов, возникающие в случае, если конденсатор разряжается. При этом подается соответствующая команда. Таким образом, происходит осуществление доступа к различным ячейкам, расположенным на плате. Есть один важный нюанс, который следует обязательно знать. Когда подается электрический импульс на какую-либо строку, он открывает все ее транзисторы. Они подключены к ней напрямую.

А так же в ячейках хранятся: Исполняемые библиотеке, коды клавиш, нажатие на которое было осуществлено, результат различных математических операций.

1.3 Flash memory

Англ. flash memory Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств хранения информации.

Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объему, скорости работы и низкому энергопотреблению, флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. Серьезным недостатком данной технологии является ограниченный срок эксплуатации носителей, а также чувствительность к электростатическому разряду.

Основным компонентом в флеш памяти является транзистор с плавающим затвором, который является разновидностью МОП-транзисторов. Его отличие в том, что у него есть дополнительный затвор (плавающий), расположенный между управляющим затвором и р-слоем. Плавающий затвор изолирован и хранимый в нем отрицательный заряд будет оставаться надолго.

2. Различие EEPROM и flash

Изобретение флэш-памяти зачастую незаслуженно приписывают Intel, называя при этом 1988 год. На самом деле память впервые была разработана компанией Toshiba в 1984 году, и уже на следующий год было начато производство 256Кбит микросхем flash-памяти в промышленных масштабах. В 1988 году Intel разработала собственный вариант флэш-памяти.

Во флэш-памяти используется несколько отличный от EEPROM тип ячейки-транзистора. Технологически флэш-память родственна как EPROM, так и EEPROM.

Основное отличие флэш-памяти от EEPROM заключается в том, что стирание содержимого ячеек выполняется либо для всей микросхемы, либо для определенного блока (кластера, кадра или страницы). Обычный размер такого блока составляет 256 или 512 байт, однако в некоторых видах флэш-памяти объем блока может достигать 256КБ. Следует заметить, что существуют микросхемы, позволяющие работать с блоками разных размеров (для оптимизации быстродействия). Стирать можно как блок, так и содержимое всей микросхемы сразу.

Таким образом, в общем случае, для того, чтобы изменить один байт, сначала в буфер считывается весь блок, где содержится подлежащий изменению байт, стирается содержимое блока, изменяется значение байта в буфере, после чего производится запись измененного в буфере блока.

Такая схема существенно снижает скорость записи небольших объемов данных в произвольные области памяти, однако значительно увеличивает быстродействие при последовательной записи данных большими порциями.

«Война типов и стандартов» на рынке перезаписываемых устройств продолжается уже не первый год, и конца ей не видно. Производители разрабатывают все новые типы перезаписываемых устройств, в то время как старые до сих не желают исчезать. Практически можно говорить лишь о смерти устаревшего достаточно давно стандарта SMARTMEDIA, DDR1,DDR2 хотя какая ж это смерть, если карты продолжают выпускаться, выходят новые устройства, рассчитанные именно на этот стандарт, да и старых на руках сохраняется немало. Однако некоторые тенденции уже просматриваются. Разрабатываются новые технологии флэш памяти например 3D NAND или его предшественник NAND, новые SSD накопители перешли отметку в 2 терабайта и больше не за горами.

1. Wikipedia.ru

2. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. - СПБ.: БХВ-Петербург, 2005. - Глава 5.

3. Как повышают производительность компьютеров // Воеводин В. В., Воеводин Вл. В. Параллельные вычисления. - СПБ : БХВ-Петербург, 2002. - Гл. 2. - 608 с

Размещено на .ru