Статьи, заметки, очерки, разное...

.



____Эта статья содержит краткое описание популярных семейств микросхем энергонезависимой памяти, т. е. памяти, способной хранить информацию в отсутствие электропитания. Довольно часто, в качестве обобщённого названия этого класса микросхем используют аббревиатуру "ПЗУ" - Постоянное Запоминающее Устройство (по англ. ROM - Read Only Memory - память только для чтения). Следует заметить, что это не совсем корректно. Первые, наиболее старые представители энергонезависимой памяти, действительно использовались в аппаратуре только в режиме чтения, а их запись (программирование) осуществлялась либо в процессе изготовления кристалла, либо перед установкой в аппаратуру с помощью довольно сложного прибора - программатора. В дальнейшем, по мере совершенствования технологии производства и упрощения методов и алгоритмов записи, их современные модификации всё чаще стали использовать в приборах и устройствах в режимах записи, стирания и перезаписи. Например, в модулях фискальной памяти кассовых аппаратов, в них заносится итоговая информация о дневной выручке и количестве покупок. В телевизорах ПЗУ используют для хранения различных настроек, а в телефонных аппаратах - для хранения и быстрого набора часто используемых телефонных номеров (записная книжка). Все эти применения противоречат самому смыслу понятия "память только для чтения". Попытки устранить это противоречие привели к обрастанию аббревиатуры "ПЗУ" уточняющими приставками: ППЗУ - программируемые ПЗУ, СППЗУ - стираемые ППЗУ, РПЗУ - репрограммируемые ПЗУ (PROM - Programmable ROM, EPROM - Erasable PROM, EEPROM - Electrically Erasable PROM) и т. д. Однако, наиболее точным обобщающим названием этого класса приборов является "энергонезависимая память". Этого понятия, применяя сокращение ЭП, мы и будем придерживаться в данной статье.



____Это наиболее старое семейство микросхем ЭП. Информация в такую память заноситься в процессе изготовления кристалла и в дальнейшем не может изменяться. Многолетняя популярность MaskROM обуславливалась низкой ценой при крупносерийном производстве. В настоящее время, в связи с резким снижением цен на программируемую и перепрограммируемую память, применяются редко. Наиболее распространенные микросхемы этого семейства - серия 23xxx.



____Первыми программируемыми ПЗУ, пришедшими на смену MaskROM, стали микросхемы памяти на базе плавких перемычек (например, распространенные в прошлом отечественные серии К155 (К155РЕ3), К556 и К1556). Возможность самостоятельной записи информации в них делало их пригодными для штучного и мелкосерийного производства. Наиболее существенными недостатками были большой процент брака и необходимость специальной длительной термической тренировки, без которой надежность хранения данных была невысокой. В настоящее время, также почти не применяются.



____Различные источники по разному расшифровывают аббревиатуру EPROM - Erasable Programmable ROM или Electrically Programmable ROM (стираемые программируемые ПЗУ или электрически программируемые ПЗУ). Обычно, так называют популярные микросхемы серии К573 (импортный аналог - серия 27ххх).
____Основу этой серии составляют ПЗУ, стираемые ультрафиолетовым излучением. Корпуса таких микросхем имеют окно из кварцевого стекла. Данные хранятся в виде зарядов плавающих затворов МОП-транзисторов, упрощенно говоря, представляющих собой конденсаторы с очень низкой утечкой заряда.
____Многие импортные производители памяти выпускают серию 27xxx также в исполнении "OTP" - One Time Programmable - однократно программируемые (те же кристаллы, но в дешевом пластиковом корпусе без кварцевого окна).
____В последнее время получили широкое распространение электрически стираемые модификации EPROM производства фирм Winbond и SST, также выпускаемые в пластиковых корпусах.



____Главной отличительной особенностью Flash (FlashROM, Flash-memory, Flash-память) и EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM - электрически стираемые ППЗУ) от других микросхем ЭП является возможность их перепрограммирования при подключении к стандартной системной шине микропроцессорного устройства. Для Flash перед записью требуется выполнить стирание (полное или поблочное), а для EEPROM стирание каждой ячейки выполняется автоматически при записи в неё новой информации, т. е. можно изменить данные в любой ячейке, не затрагивая остальных.
____Существуют микросхемы Flash-памяти с автоматическим постраничным автостиранием и очень мелкой разбивкой на страницы, что приближает их по возможностям к EEPROM.
____Широко применяются также Flash и EEPROM с доступом к информации по последовательному каналу (Serial Flash, Serial Data Flash, Serial EEPROM или SEEPROM). В этом случае, адреса, данные и управляющие команды передаются последовательно побитно по одному проводу и синхронизируются импульсами на тактовом входе. При этом используются различные последовательные шины (2-х, 3-х и 4-х проводные), как стандартные, так и нестандартные, чаще всего I2C, Microwire, SPI и др. Преимущество последовательных микросхем в малых габаритах и минимальном количестве линий ввода-вывода, необходимых для их подключения к микропроцессору или микроконтроллеру, хотя скорость обращения к ним значительно ниже. Подавляющее большинство последовательных EEPROM выполнены в 8-выводных корпусах.
____Самые распространенные серии Flash - 28Fxxx, 29F/C/EExxx, 39SFxxx (параллельные), 45Dxxx (последовательные), EEPROM - 28Cxxx (параллельные), 24Cxxx, 93Cxxx, 25Cxxx (последовательные).



____Понятие "Энергонезависимое ОЗУ" (Non-volatile RAM или NVRAM) включает в себя несколько подсемейств памяти. Все они отличаются от других видов ЭП моментальной записью. Поэтому, вместо термина "программирование", по отношению к этим микросхемам обычно применяют термин "запись".
____Первая разновидность NVRAM представляет собой обычные статические ОЗУ со встроенным элементом питания (чаще всего литиевым) и усиленной защитой от искажения информации в момент включения и выключения питания. Важным преимуществом этих микросхем является неограниченное количество циклов перезаписи (для EPROM, Flash и EEPROM оно обычно составляет от одной тысячи до 100 миллионов). Мировым лидером производства такой памяти является фирма Dallas Semiconductor.
____Другой разновидностью NVRAM являются микросхемы, содержащие на одном кристалле энергозависимое ОЗУ (RAM) и резервную EEPROM-память, с возможностью сохранения (копирования) содержимого ОЗУ в EEPROM и обратного восстановления данных из EEPROM в ОЗУ. Многие из этих микросхем имеют функцию автоматического восстановления данных из EEPROM в ОЗУ при включении питания. Подразделяются на последовательные и параллельные.
____Новое поколение NVRAM, при изготовлении которых используются самые современные технологии с применением материалов - ферроэлектриков (FRAM), не требуют для хранения информации никакого элемента питания, сохраняя все остальные свойства обычных ОЗУ. Часто выпускаются в виде микросхем, полностью совместимых по расположению выводов, алгоритмам и протоколам, и даже совпадающие по маркировке с последовательными и параллельными EEPROM. Примером может служить серия 24Cxx фирмы Ramtron. Количество циклов перезаписи для FRAM обычно составляет 10 миллиардов.



____Большинство современных микроконтроллеров имеют встроенную энергонезависимую память программ (MaskROM, OTP EPROM, Flash или EEPROM), а многие - также дополнительную память данных (EEPROM или Flash). Все вышеописанные свойства этих видов ЭП относятся и к встроенной памяти микроконтроллеров.
____Фирма Atmel использует для своих программируемых в процессе производства и однократно программируемых пользователем микроконтроллеров термин QuickFlash. По своим свойствам такая память полностью соответствует MaskROM или OTP EPROM.
____Понятие FlexROM используется фирмой Microchip для обозначения программируемых в процессе изготовления PIC-контроллеров. Аналогично MaskROM.


.