حجم ذاكرة ROM. قراءة الذاكرة فقط (ROM أو ROM)

• التحديدات من عداد التسجيل لعنوان أمر MPP لعنوان خلية ذاكرة الوصول العشوائي حيث يتم تخزين أمر البرنامج التالي ؛
• إحضار رمز الأمر التالي من خلايا ذاكرة الوصول العشوائي واستلام أمر القراءة في سجل الأوامر ؛
• فك شفرة العملية وعلامات الأمر المحدد ؛
• قراءة إشارات التحكم (النبضات) من المقابل لرمز التشغيل الذي تم فك تشفيره لخلايا ROM الخاصة بالبرنامج الثابت لإشارات التحكم (النبضات) ، والتي تحدد إجراءات إجراء العملية المعينة في جميع كتل الجهاز ، وإرسال إشارات التحكم إلى هذه الكتل ؛
• القراءة من سجل الأوامر وسجلات MPP للعناوين الفردية المكونة للمعاملات (الأرقام) المشاركة في العمليات الحسابية ، وإنشاء العناوين الكاملة للمعاملات ؛
• إحضار المعاملات (بواسطة العناوين المولدة) وتنفيذ عملية معينة لمعالجة هذه المعاملات ؛
• تسجيل نتائج العملية في الذاكرة ؛
• تشكيل عنوان أمر البرنامج التالي.

• تشكيل عنوان المنفذ والتحكم في المعلومات الخاصة به (تبديل المنفذ للاستقبال أو الإرسال ، إلخ) ؛
• تلقي معلومات التحكم من الميناء ومعلومات عن جاهزية الميناء وحالته ؛
• تنظيم قناة من طرف إلى طرف في واجهة النظام لنقل البيانات بين منفذ جهاز الإدخال والإخراج و MP.

ذاكرة القراءة فقط (ROM) - جهاز ذاكرة مخصص لتخزين المعلومات غير القابلة للتغيير (البرامج ، الثوابت ، وظائف الجدول). في عملية حل المشكلات ، يسمح ROM بقراءة المعلومات فقط. كمثال نموذجي لاستخدام ROM ، يمكن للمرء أن يشير إلى LSI ROMs المستخدمة في الكمبيوتر الشخصي لتخزين BIOS (نظام الإدخال الأساسي).

بشكل عام ، محرك ROM (مجموعة من خلايا الذاكرة الخاصة به) بسعة كلمات EPROM ، الطول ص+ 1 بت لكل منها ، عادة ما تمثل نظامًا أفقيًا (عنوان) و ص + 1 موصلات عمودية (بت) ، والتي يمكن توصيلها عند نقاط التقاطع بواسطة عناصر الاتصال (الشكل 1.46). عناصر الاتصال (ES) هي وصلات الصمامات أو ص-ن-الانتقالات. وجود ارتباط بين ي- م أفقي و أنا-m الموصلات العمودية يعني ذلك في أنامكان رقم خلية الذاكرة ي 1 مكتوب ، وغياب ES يعني أن الصفر مكتوب هنا. كتابة كلمة لرقم الخلية ي يتم إنتاج ذاكرة القراءة فقط عن طريق الترتيب المناسب لعناصر الاتصال بين موصلات البت ورقم سلك العنوان ي... قراءة كلمة من رقم الخلية ي ROM يذهب هكذا.

الشكل: 1.46. محرك ROM بسعة كلمات EPROM وطولها ص + 1 رقم لكل منهما

رمز العنوان أ = ي يتم فك الشفرة ، وعلى الموصل الأفقي الرقم ي يتم تزويد محرك الأقراص بجهد من مصدر الطاقة. يتم تنشيط تلك الخاصة بموصلات التفريغ المتصلة بموصل العنوان المحدد بواسطة عناصر الاتصال يومستوى وحدة واحدة ، تظل موصلات التفريغ المتبقية نشطة يو0 مستوى صفر. مجموعة من الإشارات يو0 و يو1 على موصلات التفريغ ويشكل محتوى رقم PL يوهي الكلمة الموجودة في العنوان و.

حاليًا ، تم تصميم ROMs من LSI ROMs ، والتي تستخدم أشباه الموصلات ES. تنقسم LSI ROM عادةً إلى ثلاث فئات:

- قناع (MPZU) ؛

- قابل للبرمجة (EPROM) ؛

- قابلة للبرمجة (EPROM).

ROM قناع (ROM - من ذاكرة القراءة فقط) - ROM ، المعلومات التي يتم كتابتها من قناع ضوئي في عملية نمو بلورة. على سبيل المثال ، LSI ROM 555RE4 بسعة 2 كيلو بايت هو مولد رمز لرمز KOI-8. إن ميزة القناع ROMs هي موثوقيتها العالية ، والعيب هو انخفاض قابليتها للتصنيع.

ROM قابل للبرمجة (PROM - ROM قابل للبرمجة) - ROM ، المعلومات التي يكتبها المستخدم باستخدام أجهزة خاصة - مبرمجين. يتم تصنيع LSI بمجموعة كاملة من ES في جميع نقاط تقاطع العنوان وموصلات التفريغ. وهذا يزيد من قابلية تصنيع مثل هذه النظم ، وبالتالي الإنتاج والتطبيق على نطاق واسع. يتم تسجيل (برمجة) المعلومات في EPROM بواسطة المستخدم في مكان تطبيقهم. يتم ذلك عن طريق حرق عناصر الاتصال عند النقاط التي يجب كتابة الأصفار فيها. دعونا نشير ، على سبيل المثال ، TTLSh-BIS PROM 556RT5 بسعة 0.5 كيلو بايت. موثوقية LSI PROM أقل من موثوقية LSI القناع. قبل البرمجة ، يجب اختبارها للتحقق من وجود ES.

من المستحيل تغيير محتويات PL الخاصة بهم في MPROM و EPROM. ROM قابل لإعادة البرمجة(EPROM) تسمح بتغييرات متعددة للمعلومات المخزنة فيها. في الواقع ، EPROM هو ذاكرة وصول عشوائي رRFP \u003e\u003e رالخميس. يبدأ استبدال محتويات EPROM بمسح المعلومات المخزنة فيه. تتوفر EPROMs مع المحو الكهربائي (EEPROM) والأشعة فوق البنفسجية (UVEPROM). على سبيل المثال ، يمكن إعادة برمجة KM1609RP2A LSI مع محو كهربائي KM1609RP2A بسعة 8 كيلو بايت 104 مرات على الأقل ، وتخزين المعلومات لمدة 15000 ساعة على الأقل (حوالي عامين) في حالة التشغيل ولمدة 10 سنوات على الأقل في حالة إيقاف التشغيل. LSI EPROM مع محو الأشعة فوق البنفسجية K573RF4A بسعة 8 كيلو بايت يسمح بما لا يقل عن 25 دورة إعادة كتابة ، ويخزن المعلومات في حالة التشغيل لمدة 25000 ساعة على الأقل ، وفي حالة الإيقاف لمدة 100000 ساعة على الأقل.

الغرض الرئيسي من EPROMs هو استخدامها بدلاً من ROM في تطوير البرامج وأنظمة تصحيح الأخطاء وأنظمة المعالجات الدقيقة وغيرها ، عندما يكون من الضروري إجراء تغييرات على البرامج من وقت لآخر.

يمكن اعتبار عملية ROM على أنها تحويل واحد إلى واحد ن- عنوان رمز بت و في ن- رمز بت للكلمة المقروءة منه أي. ROM هو محول رمز (آلة رقمية بدون ذاكرة).

في التين. 1.47 يظهر صورة تقليدية للذاكرة ROM على المخططات.

الشكل: 1.47. الصورة الشرطية لـ ROM

يظهر الرسم التخطيطي الوظيفي للذاكرة ROM في الشكل. 1.48.

الشكل: 1.48. مخطط وظيفي للذاكرة ROM

حسب المصطلحات المعتمدة بين المتخصصين في أجهزة التخزين ، يسمى كود الإدخال العنوان ، 2 ن الإطارات العمودية - مع مساطر رقمية ، م المخرجات - بأرقام الكلمة المخزنة. عندما يصل أي رمز ثنائي إلى إدخال ROM ، يتم دائمًا تحديد أحد خطوط الأرقام. في هذه الحالة ، عند إخراج عناصر OR هذه ، التي لم يتم إتلاف اتصالها بمسطرة الأرقام هذه ، يظهر 1. وهذا يعني أن 1 مكتوب في الجزء المعطى من الكلمة المحددة (أو مسطرة الأرقام). في مخرجات تلك البتات التي تم حرق اتصالها بمسطرة الأرقام المحددة ، ستبقى الأصفار. يمكن أن يكون قانون البرمجة معكوسًا أيضًا.

وهكذا ، ROM هي وحدة وظيفية مع ن المدخلات و م مخرجات تخزين 2 ن م-بت الكلمات التي لا تتغير أثناء تشغيل جهاز رقمي. عندما يتم تغذية العنوان إلى إدخال ROM ، تظهر الكلمة المقابلة في الإخراج. في التصميم المنطقي ، تعتبر ذاكرة القراءة فقط إما ذاكرة بمجموعة ثابتة من الكلمات ، أو كمحول رمز.

في الرسوم البيانية (انظر الشكل 1.47) تم تحديد ROM على أنه ROM. تحتوي أجهزة الذاكرة للقراءة فقط على إدخال إذن E. عندما يكون المستوى في الإدخال E نشطًا ، تؤدي ذاكرة القراءة فقط وظائفها. في حالة عدم وجود إذن ، تكون مخرجات الدائرة المصغرة غير نشطة. يمكن أن يكون هناك العديد من المدخلات المتساهلة ، ثم يتم إلغاء قفل الدائرة المصغرة عن طريق تزامن الإشارات في هذه المدخلات. في ROM ، غالبًا ما تسمى الإشارة E قراءة RT (قراءة) ، واختيار شريحة VM ، واختيار بلورة VK (تحديد رقاقة - CS).

تم تكييف رقائق ROM للتوسع. لزيادة عدد بتات الكلمات المخزنة ، يتم توصيل جميع مدخلات الدوائر الدقيقة بالتوازي (الشكل 1.49 ، و) ومن العدد الإجمالي المتزايد للمخرجات ، تتم إزالة كلمة الإخراج مع زيادة عمق البت المقابل.

لزيادة عدد الكلمات المخزنة نفسها (الشكل 1.49 ، ب) ترتبط مدخلات عنوان الدوائر المصغرة بالتوازي وتعتبر أقل البتات أهمية في العنوان الموسع الجديد. تنتقل البتات عالية الترتيب المضافة من العنوان الجديد إلى وحدة فك التشفير ، والتي تختار إحدى الدوائر الدقيقة عند مدخلات E. مع وجود عدد صغير من الدوائر الدقيقة ، يمكن فك تشفير البتات الأكثر أهمية عند اقتران مدخلات التمكين الخاصة بأقراص ROM نفسها. يجب دمج مخرجات البتات التي تحمل الاسم نفسه مع زيادة عدد الكلمات المخزنة باستخدام وظائف OR. عناصر OR الخاصة غير مطلوبة إذا كانت مخرجات الدوائر الصغيرة ROM إما وفقًا لدائرة المجمع المفتوحة للدمج بواسطة طريقة OR السلكية ، أو وفقًا للدائرة العازلة مع ثلاث حالات ، مما يسمح بالتوليف المادي المباشر للمخرجات.

عادةً ما تكون مخرجات الدوائر الصغيرة ROM معكوسة ، وغالبًا ما يكون الإدخال E معكوسًا أيضًا.قد يتطلب توسيع ذاكرة القراءة فقط إدخال مكبرات صوت عازلة لزيادة سعة تحميل بعض مصادر الإشارة ، مع مراعاة التأخيرات الإضافية التي تقدمها هذه المضخمات ، ولكن بشكل عام مع كميات صغيرة نسبيًا من الذاكرة ، وهو أمر نموذجي للعديد من DUs ( على سبيل المثال ، أجهزة الأتمتة) ، لا تؤدي زيادة ذاكرة القراءة فقط (ROM) عادةً إلى حدوث مشكلات أساسية.

الشكل: 1.49. زيادة في عدد بتات الكلمات المخزنة عند توصيل مدخلات الدوائر المصغرة بالتوازي وزيادة عدد الكلمات المخزنة عند توصيل مدخلات عنوان الدوائر المصغرة بالتوازي

يمكن تقسيم كل ذاكرة القراءة فقط (ROM) إلى المجموعات التالية:

● قابلة للبرمجة في التصنيع (يشار إليها باسم ROM أو ROM) ؛

● مع البرمجة لمرة واحدة ، والتي تسمح للمستخدم بتغيير حالة مصفوفة الذاكرة كهربائيًا مرة واحدة وفقًا لبرنامج معين (يشار إليها باسم EPROM أو PROM) ؛

● قابلة لإعادة البرمجة (قابلة لإعادة البرمجة) ، مع إمكانية إعادة البرمجة الكهربائية المتعددة ، باستخدام المحو الكهربائي أو فوق البنفسجي للمعلومات (يشار إليها باسم RPROM أو RPROM).

تحتوي جميع ROM على مخرجات ثلاثية الحالة أو نواتج مجمعة مفتوحة لتتمكن من الجمع بين المخرجات عند توسيع الذاكرة.

(xtypo_quote) في EPROM ، تم بناء محرك الأقراص على خلايا ذاكرة ذات روابط قابلة للانصهار مصنوعة من نيتشروم أو مواد مقاومة للحرارة. تتكون عملية التسجيل من حرق الروابط القابلة للانصهار بشكل انتقائي. (/ xtypo_quote)
خلايا التخزين في EPROM مبنية على أساس تقنيات MOS. يتم استخدام ظواهر فيزيائية مختلفة لتخزين الشحنات في الواجهة بين وسيطين مختلفين للعازل الكهربائي ، أو وسائط موصلة وعازلة للكهرباء.

في الحالة الأولى ، يتكون العازل الكهربائي الموجود أسفل بوابة ترانزستور MOS من طبقتين: نيتريد السيليكون وثاني أكسيد السيليكون (SiN 4 - SiO 2). لقد وجد أنه في الهيكل المعقد لـ SiN 4 - SiO 2 ، عندما يتغير الجهد الكهربائي ، هناك تباطؤ في الشحن في الواجهة بين الطبقتين ، مما يجعل من الممكن إنشاء خلايا تخزين.

في الحالة الثانية ، أساس خلية التخزين هو ترانزستور MOS ذو حقن جليدي مع بوابة عائمة (LIPZ MOS). يظهر الشكل المبسط لمثل هذا الترانزستور في الشكل. 3.77.
في ترانزستور حقن الانهيار الجليدي مع بوابة عائمة ، عند جهد عالٍ بدرجة كافية عند الصرف ، يحدث انهيار جليدي قابل للانعكاس للعازل ، ويتم حقن ناقلات الشحن في منطقة البوابة العائمة. نظرًا لأن البوابة العائمة محاطة بعازل كهربائي ، فإن تيار التسرب صغير ويتم توفير تخزين المعلومات لفترة طويلة من الزمن (عشرات السنين). عندما يتم تطبيق الجهد على البوابة الرئيسية ، تتبدد الشحنة بسبب تأثير النفق ، أي محو المعلومات.

فيما يلي بعض خصائص ذاكرة القراءة فقط (الجدول 3.1).

تنتج الصناعة عددًا كبيرًا من رقائق ROM. لنأخذ شريحتين ROM كمثال (الشكل 3.78).

يتم استخدام التعيينات التالية في المخططات: أ - مدخلات العنوان ؛ د ط - نواتج المعلومات ؛ CS - اختيار الرقاقة ؛ CE - إذن الخروج.

الدائرة المصغرة K573RF5 عبارة عن ROM قابل لإعادة البرمجة (EPROM) مع محو فوق بنفسجي ، له هيكل 2Kx8. من حيث المدخلات والمخرجات ، هذه الدائرة الصغيرة متوافقة مع هياكل TTL. الدائرة المصغرة K556RT5 عبارة عن ذاكرة قراءة فقط (ROM) قابلة للبرمجة لمرة واحدة ، وهي مصنوعة على أساس هياكل TTLSh ، وهي متوافقة مع هياكل TTL في الإدخال والإخراج ، ولها بنية 512 بت x8.

في كثير من الأحيان ، يلزم في العديد من التطبيقات تخزين المعلومات التي لا تتغير أثناء تشغيل الجهاز. هذه المعلومات مثل البرامج الموجودة في ميكروكنترولر ، ومحمل التمهيد (BIOS) في أجهزة الكمبيوتر ، وجداول معاملات المرشحات الرقمية في معالجات الإشارات ، و DDC و DUC ، وجداول الجيب وجيب التمام في NCO و DDS. دائمًا تقريبًا ، لا تكون هذه المعلومات مطلوبة في وقت واحد ، لذلك يمكن إنشاء أبسط الأجهزة لتخزين المعلومات الدائمة (ROM) على أجهزة إرسال متعددة. أحيانًا في الأدب المترجم ، تسمى ذاكرة القراءة فقط ROM (ذاكرة للقراءة فقط). يظهر رسم تخطيطي لذاكرة القراءة فقط (ROM) في الشكل 3.1.

الشكل 3.1. دائرة ذاكرة للقراءة فقط (ROM) تعتمد على معدد إرسال.

في هذه الدائرة ، يتم إنشاء ذاكرة للقراءة فقط من ثماني خلايا أحادية البت. يتم حفظ جزء معين في خلية ذات بت واحد عن طريق إغلاق السلك بمصدر الطاقة (كتابة واحدة) أو إغلاق السلك بالجسم (كتابة صفر). في المخططات التخطيطية ، يتم تعيين مثل هذا الجهاز كما هو موضح في الشكل 3.2.

الشكل 3.2. تعيين ذاكرة للقراءة فقط على الرسوم البيانية التخطيطية.

من أجل زيادة سعة خلية ذاكرة ROM ، يمكن توصيل هذه الدوائر المصغرة بالتوازي (تظل المخرجات والمعلومات المسجلة بشكل طبيعي مستقلة). يظهر مخطط التوصيل المتوازي لوحدات ROM أحادية البت في الشكل 3.3.

الشكل 3.3 مخطط ROM متعدد البتات (ROM).

في ذاكرة القراءة فقط الحقيقية ، يتم تسجيل المعلومات باستخدام العملية الأخيرة لإنتاج الدوائر الدقيقة - المعدنة. يتم إجراء عملية التعدين باستخدام قناع ، لذلك تسمى هذه الأقراص المدمجة ROM القناع. هناك اختلاف آخر بين الدوائر الدقيقة الحقيقية والنموذج المبسط الموضح أعلاه وهو استخدام مزيل تعدد الإرسال بالإضافة إلى مُضاعِف الإرسال. مثل هذا الحل يجعل من الممكن تحويل هيكل تخزين أحادي البعد إلى هيكل ثنائي الأبعاد ، وبالتالي يقلل بشكل كبير من حجم دائرة فك التشفير المطلوبة لتشغيل دائرة ROM. يتضح هذا الوضع من خلال الشكل التالي:

الشكل 3.4. قراءة ملثمين فقط الذاكرة (ROM) الدائرة.

يتم عرض ROM المقنع في الرسوم البيانية التخطيطية كما هو موضح في الشكل 3.5. يتم تغذية عناوين خلايا الذاكرة في هذه الدائرة الدقيقة إلى المسامير A0 ... A9. يتم اختيار الدائرة المصغرة بواسطة إشارة CS. باستخدام هذه الإشارة ، يمكنك زيادة مقدار ذاكرة القراءة فقط (تم تقديم مثال لاستخدام إشارة CS في مناقشة ذاكرة الوصول العشوائي). يتم تنفيذ قراءة الدائرة الدقيقة بواسطة إشارة RD.

الشكل 3.5. التعيين الرسومي التقليدي للقناع ROM (ROM) على الرسوم التخطيطية.

ذاكرة القراءة فقط المقنعة مبرمجة في المصنع ، وهو أمر غير مريح للغاية لعمليات الإنتاج الصغيرة والمتوسطة ، ناهيك عن مرحلة تطوير الجهاز. بطبيعة الحال ، بالنسبة للإنتاج على نطاق واسع ، تعد أقراص ROM القناعية أرخص أنواع ROM ، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع اليوم. تم تطوير الدوائر الدقيقة للسلسلة الصغيرة والمتوسطة من إنتاج المعدات الراديوية ، والتي يمكن برمجتها في أجهزة خاصة - مبرمجين. في هذه الأقراص المدمجة ، يتم استبدال التوصيل الدائم للموصلات في مصفوفة الذاكرة بروابط منصهرة مصنوعة من السيليكون متعدد الكريستالات. أثناء إنتاج ROM ، يتم تصنيع جميع وصلات العبور ، وهو ما يعادل كتابة وحدات منطقية لجميع خلايا ذاكرة ROM. في عملية برمجة ذاكرة القراءة فقط ، يتم توفير طاقة متزايدة لمنافذ الطاقة ومخرجات الدائرة المصغرة. في هذه الحالة ، إذا تم تطبيق جهد إمداد الطاقة (الوحدة المنطقية) على إخراج ROM ، فلن يتدفق التيار عبر العبور وسيظل العبور سليمًا. إذا تم تطبيق مستوى جهد منخفض على إخراج ROM (متصل بالحالة) ، فسوف يتدفق التيار عبر وصلة مصفوفة الذاكرة ، والتي ستتبخرها ، وعند القراءة اللاحقة للمعلومات من خلية ROM هذه ، ستتم قراءة الصفر المنطقي.

تسمى هذه الدوائر الدقيقة قابل للبرمجة ROM (EPROM) أو PROM وتظهر في الرسوم التخطيطية كما هو موضح في الشكل 3.6. كمثال على PROM ، يمكنك تسمية 155PE3 و 556PT4 و 556PT8 وغيرها.

الشكل 3.6. التعيين الرسومي التقليدي لذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) على مخططات الدوائر.

أثبتت ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة للبرمجة أنها مريحة جدًا لإنتاج الدُفعات الصغيرة والمتوسطة. ومع ذلك ، عند تطوير الأجهزة الإلكترونية ، غالبًا ما يكون من الضروري تغيير البرنامج المكتوب في ROM. في هذه الحالة ، لا يمكن إعادة استخدام EPROM ، لذلك بمجرد التخلص من ROM المكتوب ببرنامج خاطئ أو وسيط ، مما يزيد بشكل طبيعي من تكلفة تطوير الجهاز. للتخلص من هذا العيب ، تم تطوير نوع آخر من ذاكرة القراءة فقط ، والذي يمكن محوه وإعادة برمجته.

تم بناء ROM القابل للمسح فوق البنفسجي على أساس مصفوفة ذاكرة مبنية على خلايا الذاكرة ، والتي يظهر هيكلها الداخلي في الشكل التالي:

الشكل 3.7. خلية ذاكرة ROM مع محو فوق بنفسجي وكهربائي.

الخلية عبارة عن ترانزستور MOS حيث تتكون البوابة من السيليكون متعدد الكريستالات. بعد ذلك ، أثناء تصنيع الدائرة المصغرة ، تتأكسد هذه البوابة ونتيجة لذلك ستحاط بأكسيد السيليكون - وهو عازل ذو خصائص عزل ممتازة. في الخلية الموصوفة ، مع مسح ROM بالكامل ، لا توجد شحنة في البوابة العائمة ، وبالتالي لا يقوم الترانزستور بتوصيل التيار. عند برمجة ذاكرة القراءة فقط (ROM) ، يتم تطبيق جهد عالي على البوابة الثانية ، الواقعة فوق البوابة العائمة ، ويتم تحفيز الرسوم في البوابة العائمة بسبب تأثير النفق. بعد إزالة جهد البرمجة ، تظل الشحنة المستحثة على البوابة العائمة ، وبالتالي يظل الترانزستور في حالة التوصيل. يمكن تخزين شحنة البوابة العائمة لمثل هذه الخلية لعشرات السنين.

لا يختلف مخطط كتلة ذاكرة القراءة فقط الموصوفة عن ذاكرة القراءة فقط المقنعة الموصوفة سابقًا. الاختلاف الوحيد هو أن الخلية الموضحة أعلاه تُستخدم بدلاً من الارتباط القابل للانصهار. هذا النوع من ROM يسمى ذاكرة القراءة فقط القابلة لإعادة البرمجة (EPROM) أو EPROM. في EPROM ، يتم مسح المعلومات المسجلة مسبقًا بواسطة الأشعة فوق البنفسجية. لكي يمر هذا الضوء دون عوائق إلى بلورة أشباه الموصلات ، تم بناء نافذة زجاجية كوارتز في علبة الدائرة الصغيرة ROM.

عندما يتم تشعيع الدائرة المصغرة EPROM ، تُفقد الخصائص العازلة لأكسيد السيليكون ، وتتدفق الشحنة المتراكمة من البوابة العائمة إلى حجم أشباه الموصلات ، ويدخل ترانزستور خلية الذاكرة إلى حالة مغلقة. وقت محو شريحة RPZU يتراوح من 10 إلى 30 دقيقة.

عدد دورات الكتابة - محو رقائق EPROM يتراوح من 10 إلى 100 مرة ، وبعد ذلك تفشل شريحة EPROM. هذا بسبب التأثير المدمر للأشعة فوق البنفسجية على أكسيد السيليكون. كمثال على الدوائر المصغرة EPROM ، يمكن للمرء تسمية سلسلة 573 من الدوائر الدقيقة روسية الصنع ، والدوائر الدقيقة 27cXXX الأجنبية الصنع. غالبًا ما يخزن EPROM برامج BIOS لأجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة. يتم عرض EPROMs في الرسوم التخطيطية كما هو موضح في الشكل 3.8.

الشكل 3.8. تعيين رسم شرطي لـ EPROM على الرسوم التخطيطية.

نظرًا لأن الحالات التي تحتوي على نافذة كوارتز باهظة الثمن ، بالإضافة إلى عدد صغير من دورات محو الكتابة ، فقد أدت إلى البحث عن طرق لمحو المعلومات من EPROM كهربائيًا. على هذا الطريق ، ووجهت العديد من الصعوبات ، والتي تم حلها عمليا الآن. الدوائر الدقيقة مع محو البيانات الكهربائية منتشرة على نطاق واسع الآن. كخلية ذاكرة ، يستخدمون نفس الخلايا الموجودة في EPROM ، لكن تمحى بواسطة الجهد الكهربائي ، وبالتالي فإن عدد دورات محو الكتابة لهذه الدوائر الدقيقة يصل إلى 1،000،000 مرة. يتم تقليل وقت محو خلية الذاكرة في هذه الأقراص إلى 10 مللي ثانية. تبين أن دائرة التحكم في ROM القابلة للبرمجة القابلة للمسح كهربائيًا معقدة ، لذلك كان هناك اتجاهان لتطوير هذه الدوائر الدقيقة:

1. EEPROM (EEPROM) - ذاكرة للقراءة فقط قابلة للبرمجة كهربائيًا

تعد EPROMs القابلة للمسح كهربائيًا (EEPROMs) أكثر تكلفة وأصغر في الحجم ، ولكنها تسمح لك بإعادة كتابة كل خلية ذاكرة على حدة. نتيجة لذلك ، تحتوي هذه الدوائر الدقيقة على أكبر عدد من دورات محو الكتابة. مجال تطبيق ROM القابلة للمسح كهربائيًا هو تخزين البيانات التي لا ينبغي محوها عند إيقاف تشغيل الطاقة. تشتمل هذه الدوائر الدقيقة على الدوائر الدقيقة المحلية 573PP3 و 558PP3 والدوائر الدقيقة EEPROM الأجنبية من سلسلة 28cXX. يشار إلى ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا في المخططات التخطيطية كما هو موضح في الشكل 3.9.

الشكل 9. تعيين رسم تقليدي لذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا (EEPROM) على المخططات التخطيطية.

في الآونة الأخيرة ، كان هناك اتجاه لتقليل حجم EEPROM عن طريق تقليل عدد المخرجات الخارجية للدوائر الدقيقة. لهذا ، يتم نقل العنوان والبيانات من وإلى الدائرة الدقيقة عبر المنفذ التسلسلي. في هذه الحالة ، يتم استخدام نوعين من المنافذ التسلسلية - منفذ SPI ومنفذ I2C (الدوائر الدقيقة 93cXX وسلسلة 24cXX ، على التوالي). تتوافق السلسلة الأجنبية 24cXX مع السلسلة المحلية للدوائر الدقيقة 558PPX.

FLASH - تختلف ROM عن EEPROMs في أن المحو لا يتم إجراؤه لكل خلية على حدة ، ولكن للدائرة الدقيقة بأكملها ككل أو كتلة مصفوفة الذاكرة لهذه الدائرة الصغيرة ، كما تم في EPROM.

الشكل 3.10. تعيين رسم شرطي لذاكرة فلاش على الرسوم التخطيطية.

عند الوصول إلى ذاكرة القراءة فقط ، تحتاج أولاً إلى تعيين عنوان خلية الذاكرة في ناقل العنوان ، ثم القراءة من الدائرة المصغرة. يظهر مخطط التوقيت هذا في الشكل 3.11.

الشكل 3.11. مخططات توقيت الإشارات لقراءة المعلومات من ذاكرة القراءة فقط.

في الشكل 11.3 ، توضح الأسهم التسلسل الذي يجب أن تتولد فيه إشارات التحكم. في هذا الشكل ، RD هي إشارة القراءة ، A هي إشارات اختيار عنوان الخلية (نظرًا لأن البتات الفردية في ناقل العنوان يمكن أن تأخذ قيمًا مختلفة ، تظهر مسارات الانتقال إلى كل من الحالة الفردية والصفر) ، D هي معلومات الإخراج المقروءة من خلية ROM محددة.

4. قم بإجراء عملية الجمع في مكمل اثنين ، مع تمثيل المصطلحات المحددة في النظام الثنائي:

1) + 45 2) - 45

- 20 + 20

القرار:

1) × 1 \u003d 45 \u003d 0.101101 العلاقات العامة

س 2 \u003d - 20 \u003d 1.010100 العلاقات العامة \u003d 1.101011 آر إس \u003d 1.101100 إضافة

+ 1,101100

إجابة: 0.011001 العلاقات العامة \u003d 25 10

2) × 1 \u003d - 45 \u003d 1.101101 العلاقات العامة

× 2 \u003d 20 \u003d 0.010100 العلاقات العامة

+ 0,010100

إجابة:1.100111 إضافة \u003d 1.011000 آر إس \u003d 1.011001 العلاقات العامة \u003d - 25 10

السؤال رقم 5.

أكمل المهام التالية:

1) اكتب الوظيفة المنطقية في SNDF ؛

2) تصغير الوظيفة المنطقية باستخدام خرائط Karnaugh ؛

أنواع ذاكرة القراءة فقط

ROM - يرمز إلى ذاكرة القراءة فقط ، والتي توفر تخزينًا غير متطاير للمعلومات على أي وسيط مادي. وفقًا لطريقة تخزين المعلومات ، يمكن تقسيم ROM إلى ثلاثة أنواع:

1. ROM على أساس المبدأ المغناطيسي لتخزين المعلومات.

يعتمد مبدأ تشغيل هذه الأجهزة على تغيير اتجاه ناقل المغنطة لأقسام المغناطيس الحديدي تحت تأثير مجال مغناطيسي متناوب وفقًا لقيم بتات المعلومات المسجلة.

المغناطيس الحديدي - مادة قادرة على أن تكون ممغنطة عند درجات حرارة أقل من عتبة معينة (نقطة كوري) في غياب مجال مغناطيسي خارجي.

تعتمد قراءة البيانات المسجلة في هذه الأجهزة على تأثير الحث الكهرومغناطيسي أو تأثير المقاومة المغناطيسية. يتم تطبيق هذا المبدأ في الأجهزة ذات الوسيط المتحرك على شكل قرص أو شريط.

الحث الكهرومغناطيسي هو تأثير تيار كهربائي في حلقة مغلقة عندما يتغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبرها.

يعتمد تأثير المقاومة المغناطيسية على تغيير المقاومة الكهربائية لموصل صلب تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي.

الميزة الرئيسية لهذا النوع هي كمية كبيرة من المعلومات المخزنة والتكلفة المنخفضة لكل وحدة من المعلومات المخزنة. العيب الرئيسي هو وجود أجزاء متحركة ، أبعاد كبيرة ، موثوقية منخفضة وحساسية للتأثيرات الخارجية (الاهتزاز ، الصدمة ، الحركة ، إلخ)

2. ROM على أساس المبدأ البصري لتخزين المعلومات.

يعتمد مبدأ تشغيل هذه الأجهزة على تغيير الخصائص البصرية لجزء من الناقل ، على سبيل المثال ، عن طريق تغيير درجة الشفافية أو معامل الانعكاس. مثال على ذاكرة القراءة فقط (ROM) التي تستند إلى المبدأ البصري لتخزين المعلومات يمكن أن تكون أقراص CD و DVD و BluRay.

الميزة الرئيسية لهذا النوع من ذاكرة القراءة فقط هي التكلفة المنخفضة للناقل وسهولة النقل وإمكانية النسخ المتماثل. العيوب - سرعة قراءة / كتابة منخفضة ، عدد محدود من عمليات إعادة الكتابة ، الحاجة إلى قارئ.

3. ROM على أساس المبدأ الكهربائي لتخزين المعلومات.

يعتمد مبدأ تشغيل هذه الأجهزة على تأثيرات العتبة في هياكل أشباه الموصلات - القدرة على تخزين وتسجيل وجود شحنة في منطقة معزولة.

يستخدم هذا المبدأ في ذاكرة الحالة الصلبة - الذاكرة التي لا تتطلب استخدام أجزاء متحركة لقراءة / كتابة البيانات. مثال على ذاكرة القراءة فقط (ROM) التي تستند إلى المبدأ الكهربائي لتخزين المعلومات هي ذاكرة الفلاش.

الميزة الرئيسية لهذا النوع من ذاكرة القراءة فقط هي سرعة القراءة / الكتابة العالية ، والاكتناز ، والموثوقية ، والاقتصاد. العيوب - عدد محدود من إعادة الكتابة.

في الوقت الحالي ، هناك أنواع أخرى "غريبة" من الذاكرة المستمرة أو في مرحلة التطوير ، مثل:

الذاكرة المغناطيسية الضوئية - ذاكرة تجمع بين خصائص التخزين البصري والمغناطيسي. يتم التسجيل على هذا القرص عن طريق تسخين الخلية بالليزر إلى درجة حرارة حوالي 200 درجة مئوية. تفقد الخلية الساخنة شحنتها المغناطيسية. بعد ذلك ، يمكن تبريد الخلية ، مما يعني أنه تمت كتابة صفر منطقي للخلية ، أو يمكن إعادة شحنها بالرأس المغناطيسي ، مما يعني أنه تمت كتابة رقم منطقي على الخلية.

بعد التبريد ، لا يمكن تغيير الشحنة المغناطيسية للخلية. يتم إجراء القراءة باستخدام شعاع ليزر منخفض الشدة. إذا كانت الخلايا تحتوي على شحنة مغناطيسية ، فإن شعاع الليزر يكون مستقطبًا ويحدد القارئ ما إذا كان شعاع الليزر مستقطبًا. بسبب "تثبيت" الشحنة المغناطيسية أثناء التبريد ، تتمتع المغنطيسية الضوئية بموثوقية عالية لتخزين المعلومات ويمكن نظريًا أن يكون لها كثافة تسجيل أعلى من ذاكرة القراءة فقط بناءً على المبدأ المغناطيسي لتخزين المعلومات. ومع ذلك ، لا يمكنهم استبدال الأقراص "الصلبة" بسبب سرعة الكتابة المنخفضة جدًا الناتجة عن الحاجة إلى تسخين عالي للخلايا.

لا تستخدم الذاكرة المغناطيسية الضوئية على نطاق واسع ونادرًا ما يتم استخدامها.

الذاكرة الجزيئية - ذاكرة تعتمد على تقنية المجهر النفقي الذري ، مما يجعل من الممكن إزالة أو إضافة ذرات فردية إلى الجزيئات ، والتي يمكن بعد ذلك قراءة وجودها بواسطة رؤوس حساسة خاصة. تم تقديم هذه التقنية في منتصف عام 1999 بواسطة Nanochip ، ومكنت نظريًا من تحقيق كثافة تعبئة تبلغ حوالي 40 جيجابت / سم 2 ، وهي أعلى بعشر مرات من العينات التسلسلية الحالية للأقراص "الصلبة" ، ولكن سرعة الكتابة المنخفضة للغاية وموثوقية التكنولوجيا لا تسمح لنا بالحديث عن العملية استخدام الذاكرة الجزيئية في المستقبل المنظور.

الذاكرة الثلاثية الأبعاد - تختلف عن الأنواع الحالية الأكثر شيوعًا للذاكرة الدائمة ، والتي تستخدم طبقة أو طبقتين سطحية للتسجيل ، من خلال القدرة على تسجيل البيانات على حجم الذاكرة "بالكامل" باستخدام زوايا إمالة الليزر المختلفة. من المرجح أن يتم استخدام هذا النوع من الذاكرة في ذاكرة القراءة فقط (ROM) استنادًا إلى التخزين الضوئي للمعلومات ، حيث لم تعد الأقراص الضوئية ذات طبقات المعلومات المتعددة جديدة.

هناك أنواع أخرى غريبة تمامًا من الذاكرة الدائمة ، ولكن حتى في ظروف المختبر ، فإنها تتوازن على حافة الخيال العلمي ، لذا لن أذكرها ، انتظر لترى.