Виды и характеристики запоминающих устройств. Иерархический принцип построения запоминающих устройств

Классификация схем памяти

Память служит для того, чтобы осуществить хранение информации.

Запоминающее устройство

1. Оперативное запоминающее устройство(RAM) - энергозависимое, информация не сохранится при отключении питания.
   • Статическое (СОЗУ, SRAM)
   • Динамическое (ДОЗУ, DRAM)
2. Постоянное запоминающее устройства (ПЗУ, ROM) - информация сохраняется после отключения питания.
   • Однопрограммируемые
     1. Масочные ПЗУ (МПЗУ, MROM)
     2. Программируемые пользователем ПЗУ (ППЗУ, PROM)
   • Многократнопрограммируемые
     1. С электрическим стиранием (EEPROM)
     2. С УФ-стиранием (UVPROM)

Однократно программируемые запоминающие устройства

Рис. 1. Матрица элементов памяти.

Основа классификации - физические свойства элементов ячейки микросхем.  

Основа любого ЗУ - матрица элементов памяти(МЭП). Считаем, что 1^й элемент n может сохранять 1^й бит информации. Надо выбрать строку и столбец. Для задания строки используются DC и MS (селектор) соответственно.

МЭП- память в каждом элементе которой хранится "0" или "1" с номером DC - выбор строки, MS - выбор столбца.
1^ая часть адреса для выбора строки, а 2^ая часть адреса для выбора столбца; результат снимается с MS(селектора)
Можем представить: 256х1, 128х2, 64х4 => меняем селектор, т.е. организацию памяти.

2 свойства памяти:

1.Объем памяти (т.е. размер МЭП)

2.Организация памяти.

Емкость МЭП и ее организация  указывают на способ доступа к ней. 

Многократно программируемые запоминающие устройства

Рис. 2. МПЗУ.

Рис. 3. Условно графическое изображение: полевой транзистор с плавающим затвором.

Основа любого МПЗУ - полевой транзистор с плавающим затвором

Отличие от обычного: еще один затвор который находится внутри диэлектрика и ни с чем не соединен.

Считаем, что на 32 отсутствует заряд. В зависимости от ∆ ϕ между П и 31 происходит смещение носителей, следовательно происходит образование индуцирующего канала. Можем поместить заряд в диэлектрик, следовательно, характеристика транзистора сместится, т.е. сменит пороговое напряжение открытия транзистора, следовательно, будет открываться при меньшем напряжении 32, следовательно,  заряд никуда не уйдет, он может находиться там десятки лет ( как правило 5 лет).

Способы поместить заряд на 32

Использование туннельного эффекта ( электроны берутся из открытого канала): создает разность потенциалов между стоком и 31, помещает электрон на 32 (т.е. смещаем характеристику транзистора). Если заряд на 32, то при прикладывании обычного потенциала к транзистору он остается закрыт. 

Как забрать электроны с 32:

1. Облучение УФ: происходит рекомбинация и заряд рассасывается, следовательно, создание микросхем с УФ - стиранием имеют кварцевое стекло для наблюдения. Напряжение падает за счет уменьшения расстояния между 31 и 32.
2. Использование туннельного эффекта. 

Реально УФ практически не используется.

Помимо увеличения транзисторов, существует еще один способ увеличения емкости памяти. Будем различать 4 вида (значений: 3+ отсутствие) заряда на 32. Следовательно, многоуровневая структура ячеек хранит на 2-3 бита больше при изменении микросхемы(для внешнего пользователя скрыто). Поэтому в первом транзисторе сохраняем уже больше информации.

Каждый процесс записи-стирания изнашивает транзистор(современные выдерживают приблизительно миллион операций стирания). Для современных USB-носителей используется динамическая трансляция: при записи выбирается пустая свободная область, а для старого блока отметка в таблице, и, когда весь носитель заполнен, то тогда уже и стриется информация из занятого транзистора.

Структура памяти

Базовый элемент - сектор.

Рис. 4. Базовый элемент.

Эти блоки образуют страницы:

Рис. 5. Страничная организация памяти.

Запись возможна только в чистый блок.

• 2014 Январь