Les fonctions de la ROM sont la mémoire permanente. types de ROM. Structure schématique de la ROM

Les principaux paramètres de classification de la mémoire

Paramètres statiques 3U

Un avantage important de la ROM par rapport à la RAM est la rétention d'informations lorsque l'alimentation est coupée. Le coût d'un bit d'information stocké dans la ROM peut être presque un ordre de grandeur inférieur à celui de la RAM. Des dispositifs de stockage permanents peuvent être mis en œuvre sur la base de divers principes physiques.

Actuellement, les types de ROM suivants sont utilisés :

ROMS MASKY sont programmés par leur fabricant, qui, selon les informations préparées par l'utilisateur, réalise des photo-modèles, à l'aide desquels il entre ces informations dans le processus de production sur la puce ROM. Cette méthode est la moins chère et est destinée à la production à grande échelle de ROM.

Les ROM masquées sont construites à base de diodes, de transistors bipolaires et MOS. Dans la diode ROM, les diodes sont incluses dans les intersections matricielles qui correspondent à l'entrée "1", et sont absentes aux endroits où le "0" doit être écrit. Les circuits de commande externes des ROM à diodes sont très simples. Puisque le réseau de diodes est un élément à couplage galvanique, les signaux de sortie ont la même forme que les signaux d'entrée. Les dispositifs de mémoire permanente basés sur des transistors MIS sont un peu plus faciles à fabriquer que les bipolaires.

Les ROM masquées sont très fiables, mais il est impossible de modifier les informations dans la ROM sans créer un nouveau circuit intégré, ce qui est particulièrement gênant au stade de l'élaboration des programmes système.

ROM PROGRAMMABLES PAR L'UTILISATEUR sont plus polyvalents et donc plus chers. Ce sont des matrices de dispositifs bipolaires à liaisons fusibles (leur schéma simplifié est représenté sur la Fig.17.7), dont les liaisons avec les bus d'adresses et de bits sont détruites lors de la saisie du code sur des PROGRAMMEURS... Ces dispositifs génèrent des tensions nécessaires et suffisantes pour brûler les maillons fusibles des éléments mémoire sélectionnés de la ROM.

En figue. ... les cavaliers fusibles PP sont représentés sous la forme de fusibles inclus dans les émetteurs des transistors multi-émetteurs VTo ... VTp. Des éléments programmables sont compris entre les émetteurs des transistors matriciels et les lignes de bit. La présence d'un cavalier correspond à un 0 logique en sortie de l'amplificateur de lecture, et l'absence de cavalier correspond à une unité logique. Le processus d'écriture d'informations sur le circuit est la destruction sélective des fusibles par le courant fourni par le dispositif de programmation

ROM PROGRAMMABLE UNE FOIS (EPROM) l'entraînement est effectué sur la base de cellules. Les dispositifs de mémoire permanente de ce type ne permettent qu'un enregistrement unique d'informations dans une cellule. Lors de la programmation, "ces cavaliers fusibles en nichrome ou autre matériau réfractaire sont grillés à l'aide d'un dispositif de programmation spécial. La combustion des cavaliers en mode de programmation est effectuée par une série d'impulsions selon un programme spécial.

Pour augmenter la fiabilité du fonctionnement de la ROM, la technique de programmation prévoit la délivrance d'une série de 40, .. 100 impulsions après fixation du moment de gravure du cavalier, ainsi que l'entraînement thermique obligatoire de la ROM programmée à une température ( environ 100°C).

Les microcircuits avec cavaliers en silicium polycristallin sont plus fiables, dans lesquels le processus de transition irréversible du polysilicium d'un état conducteur à un état non conducteur se produit sous l'action de l'échauffement provoqué par le passage du courant.

Les circuits de support du mode de programmation sont généralement situés sur la puce elle-même, et le processus de programmation se déroule comme suit.

1) L'adresse de la cellule sélectionnée est fournie aux entrées d'adresse.

2) La tension d'alimentation du microcircuit + U monte jusqu'à la tension de programmation +10 V nécessaire pour créer un courant, I ³ 400 mA suffisant pour faire fondre le cavalier.

3) Une tension de +15 V avec un courant ne dépassant pas 100 mA est fournie à l'entrée de programmation V via une résistance

ROM PROGRAMMABLE (EPROM) Les plus répandues d'entre elles sont les ROM à effacement ultraviolet et à effacement électrique et enregistrement d'informations.

Les microcircuits, dans lesquels les informations sont effacées à l'aide d'un rayonnement ultraviolet (UVEPROM), ont : la possibilité d'une programmation multiple, un temps d'accès et une consommation électrique assez courts, une grande capacité.

L'élément de stockage dans la ROM d'effacement UV est un MOSFET. Les informations sur le contenu d'une cellule donnée sont stockées sous forme de charge sur la deuxième grille du MOSFET. S'il est nécessaire de reprogrammer le microcircuit, les informations préenregistrées sont effacées avec une lumière ultraviolette à l £ 400 microns (la source peut être une lampe DRT220 ou DRT375) à travers une fenêtre en quartz transparent sur la surface du boîtier du microcircuit. Le rayonnement UV décharge la grille flottante du MOSFET. Le temps de stockage des informations dans les microcircuits ROM de ce type est déterminé par la qualité du diélectrique de grille et pour les microcircuits modernes est de dix ans ou plus.

Les puces ROM effaçables électriquement sont populaires auprès des ingénieurs en microprocesseurs en raison de leurs capacités d'effacement et d'écriture rapides et d'un grand nombre de cycles de réécriture de données (10 000 fois ou plus). Cependant, elles sont assez chères et complexes par rapport aux puces ROM à effacement UV et, par conséquent, sont inférieures à ces dernières en termes de degré d'utilisation dans les équipements à microprocesseur.

La cellule mémoire dans la ROM effaçable est basée sur un MOSFET à grille flottante, le même que dans la ROM effaçable aux UV. Mais dans les microcircuits de ce type, les méthodes technologiques offrent la possibilité d'un tunnel inverse, c'est-à-dire sélection d'électrons de la grille flottante, ce qui vous permet d'effacer sélectivement les informations saisies.

FERNETOELECTRICITY, un analogue électrique du ferromagnétisme. Tout comme dans les substances ferromagnétiques lorsqu'elles sont placées dans un champ magnétique, une polarisation magnétique résiduelle (moment) apparaît, dans les diélectriques ferroélectriques placés dans un champ électrique, une polarisation électrique résiduelle apparaît.

La raison microscopique de la ferroélectricité est la présence de dipôles atomiques (ou moléculaires) à l'intérieur de la substance. Ces dipôles sont orientés par un champ électrique externe et restent orientés après suppression du champ ; inverser le sens du champ conduit à l'inversion de l'orientation des dipôles. La différence fondamentale entre la ferroélectricité et le ferromagnétisme est que libre charges électriques peut filtrer les champs électriques générés par les dipôles électriques, ce qui rend difficile l'observation directe de la polarisation statique. La polarisation est généralement mesurée avec une boucle dite d'hystérésis. L'échantillon est placé entre les plaques du condensateur, auxquelles est appliquée une tension alternative E. Sur l'écran de l'oscilloscope, la courbe de la dépendance de la charge apparaissant sur les plaques, et donc la polarisation électrique, est enregistrée (puisque la charge par unité zone de la surface de la plaque est une mesure du vecteur de polarisation électrique P), sur la tension (champ) E. La boucle d'hystérésis illustrée à la Fig. 1, est caractérisé par deux valeurs : la polarisation résiduelle P (de signe quelconque), qui existe même au champ nul E, et le champ coercitif Ec, auquel le vecteur de polarisation s'inverse. L'aire de la boucle d'hystérésis est égale au travail des forces électriques dépensées au cours d'un cycle de la transition ferroélectrique entre deux états de polarisation équivalents de signe opposé.

À l'heure actuelle, il existe un grand nombre de combinaisons de toutes sortes d'éléments de base à partir desquels une cellule mémoire est construite - un transistor ferroélectrique ferromagnétique et le même condensateur. Mais en considérant ces combinaisons, 4 types principaux peuvent être identifiés, qui sont basiques, tous les autres types de cellules FeRAM ne sont que leurs combinaisons. Il s'agit d'une cellule à transistor unique FeRAM 1T, d'une cellule à condensateur unique FeRAM 1C, également appelée SFRAM (mémoire à accès aléatoire ferroélectrique à lecture statique, non volatile - un analogue complet de la SRAM), le transistor-condensateur 1T-1C FeRAM le plus courant cellule et la plus stable de toutes les cellules doubles ci-dessus. 2T-2C FeRAM. Et maintenant pour plus de détails.

En plus de ces structures de base, il existe un grand nombre de leurs combinaisons. Presque toutes les universités qui se respectent le moins du monde examinent maintenant les options d'agencement des cellules et d'étude des propriétés de ces hybrides. Des diplômes sur ce sujet sont défendus, de plus en plus de brevets sont obtenus. Il est irréaliste d'envisager au moins les combinaisons les plus prometteuses dans le cadre d'un article. Il y a du matériel pour au moins un autre article, mais pour l'instant, cela vaut la peine de passer à d'autres perspectives pour FeRAM.

Cette structure de cellule a été utilisée dans l'un des premiers modèles FeRAM fonctionnels, mais ses performances n'étaient pas à la hauteur - la cellule a perdu sa charge trop rapidement et s'est transformée en un état imprévisible, c'est-à-dire qu'elle n'était pas non volatile, alors travaillez dans la zone 1T a été réduite. Mais l'idée elle-même s'est avérée tenace - après tout, n'ayant qu'un seul transistor comme cellule, vous pouvez atteindre sa taille minimale et, par conséquent, une capacité d'information gigantesque par unité de surface de puce. C'est pourquoi, en 2002, les travaux sur la création de 1T FeRAM ont été poursuivis par les deux plus grands instituts japonais - NERI (Nanoelectronics Research Institute) et AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology). Utilisation de ferroélectriques ferromagnétiques la dernière génération- oxyde composite SBT (SrBi2Ta2O9) avec l'ajout d'hafnium Hf et modifiant légèrement la structure d'un transistor à effet de champ à grille ferroélectrique, ils sont parvenus à obtenir une structure 1T avec un temps de stockage des charges significativement plus long, un ordre de grandeur supérieur aux développements précédents .

Le circuit 1T FeRAM lui-même ressemble à ceci :

A gauche se trouve un schéma d'une cellule 1T-1C traditionnelle, à droite seulement 1T. Même à partir du schéma de principe, il est clair que la cellule 1T est de conception plus petite et plus simple que la 1T-1C, ce qui devrait avoir un effet positif sur le prix de revient et la capacité de stockage d'informations qui en découle.

Le transistor lui-même ressemble à ceci :

L'écriture sur une cellule FeRAM 1T est effectuée lorsqu'une charge positive ou négative est appliquée aux électrodes du circuit. Lorsqu'une tension de + 6V est appliquée à l'électrode de drain, un courant pulsé adéquat correspondant à la valeur "1" apparaît dans le canal conducteur. Et vice versa - après avoir appliqué une tension négative - le courant d'ondulation est extrêmement insignifiant - la cellule passe en position "0".

Sur le graphique, cela ressemble à ceci :

Comme il ressort de ce graphique, la différence entre l'état "0" et l'état "1" est suffisante pour une détermination sans ambiguïté de la valeur de la cellule, et la chute du courant de fuite est insignifiante - pendant 106 secondes (ce qui correspond à 11,6 jours), la chute n'a pas dépasser 2%.

En résumé, on peut dire que cette technologie est tout à fait viable - taille de cellule extrêmement petite, stabilité de charge et vitesse d'accès élevée aux cellules (quoi de plus simple qu'un transistor ?) - ce sont les positions clés de 1T FeRAM. Le principal problème est la fiabilité du stockage de charge - la mémoire basée sur 1T FeRAM perd des données après 50-60 jours. Cependant, pour le marché ordinateurs portables ce n'est pas pertinent - pratiquement aucun des propriétaires de PDA n'aura son jouet préféré éteint pendant plus de deux mois, et lorsqu'il est allumé, la charge du transistor est rafraîchie. Par conséquent, les créateurs de 1T se retrouvent avec une fiabilité croissante et, surtout, mettant tout cela en pratique - et cela semble être le principal problème, aucun des grands fabricants de FeRAM ne s'est encore intéressé à cette nouvelle réincarnation de l'ancienne idée, préférant traiter avec les plus traditionnels 1T-1C et 2T-2C... Pour le moment, il n'y a pas eu une seule nouvelle de la licence de la technologie 1T par un grand fabricant. Apparemment, les stéréotypes sont tenaces - une fois qu'ils ont rejeté la structure 1T, les géants de l'industrie informatique l'ont oublié. J'aimerais croire que ce, comme l'ont appelé les développeurs, la FeRAM ultra-Gbit, aura de la chance avec les éditeurs, et nous verrons des supports de stockage non volatils de grande capacité bon marché sur les étagères.

RAM ferroélectrique non volatile série 16 kbit (FRAM) avec alimentation 3V

Caractéristiques distinctives:

RAM non volatile ferroélectrique 16 kbit
- Organisation des cellules mémoire 2048 x 8
- Nombre illimité de cycles de lecture/écriture
- Durée de conservation des informations de 10 ans
- Enregistrement sans délai (NoDelay™)
- Technologie ferroélectrique avancée hautement fiable

Interface série rapide à deux fils
- Maximum fréquence d'horloge bus série jusqu'à 1 MHz
- Remplacement matériel direct de l'EEPROM

Faible consommation d'énergie
- Fonctionne lorsqu'il est alimenté par 2.7-3.6V (nouvelle fonctionnalité)
- Courant actif - 75 A (100 kHz, 3V)
- Courant de repos - 1 A

Conformité aux normes de l'industrie
- Température de fonctionnement : -40 °C ... + 85 °C
- 8 broches Paquet SOIC
- Disponibilité de 8 broches respectueuses de l'environnement. Boîtiers SOIC (nouvelle fonctionnalité)

Schéma structurel FM24CL16 :

Brochage FM24CL16 :

Description générale:

FM24CL16 est une mémoire non volatile de 16 kbit réalisée en technologie ferroélectrique. La mémoire ferroélectrique à accès aléatoire ou FRAM est non volatile et effectue des opérations de lecture et d'écriture similaires à la RAM. Il fournit un stockage fiable jusqu'à 10 ans tout en éliminant la complexité, les limitations de performances d'écriture et la fiabilité du système de l'EEPROM et d'autres mémoires non volatiles.

Contrairement à l'EEPROM, le FM24CL16 effectue une opération d'écriture à la vitesse du bus. Dans ce cas, il n'y a pas de retard pendant l'enregistrement.

Le prochain cycle de bus peut être démarré immédiatement sans qu'il soit nécessaire d'interroger les données. De plus, l'appareil dispose d'un nombre illimité de cycles d'écriture, ce qui est de plusieurs ordres de grandeur supérieur à celui d'une EEPROM. De plus, la FRAM consomme beaucoup moins de courant lors de l'écriture que l'EEPROM, ce qui nécessite une alimentation interne supplémentaire pour le circuit de programmation.

Ces capacités font du FM24CL16 l'outil idéal pour les applications de stockage non volatile où un enregistrement de données fréquent et rapide est requis. Des exemples de telles applications vont des supports de stockage, où le temps d'écriture peut être critique, au contrôle industriel, où les retards d'écriture dans l'EEPROM peuvent entraîner une perte de données. Ensemble, ces avantages vous permettent d'écrire des données à une fréquence plus élevée sans gêner la programmation.

Le FM24CL16 est disponible dans un standard industriel à 8 broches. SOIC et utilise un protocole de communication à deux fils. Performance caractéristiques techniques garantie sur toute la plage de température industrielle de -40°C ... + 85°C. FM24CL16 nécessite une alimentation 3V et fournit une vitesse de bus jusqu'à 1 MHz, tout en étant interopérable avec la version 5V de FM24C16.

Description des conclusions :

Informations de commande:

Des couches minces de plomb et de titanate de zirconate de lanthane (PLZT) sont activement étudiées dans le but de créer des dispositifs de mémoire microélectronique dépendants de l'énergie utilisant la technologie du silicium. (La polarisation bistable est la base idéale pour les cellules de mémoire binaire.)

À la suite de la transition des technologies de production de produits semi-conducteurs vers un processus inférieur à 1 micron, le besoin s'est fait sentir d'une diminution correspondante de la tension d'alimentation. Il y a une tendance croissante sur le marché à passer des systèmes 5 volts aux systèmes 3 volts. Cependant, toutes les bases de composants ne répondent pas à cette tendance et les concepteurs de systèmes sont confrontés à la complexité d'utiliser des composants lors de l'utilisation d'une seule alimentation. Ce problème concerne encore plus les entreprises de maintenance des systèmes qui font des économies en reconcevant des pièces 5 volts obsolètes.

Atmel a pris cela en compte lors de la conception de la nouvelle famille DataFlash de la série AT45DBXXXX avec uniquement une alimentation 3V. Cependant, la famille DataFlash 3 volts peut également être utilisée dans des systèmes 5 volts. Ce guide pratique a pour objectif de fournir des lignes directrices pour l'utilisation du 3V DataFlash dans des systèmes d'alimentation 5V ou mixtes.

SEIZE NUMÉROS

La cellule mémoire d'un micro-ordinateur typique peut contenir un nombre binaire 1001 1110. Une chaîne aussi longue de uns et de zéros est difficile à mémoriser et peu pratique à saisir à partir du clavier. Le nombre 1001 1110 aurait pu être converti en décimal, ce qui aurait donné 158 10, mais le processus de conversion aurait pris beaucoup de temps. La plupart des systèmes de micro-informatique utilisent la notation hexadécimale pour faciliter la mémorisation et l'utilisation de nombres binaires tels que 1001 1110.

Le système hexadécimal ou base 16 utilise 16 caractères de O à 9 et A, B, C, D, E, F. Dans le tableau. 2.5 montre les équivalents des nombres décimaux, binaires et hexadécimaux.

Remarque du tableau. 1 que chaque caractère hexadécimal peut être représenté par une seule combinaison de quatre bits. Ainsi, la représentation hexadécimale du nombre binaire 1001 1110 est 9E. Cela signifie que la partie 1001 du nombre binaire est 9, et la partie 1110 est E (bien sûr, en code hexadécimal). Par conséquent, 1001 1110 2 = 9E 16. (Rappelez-vous que les indices représentent la base du système numérique.)

Comment puis-je convertir le binaire 111010 en hexadécimal ? Vous commencez par MB et divisez le nombre binaire en groupes de 4 bits. Remplacez ensuite chaque groupe de 4 bits par le chiffre hexadécimal équivalent : 1010 2 = A, 0011 2 = 3, donc 111010 2 = 3A 16.

Comment puis-je convertir l'hexa 7F en binaire ? Dans ce cas, chaque chiffre hexadécimal doit être remplacé par son équivalent binaire à 4 bits. Dans l'exemple, le nombre binaire 0111 est remplacé par

Tableau 1. Équivalents décimaux, hexadécimaux et binaires

7 hexadécimal et 1111 2 remplace F 16, donc 7F 16 = 11110111 2.

La notation hexadécimale est largement utilisée pour représenter les nombres binaires.

Tableau 2. Conversion de l'hexadécimal en décimal

Convertissez le nombre hexadécimal 2C6E en décimal. La procédure correspond au tableau. 2. Les valeurs des positions des quatre premiers chiffres hexadécimaux sont, respectivement, de gauche à droite 4096, 256, 16 et 1. Le nombre décimal contient 14 (E 16) uns, 6 nombres 16, 12 (C 16 ) nombres 256 et 2 nombres 4096. Chaque chiffre est multiplié par le poids correspondant, la somme est obtenue, ce qui nous donne le nombre décimal 11374.

Convertissez le nombre décimal 15797 en hexadécimal. En figue. 5 montre la procédure. La première ligne divise 1579710 par 16, ce qui est

15797 10:16 = 987 reste 5 10 = 5 16 MR

978 10: 16 = 61 reste 11 10 = B 16

61 10:16 = 3 reste 13 10 = D 16

3 10: 16 = 0 reste 3 10 = 3 16 CP

15797 10 = 3 D B 5

Riz. 5. Conversion décimale en hexadécimale

donne le quotient 987 10 et le reste 5 10, qui est ensuite converti en son équivalent hexadécimal (5 10 = 5 16) et devient le chiffre le moins significatif (MP) du nombre hexadécimal. Le premier quotient (987) devient divisible sur la deuxième ligne et se divise à nouveau par 16, ce qui donne le quotient 61 et le reste 11 10 ou l'hex B. Dans la troisième ligne 61 est divisible par 16, donne le quotient 3 et le reste 13 10 ou D 16, et en quatrième ligne sur une ligne, le dividende 3 est divisible par 16, donne le quotient 0 et le reste Z 10 ou 3 16. Lorsque le quotient est égal à 0, comme dans la quatrième ligne, la conversion se termine. 3 16 devient le chiffre le plus significatif (MS) du résultat, c'est-à-dire 3DB5 16.

ROM- mémoire rapide et non volatile qui est en lecture seule. Les informations y sont saisies une fois (généralement en usine) et sont stockées de manière permanente (lorsque l'ordinateur est allumé et éteint). La ROM stocke des informations dont la présence est constamment nécessaire dans l'ordinateur. L'ensemble des programmes situés dans la ROM forme le système d'entrée/sortie de base BIOS (Basic Input Output System). BIOS (Basic Input Output System - système d'entrée-sortie de base) - un ensemble de programmes conçus pour test automatique appareils après avoir allumé l'ordinateur et chargé système opérateur en RAM.

La ROM contient :

Tester des programmes qui vérifient le bon fonctionnement de ses blocs à chaque mise sous tension de l'ordinateur ;

Programmes de contrôle des principaux périphériques - lecteur de disque, moniteur, clavier ;

Informations sur l'emplacement du système d'exploitation sur le disque.

Types de ROM :

ROM avec la programmation par masque, c'est une mémoire dans laquelle les informations sont écrites une fois pour toutes lors du processus de fabrication des circuits intégrés semi-conducteurs. Les mémoires mortes ne sont utilisées que lorsqu'il s'agit de production de masse, car la fabrication de masques pour circuits intégrés à usage privé est très coûteuse.

EPROM(mémoire morte programmable).

La programmation de la ROM est une opération unique, c'est-à-dire les informations qui ont été enregistrées dans l'EPROM ne peuvent pas être modifiées ultérieurement.

EPROM(mémoire morte programmable effaçable). Lorsqu'il travaille avec, l'utilisateur peut le programmer puis effacer les informations enregistrées.

EEPROM(mémoire morte à variation électrique). Sa programmation et sa modification s'effectuent par des moyens électriques. Contrairement à l'EPROM, aucun périphérique externe spécial n'est requis pour effacer les informations stockées dans une EEPROM.

Clairement, la RAM et la ROM peuvent être imaginées comme un ensemble de cellules dans lesquelles des octets d'informations individuels sont écrits. Chaque cellule a son propre numéro et la numérotation commence à partir de zéro. Le numéro de cellule est l'adresse d'octet.

CPU lorsqu'il travaille avec de la RAM, il doit indiquer l'adresse de l'octet qu'il veut lire en mémoire ou écrire en mémoire. Bien sûr, vous ne pouvez lire que les données de la ROM. Le processeur écrit les données lues à partir de la RAM ou de la ROM dans sa mémoire interne, qui est similaire à la RAM, mais fonctionne beaucoup plus rapidement et a une capacité ne dépassant pas des dizaines d'octets.

Le processeur ne peut traiter que les données qui se trouvent dans sa mémoire interne, sa RAM ou sa ROM. Tous ces types de périphériques de stockage sont appelés périphériques de stockage internes et sont généralement situés directement sur carte mère l'ordinateur ( mémoire intérieure processeur est dans le processeur lui-même).

Mémoire cache. L'échange de données au sein du processeur est beaucoup plus rapide que l'échange de données entre le processeur et la RAM. Par conséquent, afin de réduire le nombre d'appels à mémoire vive, la mémoire dite super-opérative ou mémoire cache est créée à l'intérieur du processeur. Lorsque le processeur a besoin de données, il accède d'abord à la mémoire cache et ce n'est que lorsque les données nécessaires sont manquantes qu'il accède à la RAM. Plus le cache est grand, plus il est probable que les données nécessaires s'y trouvent. Par conséquent, les processeurs hautes performances ont des quantités accrues de mémoire cache.

Distinguer entre la mémoire cache du premier niveau(exécuté sur le même cristal avec le processeur et a un volume de l'ordre de plusieurs dizaines de Ko), deuxième niveau (exécuté sur un cristal séparé, mais dans les limites du processeur, avec un volume de cent Ko ou plus) et le troisième niveau (réalisé sur des microcircuits à grande vitesse séparés situés sur la carte mère et a un volume d'un ou plusieurs Mo ).

Pendant le fonctionnement, le processeur traite les données dans ses registres, sa RAM et ses ports de processeur externes. Certaines des données sont interprétées comme des données réelles, d'autres comme des données d'adresse et d'autres comme des commandes. La collection de diverses instructions qu'un processeur peut exécuter sur des données forme un jeu d'instructions de processeur. Plus le jeu d'instructions du processeur est grand, plus son architecture est complexe, plus l'écriture des instructions en octets est longue et plus la durée moyenne d'exécution des instructions est longue.

Mémoire morte (ROM)- dispositif de mémoire conçu pour stocker des informations immuables (programmes, constantes, fonctions de table). Dans le processus de résolution des problèmes, la ROM permet uniquement de lire les informations. Comme exemple typique d'utilisation de ROM, on peut citer les ROM LSI utilisées dans le PC pour stocker le BIOS (Basic Input Output System).

Dans le cas général, un lecteur ROM (un tableau de ses cellules mémoire) d'une capacité de mots EPROM, de longueur r+ 1 bits chacun, généralement un système d'EPROM horizontale (adresse) et r+ 1 conducteurs verticaux (bits), qui aux points d'intersection peuvent être connectés par des éléments de communication (Fig. 1.46). Les éléments de communication (ES) sont des fusibles ou p-m-transitions. La présence d'un élément de connexion entre j-m horizontale et je-m conducteurs verticaux signifie que dans je-ième place du numéro de cellule mémoire j 1 est écrit, l'absence de ES signifie que zéro est écrit ici. Écrire un mot dans un numéro de cellule j La ROM est produite par la bonne disposition des éléments de communication entre les conducteurs de bits et le numéro de fil d'adresse j... Lire un mot à partir d'un numéro de cellule j ROM va comme ça.

Riz. 1.46. Lecteur ROM d'une capacité de mots EPROM, longueur r+ 1 chiffres chacun

Code d'adresse UNE = j est décodé, et sur le conducteur horizontal le nombre j le variateur est alimenté par la tension de l'alimentation. Ceux des conducteurs de décharge qui sont connectés au conducteur d'adresse sélectionné par des éléments de communication sont alimentés U 1 niveau unitaire, le reste des conducteurs de décharge reste sous tension U 0 niveau zéro. Un ensemble de signaux U 0 et U 1 sur les conducteurs de décharge et forme le contenu du numéro YP j, à savoir le mot à l'adresse UNE.

Actuellement, les ROM sont construites à partir de ROM LSI, qui utilisent des semi-conducteurs ES. LSI ROM est généralement divisé en trois classes :

- masque (MPZU);

- programmable (EPROM) ;

- reprogrammable (EPROM).

Masquer les ROM(ROM - à partir de la mémoire morte) - ROM, des informations dans lesquelles sont écrites à partir d'un photomasque en train de faire croître un cristal. Par exemple, LSI ROM 555RE4 d'une capacité de 2 Ko est un générateur de symboles pour le code KOI-8. L'avantage des ROM masquées est leur haute fiabilité et leur inconvénient est leur faible aptitude à la fabrication.

ROM programmable(PROM - ROM programmable) - ROM, informations dans lesquelles l'utilisateur écrit à l'aide de dispositifs spéciaux - programmeurs. Ces LSI sont fabriqués avec un ensemble complet d'ES à tous les points d'intersection des conducteurs d'adresse et de décharge. Cela augmente la capacité de fabrication de ces LSI, et donc la production et l'utilisation de masse. L'enregistrement (programmation) des informations dans l'EPROM est effectué par l'utilisateur sur le lieu de sa demande. Cela se fait en brûlant les éléments de connexion aux points où les zéros doivent être écrits. Rappelons par exemple l'EPROM TTLSh-BIS 556RT5 d'une capacité de 0,5 ko. La fiabilité de la PROM LSI est inférieure à celle du masque LSI. Avant la programmation, ils doivent être testés pour la présence d'ES.

Il est impossible de modifier le contenu de leur PL dans la MPROM et l'EPROM. ROM reprogrammable(EPROM) permettent de multiples modifications des informations qui y sont stockées. En fait, une EPROM est une RAM dans laquelle t Appel d'offres >> t JEU. Le remplacement du contenu de l'EPROM commence par l'effacement des informations qui y sont stockées. Les EPROM sont disponibles avec effacement électrique (EEPROM) et ultraviolet (UVEPROM). Par exemple, un KM1609RR2A LSI à effacement électrique KM1609RP2A d'une capacité de 8 ko peut être reprogrammé au moins 104 fois, stocke les informations pendant au moins 15 000 heures (environ deux ans) à l'état allumé et pendant au moins 10 ans à l'état éteint . L'EPROM LSI avec effacement ultraviolet K573RF4A d'une capacité de 8 ko permet au moins 25 cycles de réécriture, stocke les informations à l'état allumé pendant au moins 25 000 heures et à l'état éteint pendant au moins 100 000 heures.

L'objectif principal des EPROM est de les utiliser à la place des ROM dans les systèmes de développement et de débogage. Logiciel, systèmes à microprocesseur et autres lorsqu'il est nécessaire d'apporter des modifications aux programmes de temps à autre.

L'opération ROM peut être considérée comme une conversion un à un N-code binaire de l'adresse UNE v m-bit code du mot lu à partir de celui-ci, c'est-à-dire La ROM est un convertisseur de code (machine numérique sans mémoire).

En figue. 1.47 montre une image conventionnelle de la ROM sur les schémas.

Riz. 1.47. Image conditionnelle de la ROM

Le schéma fonctionnel de la ROM est illustré à la Fig. 1.48.

Riz. 1.48. Schéma fonctionnel de la ROM

Selon la terminologie admise parmi les spécialistes des dispositifs de stockage, le code d'entrée est appelé l'adresse, 2 m pneus verticaux - avec des règles numériques, m sorties - par les chiffres du mot stocké. Lorsqu'un code binaire arrive à l'entrée de la ROM, l'une des lignes numériques est toujours sélectionnée. Dans ce cas, à la sortie de ces éléments OU, dont la connexion avec cette règle numérique n'est pas détruite, apparaît 1. Cela signifie que 1 est écrit dans le bit donné du mot sélectionné (ou règle numérique). . La loi de programmation peut aussi être inverse.

Ainsi, la ROM est une unité fonctionnelle avec m entrées et m sorties mémorisant 2 m m- des mots de bits qui ne changent pas pendant le fonctionnement d'un appareil numérique. Lorsque l'adresse est transmise à l'entrée ROM, le mot correspondant apparaît à la sortie. Dans la conception logique, la mémoire morte est considérée soit comme une mémoire avec un ensemble fixe de mots, soit comme un convertisseur de code.

Dans les schémas (voir Fig. 1.47), ROM est désigné par ROM. Les dispositifs de mémoire morte ont généralement une entrée d'autorisation E. Lorsque le niveau à l'entrée E est actif, la ROM exécute ses fonctions. En l'absence d'autorisation, les sorties du microcircuit sont inactives. Il peut y avoir plusieurs entrées permissives, puis le microcircuit est déverrouillé par coïncidence des signaux sur ces entrées. En ROM, le signal E est souvent appelé lecture RT (read), sélection d'une puce VM, sélection d'un cristal VK (chip select - CS).

Les microcircuits ROM sont adaptés pour l'expansion. Pour augmenter le nombre de bits des mots stockés, toutes les entrées des microcircuits sont connectées en parallèle (Fig. 1.49, une), et du nombre total accru de sorties, le mot de sortie est supprimé avec une profondeur de bits augmentée en conséquence.

Pour augmenter le nombre de mots stockés eux-mêmes (Fig. 1.49, b) les entrées d'adresse des microcircuits sont connectées en parallèle et considérées comme les bits les moins significatifs de la nouvelle adresse étendue. Les bits de poids fort ajoutés de la nouvelle adresse vont au décodeur, qui sélectionne l'un des microcircuits aux entrées E. Avec un petit nombre de microcircuits, le décodage des bits de poids fort peut se faire sur la conjonction des entrées de validation des ROM elles-mêmes. Les sorties des bits du même nom avec une augmentation du nombre de mots stockés doivent être combinées à l'aide des fonctions OU. Des éléments OU spéciaux ne sont pas nécessaires si les sorties des microcircuits ROM sont réalisées soit selon le circuit à collecteur ouvert pour la combinaison par la méthode OU filaire, soit selon le circuit tampon à trois états, ce qui permet une combinaison physique directe des sorties.

Les sorties des microcircuits ROM sont généralement inverses et l'entrée E est souvent également inverse. L'extension de la ROM peut nécessiter l'introduction d'amplificateurs tampons pour augmenter la capacité de charge de certaines sources de signaux, en tenant compte des retards supplémentaires introduits par ces derniers. amplificateurs, mais en général avec des quantités de mémoire relativement petites, ce qui est typique pour de nombreux DU (par exemple, des dispositifs d'automatisation), l'augmentation de la ROM ne pose généralement pas de problèmes fondamentaux.

Riz. 1.49. Une augmentation du nombre de bits des mots stockés lorsque les entrées des microcircuits sont connectées en parallèle et le nombre de mots stockés est augmenté lorsque les entrées d'adresse des microcircuits sont connectées en parallèle

• des sélections à partir du registre-compteur de l'adresse de la commande MPP de l'adresse de la cellule RAM où est stockée la prochaine commande de programme ;
• extraire le code de commande suivant des cellules RAM et recevoir la commande de lecture dans le registre de commande ;
• décoder le code d'opération et les signes de la commande sélectionnée ;
• lire les signaux de commande (impulsions) à partir du code d'opération décodé correspondant des cellules ROM des microprogrammes des signaux de commande (impulsions) définissant dans tous les blocs de la machine la procédure pour effectuer l'opération donnée, et envoyer les signaux de commande à ces blocs ;
• lire dans le registre de commande et les registres MPP les adresses constitutives individuelles des opérandes (nombres) impliqués dans les calculs, et générer les adresses complètes des opérandes ;
• récupérer des opérandes (par adresses générées) et effectuer une opération donnée de traitement de ces opérandes ;
• enregistrer les résultats de l'opération en mémoire;
• formation de l'adresse de la prochaine commande de programme.

• formation d'une adresse de port et d'informations de contrôle pour celle-ci (commutation d'un port pour recevoir ou transmettre, etc.);
• recevoir des informations de contrôle du port, des informations sur l'état de préparation du port et son état ;
• organisation d'un canal de bout en bout dans l'interface système pour le transfert de données entre le port du dispositif d'entrée-sortie et le MP.

Stockage en lecture seule (ROM) - mémoire non volatile, utilisée pour stocker un tableau de données inchangées.

Les dispositifs de mémoire permanente sont conçus pour stocker des informations qui restent inchangées pendant toute la durée de fonctionnement de l'appareil. Cette information ne disparaît pas lorsque la tension d'alimentation est coupée.

Par conséquent, dans la ROM, seul le mode de lecture des informations est possible, et la lecture ne s'accompagne pas de sa destruction.

La classe ROM n'est pas homogène et, comme indiqué précédemment, peut être divisée en plusieurs sous-classes indépendantes. Cependant, toutes ces sous-classes utilisent le même principe de présentation de l'information. Les informations en ROM sont représentées sous la forme de la présence ou de l'absence d'une connexion entre les bus d'adresses (ША) et les données. En ce sens, EZE ROM est similaire à EZE de RAM dynamique, dans laquelle le condensateur mémoire Cn est soit court-circuité, soit exclu du circuit.

2. Chronologie historique du développement du ROM. Technologies ROM pour l'enregistrement/réécriture de son contenu : ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flashROM. Donnez les caractéristiques de ces technologies et des images montrant la structure des cellules.

Très souvent, diverses applications nécessitent le stockage d'informations qui ne changent pas pendant le fonctionnement de l'appareil. Ces informations telles que les programmes dans les microcontrôleurs, les chargeurs de démarrage et le BIOS dans les ordinateurs, les tableaux de coefficients filtres numériques dans les processeurs de signaux. Presque toujours, ces informations ne sont pas requises en même temps, de sorte que les dispositifs les plus simples pour stocker des informations constantes peuvent être construits sur des multiplexeurs. Un schéma d'un tel dispositif de mémoire morte est illustré à la figure 1.

Figure 1. Schéma d'une mémoire morte basée sur un multiplexeur.

Dans ce circuit, une mémoire morte est constituée de huit cellules d'un bit. La mémorisation d'un bit spécifique dans une cellule à un bit se fait en scellant le fil à la source d'alimentation (écriture un) ou en scellant le fil au corps (écriture zéro). Dans les diagrammes schématiques, un tel dispositif est désigné comme le montre la figure 2.

Figure 2. Désignation de la mémoire morte sur les diagrammes schématiques.

Afin d'augmenter la capacité de la cellule mémoire ROM, ces microcircuits peuvent être connectés en parallèle (les sorties et les informations enregistrées restent bien entendu indépendantes). Le schéma de connexion en parallèle de ROM à un bit est illustré à la figure 3.

Figure 3. Schéma d'une ROM multi-bits.

Dans les vraies ROM, les informations sont enregistrées à l'aide de la dernière opération de production du microcircuit - la métallisation. La métallisation est réalisée à l'aide d'un masque, c'est pourquoi de telles ROM sont appelées masquer les ROM... Une autre différence entre les microcircuits réels et le modèle simplifié donné ci-dessus est l'utilisation d'un démultiplexeur en plus du multiplexeur. Cette solution permet de transformer une structure de stockage unidimensionnelle en une structure multidimensionnelle et ainsi de réduire significativement le volume du circuit décodeur nécessaire au fonctionnement du circuit ROM. Cette situation est illustrée par la figure suivante :

Figure 4. Schéma de la mémoire morte masquée.

Les ROM masquées sont représentées dans des diagrammes schématiques comme le montre la figure 5. Les adresses des cellules de mémoire dans ce microcircuit sont transmises aux broches A0 ... A9. Le microcircuit est sélectionné par le signal CS. En utilisant ce signal, vous pouvez augmenter la quantité de ROM (un exemple d'utilisation du signal CS est donné dans la discussion sur la RAM). La lecture du microcircuit est effectuée par le signal RD.

Figure 5. Désignation de la mémoire morte masquée sur les diagrammes schématiques.

La ROM masquée est programmée en usine, ce qui est très gênant pour les petites et moyennes séries, sans parler de la phase de développement de l'appareil. Naturellement, pour une production à grande échelle, les ROM de masques sont le type de ROM le moins cher, et sont donc largement utilisées à l'heure actuelle. Des microcircuits ont été développés pour la production de petites et moyennes séries d'équipements radio, qui peuvent être programmés dans des appareils spéciaux - programmeurs. Dans ces microcircuits, la connexion permanente des conducteurs dans la matrice mémoire est remplacée par des liaisons fusibles en silicium polycristallin. Lors de la fabrication du microcircuit, tous les cavaliers sont réalisés, ce qui équivaut à écrire dans toutes les cellules mémoire des unités logiques. Pendant la programmation, une puissance accrue est fournie aux broches d'alimentation et aux sorties du microcircuit. Dans ce cas, si la tension d'alimentation (unité logique) est appliquée à la sortie du microcircuit, le courant ne traversera pas le cavalier et le cavalier restera intact. Si un niveau de tension bas est appliqué à la sortie du microcircuit (connecté au boîtier), un courant traversera le cavalier, ce qui évaporera ce cavalier et lors de la lecture ultérieure des informations de cette cellule, un zéro logique sera lu .

De tels microcircuits sont appelés programmable ROM (EPROM) et sont représentés sur des schémas comme le montre la figure 6. A titre d'exemple, nous pouvons nommer les puces 155PE3, 556PT4, 556PT8 et autres.

Figure 6. Désignation de la mémoire morte programmable sur les diagrammes schématiques.

Les ROM programmables se sont avérées très pratiques pour la production de petites et moyennes séries. Cependant, lors du développement d'appareils électroniques, il est souvent nécessaire de changer le programme écrit en ROM. Dans ce cas, l'EPROM ne peut donc pas être réutilisée, une fois que la ROM écrite doit être jetée avec un programme erroné ou intermédiaire, ce qui augmente naturellement le coût de développement du matériel. Pour éliminer cet inconvénient, un autre type de ROM a été développé, qui pourrait être effacé et reprogrammé.

ROM effaçable aux UV est construit sur la base d'une matrice mémoire construite sur des cellules mémoires dont la structure interne est représentée sur la figure suivante :

Figure 7. Cellule mémoire de ROM avec effacement ultraviolet et électrique.

La cellule est un MOSFET avec une grille en polysilicium. Ensuite, lors de la fabrication du microcircuit, cette grille est oxydée et de ce fait elle sera entourée d'oxyde de silicium - un diélectrique aux excellentes propriétés isolantes. Dans la cellule décrite, lorsque la ROM est complètement effacée, il n'y a pas de charge dans la grille flottante, et donc le transistor ne conduit pas de courant. Lors de la programmation du microcircuit, la deuxième grille, située au dessus de la grille flottante, est alimentée haute tension et des charges sont induites dans la grille flottante en raison de l'effet tunnel. Après avoir supprimé la tension de programmation sur la grille flottante, la charge induite reste et, par conséquent, le transistor reste dans un état passant. La charge flottante de l'obturateur peut être stockée pendant des dizaines d'années.

Le schéma fonctionnel du dispositif de mémoire morte ne diffère pas de la ROM masquée décrite précédemment. La cellule décrite ci-dessus est utilisée à la place d'un cavalier. Dans la ROM reprogrammable, l'effacement des informations préalablement enregistrées est effectué par rayonnement ultraviolet. Pour que cette lumière passe sans entrave vers le cristal semi-conducteur, une fenêtre en verre de quartz est intégrée dans le boîtier du microcircuit.

Lorsque le microcircuit est irradié, les propriétés isolantes de l'oxyde de silicium sont perdues et la charge accumulée de la grille flottante s'écoule dans le volume du semi-conducteur et le transistor de la cellule de stockage passe dans un état fermé. Le temps d'effacement du microcircuit varie de 10 à 30 minutes.

Le nombre de cycles d'écriture - effacement des microcircuits est compris entre 10 et 100 fois, après quoi le microcircuit tombe en panne. Cela est dû aux effets néfastes du rayonnement ultraviolet. À titre d'exemple de tels microcircuits, on peut nommer la série 573 de microcircuits fabriqués en Russie et les microcircuits 27sXXX fabriqués à l'étranger. Ces microcircuits stockent le plus souvent des programmes BIOS ordinateurs universels... Les ROM reprogrammables sont représentées dans des diagrammes schématiques, comme illustré à la figure 8.

Figure 8. Désignation d'une mémoire morte reprogrammable sur des schémas de principe.

Ainsi, les boîtiers avec une fenêtre en quartz sont très coûteux et un petit nombre de cycles d'écriture-effacement a conduit à rechercher des moyens d'effacer électriquement les informations de l'EPROM. Sur ce chemin, de nombreuses difficultés ont été rencontrées, qui ont été pratiquement résolues à ce jour. De nos jours, les microcircuits à effacement électrique des données sont assez répandus. En tant que cellule mémoire, ils utilisent les mêmes cellules que dans l'EPROM, mais ils sont effacés par le potentiel électrique, donc le nombre de cycles d'écriture-effacement pour ces microcircuits atteint 1 000 000 de fois. Le temps d'effacement d'une cellule mémoire dans de tels microcircuits est réduit à 10 ms. Le circuit de commande de ces microcircuits s'est avéré compliqué. Par conséquent, deux directions de développement de ces microcircuits ont été définies:

2. FLASH-ROM

Les EPROM effaçables électriquement sont plus chères et plus petites en volume, mais elles vous permettent de réécrire chaque cellule mémoire séparément. En conséquence, ces microcircuits ont le nombre maximum de cycles d'écriture - effacement. Le domaine d'application des ROM effaçables électriquement est le stockage de données qui ne doivent pas être effacées lors de la mise hors tension. De tels microcircuits comprennent les microcircuits domestiques 573PP3, 558RP et les microcircuits étrangers de la série 28cXX. Les ROM effaçables électriquement sont indiquées sur les schémas, comme illustré à la figure 9.

Figure 9. Désignation de la mémoire morte effaçable électriquement sur les diagrammes schématiques.

Récemment, il y a eu une tendance à réduire la taille de l'EEPROM en réduisant le nombre de pattes de microcircuit externes. Pour cela, l'adresse et les données sont transmises vers et depuis le microcircuit via le port série. Dans ce cas, deux types de ports série sont utilisés - le port SPI et le port I2C (microcircuits des séries 93cXX et 24cXX, respectivement). La série étrangère 24cXX correspond à la série domestique de microcircuits 558PPX.

FLASH - Les ROM diffèrent des EEPROM en ce que l'effacement est effectué non pas pour chaque cellule séparément, mais pour l'ensemble du microcircuit dans son ensemble ou le bloc de la matrice mémoire de ce microcircuit, comme cela a été fait dans l'EPROM.

Figure 10. Désignation de la mémoire FLASH sur les diagrammes schématiques.

Lors de l'accès à la mémoire morte, vous devez d'abord définir l'adresse de la cellule mémoire sur le bus d'adresse, puis effectuer une opération de lecture à partir du microcircuit. Ce chronogramme est illustré à la figure 11.

Figure 11. Chronogramme de la lecture des informations de la ROM.

Sur la figure 11, les flèches montrent la séquence dans laquelle les signaux de commande doivent être générés. Dans cette figure, RD est le signal de lecture, A est les signaux de sélection de l'adresse de cellule (étant donné que les bits individuels dans le bus d'adresse peuvent prendre des valeurs différentes, les chemins de transition vers l'état simple et zéro sont affichés), D est le informations de sortie lues à partir de la cellule ROM sélectionnée.

· ROM- (ang. mémoire en lecture seule, mémoire morte), ROM masquée, est fabriqué par la méthode d'usine. À l'avenir, il n'y a aucun moyen de modifier les données enregistrées.

· BAL DE PROMO- (ang. mémoire morte programmable, programmable ROM (EPROM)) - ROM, une fois "cousu" par l'utilisateur.

· EPROM- (ang. mémoire morte programmable effaçable reprogrammable / reprogrammable ROM (EPROM/RPZU)). Par exemple, le contenu du microcircuit K537RF1 a été effacé à l'aide d'une lampe ultraviolette. Pour le passage des rayons ultraviolets vers le cristal, une fenêtre en verre de quartz était prévue dans le boîtier du microcircuit.

· EEPROM- (ang. mémoire morte programmable effaçable électriquement, effaçable électriquement reprogrammable ROM). Ce type de mémoire peut être effacé et rempli de données des dizaines de milliers de fois. Utilisé dans les disques SSD. L'une des variétés d'EEPROM est mémoire flash(eng. mémoire flash).

FlashROM - (eng. mémoire flash en lecture seule) est un type de technologie des semi-conducteurs, la mémoire électriquement reprogrammée (EEPROM). Le même mot est utilisé dans les circuits électroniques pour désigner des solutions technologiquement complètes de dispositifs de mémoire morte sous la forme de microcircuits basés sur cette technologie des semi-conducteurs. Dans la vie de tous les jours, cette expression est attribuée à une large classe de périphériques de stockage à semi-conducteurs.