Только для чтения памяти
| памяти компьютера и хранения данных компьютера Типы |
|---|
| Неустойчивый |
| Энергонезависимый |
Постоянное запоминающее устройство ( ПЗУ ) — это тип энергонезависимой памяти, используемой в компьютерах и других электронных устройствах . Данные, хранящиеся в ПЗУ, не могут быть изменены электронным способом после изготовления запоминающего устройства . Постоянная память полезна для хранения программного обеспечения , которое редко меняется в течение срока службы системы, также известного как встроенное ПО . Программные приложения, такие как видеоигры , для программируемых устройств могут распространяться в виде сменных картриджей, содержащих ПЗУ .
Строго говоря, под постоянной памятью понимается аппаратная память, такая как диодная матрица или ПЗУ с маской интегральная схема , которую нельзя изменить электронным способом после изготовления. Хотя дискретные схемы в принципе можно изменить путем добавления проводов и удаления или замены компонентов, микросхемы этого сделать нельзя. Исправление ошибок или обновление программного обеспечения требуют изготовления новых устройств и замены установленного устройства.
с плавающим затвором ПЗУ Полупроводниковая память в виде стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства (EPROM), электрически стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства (EEPROM) и флэш-памяти может быть стерта и перепрограммирована. Но обычно это можно сделать только на относительно низких скоростях, для этого может потребоваться специальное оборудование и обычно это возможно только определенное количество раз. [1]
Термин «ПЗУ» иногда используется для обозначения устройства ПЗУ, содержащего определенное программное обеспечение, или файла с программным обеспечением, который должен храниться в записываемом устройстве ПЗУ. Например, пользователи, модифицирующие или заменяющие операционную систему Android, описывают файлы, содержащие модифицированную или заменяющую операционную систему, как « пользовательские ПЗУ » по типу хранилища, в которое файл был записан, и они могут различать ПЗУ (где программное обеспечение и данные хранится, обычно во флэш-памяти ) и оперативной памяти.
История [ править ]
Дискретно-компонентное ПЗУ [ править ]
IBM использовала конденсаторное хранилище только для чтения (CROS) и трансформаторное хранилище только для чтения (TROS) для хранения микрокода для меньших моделей System/360 , 360/85 и первых двух System/370 моделей ( 370/155 и 370/). 165 ). На некоторых моделях также имелось записываемое хранилище управления (WCS) для дополнительной диагностики и поддержки эмуляции. Компьютер управления Аполлоном использовал память сердечника каната , программируемую путем пропускания проводов через магнитные сердечники.
Твердотельное ПЗУ [ править ]
Простейший тип твердотельного ПЗУ так же стар, как сама полупроводниковая технология. Комбинационные логические элементы можно объединить вручную, чтобы сопоставить ввод n -битного адреса с произвольными значениями вывода m -битных данных ( справочная таблица ). С изобретением интегральной схемы появилась маска ПЗУ . ПЗУ маски состоит из сетки строк слов (вход адреса) и строк битов (выход данных), выборочно соединенных транзисторными ключами, и может представлять собой произвольную справочную таблицу с регулярной физической структурой и предсказуемой задержкой распространения . ПЗУ масок программируется с помощью фотомасок при фотолитографии при производстве полупроводников . Маска определяет физические функции или структуры, которые будут удалены или добавлены в микросхемы ПЗУ, а наличие или отсутствие этих функций будет обозначаться битом 1 или 0, в зависимости от конструкции ПЗУ. [2] Таким образом, по замыслу любые попытки изменить данные электронным способом потерпят неудачу, поскольку данные определяются наличием или отсутствием физических особенностей или структур, которые не могут быть изменены электронным способом. Для каждой программы, даже для версий одной и той же программы, необходимо изменить всю маску, что может быть дорогостоящим.
В ПЗУ маски данные физически закодированы в схеме, поэтому их можно запрограммировать только во время изготовления. Это приводит к ряду серьезных недостатков:
- Покупать ПЗУ маски в больших количествах экономически выгодно, поскольку пользователи должны заключить договор с литейным заводом на изготовление индивидуального дизайна для каждой детали или доработку программного обеспечения.
- По той же причине время между завершением проектирования ПЗУ маски и получением готового продукта велико.
- ПЗУ с маской нецелесообразно для исследований и разработок, поскольку разработчикам часто приходится быстро изменять содержимое памяти при доработке конструкции.
- Если продукт поставляется с неисправным ПЗУ маски, единственный способ исправить это — отозвать продукт и физически заменить ПЗУ в каждой поставляемой единице.
Последующие разработки устранили эти недостатки. Программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), изобретенное Вэнь Цин Чоу в 1956 году. [3] [4] позволял пользователям программировать его содержимое ровно один раз, физически изменяя его структуру с помощью импульсов высокого напряжения. Это решило проблемы 1 и 2, описанные выше, поскольку компания может просто заказать большую партию новых чипов PROM и запрограммировать их с желаемым содержимым по усмотрению своих разработчиков.
Появление полевого транзистора металл-оксид-полупроводник (MOSFET), изобретенного в Bell Labs в 1959 году, [5] позволило практическое использование транзисторов металл-оксид-полупроводник (МОП) в качестве элементов памяти в полупроводниковой памяти - функция, ранее выполнявшаяся магнитными сердечниками в компьютерной памяти . [6] В 1967 году Давон Кан и Саймон Зе из Bell Labs предложили использовать плавающий затвор полупроводникового МОП- устройства в качестве ячейки перепрограммируемого ПЗУ, что привело к тому, что Дов Фроман из Intel изобрел стираемую программируемую постоянную память (EPROM) в 1971. [7] Изобретение EPROM в 1971 году по существу решило проблему 3, поскольку EPROM (в отличие от PROM) можно неоднократно сбрасывать в незапрограммированное состояние под воздействием сильного ультрафиолетового света.
Электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), разработанное Ясуо Таруи, Ютакой Хаяси и Киёко Нагой в Электротехнической лаборатории в 1972 году. [8] проделали долгий путь к решению проблемы 4, поскольку EEPROM можно запрограммировать на месте, если содержащее его устройство предоставляет средства для получения содержимого программы из внешнего источника (например, персонального компьютера через последовательный кабель ). Флэш-память , изобретенная Фудзио Масуокой в Toshiba в начале 1980-х годов и коммерциализированная в конце 1980-х годов, представляет собой форму EEPROM, которая очень эффективно использует площадь чипа и может стираться и перепрограммироваться тысячи раз без повреждения. Он позволяет стирать и программировать только определенную часть устройства, а не все устройство. Это можно сделать на высокой скорости, отсюда и название «вспышка». [9] [10]
Все эти технологии повысили гибкость ПЗУ, но при значительной стоимости чипа, так что в больших количествах ПЗУ с маской останется экономичным выбором в течение многих лет. (Снижение стоимости перепрограммируемых устройств почти уничтожило рынок ПЗУ с маской к 2000 году.) Технологии перезаписи рассматривались как замена ПЗУ с маской.
Самая последняя разработка — флэш-память NAND , также изобретенная в Toshiba. Ее разработчики явно отошли от прошлой практики, прямо заявив, что «цель флэш-памяти NAND — заменить жесткие диски ». [11] вместо традиционного использования ПЗУ в качестве энергонезависимой первичной памяти . По состоянию на 2021 год [update]NAND почти полностью достигла этой цели, предлагая более высокую пропускную способность, чем жесткие диски, меньшую задержку, более высокую устойчивость к физическим ударам, чрезвычайную миниатюризацию (например, в виде USB-накопителей и крошечных microSD карт памяти ) и гораздо более низкое энергопотребление. .
Использование для хранения программ [ править ]
Многие компьютеры с хранимыми программами используют энергонезависимую память (то есть память, которая сохраняет свои данные при отключении питания) для хранения исходной программы, которая запускается при включении компьютера или иным образом начинает выполнение (процесс, известный как [а] как начальная загрузка , часто сокращенно называемая « загрузка » или «загрузка»). Аналогично, каждому нетривиальному компьютеру необходима некоторая форма изменяемой памяти для записи изменений в его состоянии во время выполнения.
Виды постоянной памяти использовались в качестве энергонезависимого хранилища программ в большинстве ранних компьютеров с хранимыми программами, таких как ENIAC после 1948 года . (До этого это не был компьютер с хранимой программой, поскольку каждую программу приходилось вручную подключать к машине, что могло занять от нескольких дней до недель.) Постоянное запоминающее устройство было проще реализовать, поскольку для него требовался только механизм для чтения сохраненных значений, и не менять их на месте, и поэтому их можно реализовать с помощью очень грубых электромеханических устройств (см. исторические примеры ниже). С появлением интегральных схем в 1960-х годах как ПЗУ, так и его изменяемый аналог статическая ОЗУ были реализованы в виде массивов транзисторов в кремниевых чипах; однако ячейка памяти ПЗУ может быть реализована с использованием меньшего количества транзисторов, чем ячейка памяти SRAM, поскольку последней требуется защелка ( содержащая 5-20 транзисторов) для сохранения ее содержимого, в то время как ячейка ПЗУ может состоять из отсутствия (логического 0) или наличие (логической 1) одного транзистора, соединяющего битовую линию со словной линией. [12] Следовательно, ПЗУ можно будет реализовать с более низкой стоимостью за бит , чем ОЗУ, в течение многих лет.
Большинство домашних компьютеров 1980-х годов хранили интерпретатор BASIC или операционную систему в ПЗУ, поскольку другие формы энергонезависимого хранилища, такие как магнитные диски, были слишком дорогими. Например, Commodore 64 имел 64 КБ ОЗУ и 20 КБ ПЗУ, содержащих интерпретатор BASIC и операционную систему KERNAL . Более поздние домашние или офисные компьютеры, такие как IBM PC XT, часто включали в себя магнитные диски и больший объем оперативной памяти, что позволяло им загружать свои операционные системы с диска в ОЗУ, при этом в ПЗУ оставалось лишь минимальное ядро инициализации оборудования и загрузчик (известный как BIOS на IBM - совместимых компьютерах). Такое расположение позволило создать более сложную и легко обновляемую операционную систему.
В современных ПК «ПЗУ» используется для хранения базовой прошивки для процессора, а также различных прошивок , необходимых для внутреннего управления автономными устройствами, такими как графические карты , жесткие диски , твердотельные накопители , приводы оптических дисков. , TFT-экраны и т. д. в системе. Сегодня многие из этих «только для чтения» памяти – особенно BIOS / UEFI – часто заменяются EEPROM или флэш-памятью (см. ниже), чтобы обеспечить возможность перепрограммирования на месте в случае возникновения необходимости обновления прошивки. Однако простые и зрелые подсистемы (например, клавиатура или некоторые коммуникационные контроллеры в интегральных схемах на основной плате) могут использовать ПЗУ маски или OTP (одноразовое программирование).
ПЗУ и последующие технологии, такие как флэш-память, широко распространены во встроенных системах . Они есть во всем: от промышленных роботов до бытовой техники и бытовой электроники ( MP3-плееры , приставки и т. д.), все из которых предназначены для выполнения определенных функций, но основаны на микропроцессорах общего назначения . Поскольку программное обеспечение обычно тесно связано с аппаратным обеспечением, в таких устройствах редко требуются изменения программы (у которых обычно отсутствуют жесткие диски по причинам стоимости, размера или энергопотребления). По состоянию на 2008 год большинство продуктов используют Flash, а не маскирующее ПЗУ, и многие предоставляют некоторые средства для подключения к ПК для прошивки обновления ; например, цифровой аудиоплеер может быть обновлен для поддержки нового формата файлов . Некоторые любители воспользовались этой гибкостью, чтобы перепрограммировать потребительские товары для новых целей; например, проекты iPodLinux и OpenWrt позволили пользователям запускать полнофункциональные Linux дистрибутивы на своих MP3-плеерах и беспроводных маршрутизаторах соответственно.
ПЗУ также полезно для двоичного хранения криптографических данных, поскольку затрудняет их замену, что может быть желательно для повышения информационной безопасности .
Использовать для хранения данных [ править ]
Поскольку ПЗУ (по крайней мере, в форме жесткой маски) не может быть изменено, оно подходит только для хранения данных, которые, как ожидается, не потребуют модификации в течение всего срока службы устройства. С этой целью во многих компьютерах ПЗУ использовалось для хранения справочных таблиц для оценки математических и логических функций (например, модуль с плавающей запятой может табулировать синусоидальную функцию , чтобы облегчить более быстрые вычисления). Это было особенно эффективно, когда процессоры были медленными, а ПЗУ было дешевым по сравнению с ОЗУ.
Примечательно, что видеоадаптеры первых персональных компьютеров хранили в ПЗУ таблицы растровых символов шрифта. текстового дисплея Обычно это означало, что шрифт нельзя было изменить в интерактивном режиме. Так было и с адаптерами CGA , и с MDA , доступными в составе IBM PC XT.
Использование ПЗУ для хранения таких небольших объемов данных практически полностью исчезло в современных компьютерах общего назначения. Однако NAND Flash взяла на себя новую роль носителя для массового или вторичного хранения файлов.
Типы [ править ]
Запрограммировано на заводе [ править ]
ПЗУ маски — это постоянное запоминающее устройство, содержимое которого программируется производителем интегральной схемы (а не пользователем). Желаемое содержимое памяти предоставляется заказчиком производителю устройства. Нужные данные преобразуются в индивидуальную фотомаску /слой маски для окончательной металлизации межсоединений на чипе памяти (отсюда и название).
ПЗУ маски можно создать несколькими способами, каждый из которых направлен на изменение электрического отклика транзистора при обращении к нему в сети, например:
- В ПЗУ с транзисторами в конфигурации NOR с помощью фотомаски определить только определенные участки сетки с транзисторами, заполнить металлом, подключив к сетке только часть всех транзисторов в микросхеме ПЗУ. [2] таким образом, создавая сетку, в которой подключенные транзисторы вызывают другой электрический отклик при обращении, чем места в сетке, где транзисторы не соединены, подключенный транзистор может обозначать 1, а неподключенный - 0, или наоборот. Это самый дешевый и самый быстрый способ создания ПЗУ маски. [2] поскольку ему нужна только одна маска с данными, и он имеет самую низкую плотность среди всех типов ПЗУ масок, поскольку это делается на уровне металлизации, [2] чьи функции могут быть относительно большими по сравнению с другими частями ПЗУ. Это известно как контактно-программируемое ПЗУ. В ПЗУ с конфигурацией NAND это называется программированием металлического слоя, и маска определяет, где заполнить области вокруг транзисторов металлом, который вместо этого закорачивает транзисторы. Транзистор, который не закорочен, может представлять собой 0 и единицу. то есть может представлять собой 1 или наоборот. [13]
- Использование двух масок для определения двух типов областей ионной имплантации транзисторов, изменения их электрических свойств при обращении к сетке и определения двух типов транзисторов. [2] Тип транзистора определяет, представляет ли он бит 1 или 0. Одна маска определяет, куда поместить один тип ионной имплантации (транзисторы «1»), а другая определяет, куда поместить другой тип (транзисторы «0»). Это известно как ПЗУ порога напряжения (VTROM), поскольку разные типы ионной имплантации определяют разные пороги напряжения в транзисторах, и именно порог напряжения на транзисторе определяет 0 или 1. Может использоваться с конфигурациями NAND и NOR. Этот метод обеспечивает высокий уровень устойчивости к оптическому считыванию содержимого, поскольку области ионной имплантации трудно различить оптически. [13] что можно попытаться сделать с помощью декапирования ПЗУ и микроскопа.
- Использование двух уровней толщины оксида затвора в транзисторах. [2] и использование маски, чтобы определить, где нанести оксид одной толщины, и другой маски, чтобы нанести другой слой. В зависимости от толщины транзистор может иметь разные электрические свойства и, таким образом, обозначать либо 1, либо 0.
- Использование нескольких масок для определения наличия или отсутствия самих транзисторов в сетке. Адресация несуществующего транзистора может быть интерпретирована как 0, а если транзистор присутствует, то это может быть интерпретировано как 1, или наоборот. Это известно как программирование активного уровня. [13]
Транзисторы ПЗУ маски могут быть расположены в конфигурации NOR или NAND и могут достигать одного из наименьших возможных размеров ячеек, поскольку каждый бит представлен только одним транзистором. NAND предлагает более высокую плотность хранения, чем NOR. Конфигурации ИЛИ также возможны, но по сравнению с NOR они подключают транзисторы только к V cc вместо V ss . [13] ПЗУ с маской раньше были самыми недорогими и представляли собой простейшие устройства полупроводниковой памяти, имеющие только один металлический слой и один слой поликремния, что делало их типом полупроводниковой памяти с самым высоким выходом продукции. [2] (наибольшее количество рабочих устройств за одну производственную партию). ПЗУ может быть изготовлено с использованием одной из нескольких технологий изготовления полупроводниковых устройств, таких как CMOS , nMOS , pMOS и биполярные транзисторы . [14]
Обычной практикой является использование перезаписываемой энергонезависимой памяти , такой как UV- EPROM или EEPROM , на этапе разработки проекта и переключение на ПЗУ с маской после завершения разработки кода. Например, микроконтроллеры Atmel выпускаются как в формате EEPROM, так и в формате ПЗУ маски.
Главным преимуществом маски ПЗУ является ее стоимость. ПЗУ маски было более компактным, чем любой другой вид полупроводниковой памяти . Поскольку стоимость интегральной схемы сильно зависит от ее размера, ПЗУ с маской значительно дешевле любого другого вида полупроводниковой памяти.
Однако единовременные затраты на маскирование высоки, и от проектирования до этапа производства продукта требуется длительный период времени. Ошибки проектирования обходятся дорого: если обнаружена ошибка в данных или коде, ПЗУ маски бесполезно и его необходимо заменить, чтобы изменить код или данные. [15]
По состоянию на 2003 год [update]Большинство таких чипов ПЗУ с маской производят четыре компании: Samsung Electronics , NEC Corporation , Oki Electric Industry и Macronix . [16] [ нужно обновить ]
Некоторые интегральные схемы содержат только ПЗУ маски. Другие интегральные схемы содержат ПЗУ маски, а также множество других устройств. В частности, многие микропроцессоры имеют ПЗУ маски для хранения микрокода . Некоторые микроконтроллеры имеют ПЗУ маски для хранения загрузчика или всей прошивки .
Классические микросхемы ПЗУ с программированием по маске представляют собой интегральные схемы, которые физически кодируют данные, подлежащие хранению, поэтому невозможно изменить их содержимое после изготовления.
Также возможно записать содержимое лазерного ПЗУ, используя лазер для изменения электрических свойств только некоторых диодов в ПЗУ или используя лазер для разрезания только некоторых поликремниевых связей вместо использования маски. [17] [18] [13]
Программируемый пользователем [ править ]
- Программируемое постоянное запоминающее устройство (PROM) или одноразовое программируемое ПЗУ (OTP) можно записывать или программировать с помощью специального устройства, называемого программатором PROM . Обычно это устройство использует высокое напряжение для постоянного разрушения или создания внутренних связей ( предохранителей или антипредохранителей ) внутри чипа. Следовательно, PROM можно запрограммировать только один раз.
- Стираемая программируемая постоянная память (EPROM) может быть стерта под воздействием сильного ультрафиолетового света (обычно в течение 10 минут или дольше), а затем перезаписана с помощью процесса, который снова требует приложения более высокого, чем обычно, напряжения. Повторное воздействие ультрафиолета в конечном итоге приводит к износу EPROM, но срок службы большинства чипов EPROM превышает 1000 циклов стирания и перепрограммирования. Корпуса микросхем EPROM часто можно отличить по заметному кварцевому «окну», через которое проникает ультрафиолетовый свет. После программирования окно обычно закрывается этикеткой, чтобы предотвратить случайное стирание. Некоторые микросхемы EPROM стираются на заводе перед упаковкой и не имеют окон; это фактически ПРОМ.
- Электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM) основано на полупроводниковой структуре, аналогичной EPROM, но позволяет все его содержимое (или выбранные банки электрически стирать ), а затем электрически перезаписывать его, так что их не нужно удалять из компьютера ( будь то универсальный или встроенный в компьютер фотоаппарат, MP3-плеер и т. д.). Запись или перепрошивка EEPROM происходит намного медленнее (миллисекунды на бит), чем чтение из ПЗУ или запись в ОЗУ (наносекунды в обоих случаях).
- Электрически изменяемое постоянное запоминающее устройство (EAROM) — это тип EEPROM, который можно модифицировать по одному или нескольким битам за раз. [19] Запись — очень медленный процесс, и для него также требуется более высокое напряжение (обычно около 12 В ), чем для чтения. EAROM предназначены для приложений, требующих нечастой и лишь частичной перезаписи. EAROM может использоваться как энергонезависимое хранилище для важной информации о настройке системы; во многих приложениях EAROM было заменено CMOS RAM, питаемым от сети и резервным питанием от литиевой батареи .
- Флэш-память (или просто флэш ) — это современный тип EEPROM, изобретенный в 1984 году. Флэш-память можно стирать и перезаписывать быстрее, чем обычную EEPROM, а новые конструкции отличаются очень высоким сроком службы (превышающим 1 000 000 циклов). Современная флэш-память NAND эффективно использует площадь кремниевого чипа, в результате чего были созданы отдельные микросхемы емкостью до 32 ГБ . по состоянию на 2007 год [update]; эта особенность, наряду с ее долговечностью и физической долговечностью, позволила флэш-памяти NAND заменить магнитную в некоторых приложениях (например, USB-накопителях ). Флэш-память NOR иногда называют флэш-ПЗУ или флэш-ЭСППЗУ, когда она используется в качестве замены старых типов ПЗУ, но не в приложениях, которые используют ее способность быстро и часто модифицироваться.
Применяя защиту от записи , некоторые типы перепрограммируемых ПЗУ могут временно стать памятью только для чтения.
Другие технологии [ править ]
Существуют и другие типы энергонезависимой памяти, не основанные на технологии твердотельных ИС, в том числе:
- Оптические носители данных, такие как CD-ROM , доступные только для чтения (аналог замаскированного ПЗУ). CD-R записывается один раз, читается много (аналог PROM), тогда как CD-RW поддерживает циклы стирания-перезаписи (аналог EEPROM); оба разработаны с учетом обратной совместимости с CD-ROM.
- ПЗУ с диодной матрицей , использовавшееся в небольших количествах во многих компьютерах в 1960-х годах, а также в электронных настольных калькуляторах и кодировщиках клавиатуры для терминалов . Это ПЗУ было запрограммировано путем установки дискретных полупроводниковых диодов в выбранных местах между матрицей дорожек словесных линий и дорожками битовых линий на печатной плате .
- Резистор , конденсатор или трансформатора ПЗУ матрицы , использовавшиеся во многих компьютерах до 1970-х годов. Как и ПЗУ диодной матрицы, оно программировалось путем размещения компонентов в выбранных местах между матрицей строк слов и строк битов . ENIAC Таблицы функций представляли собой ПЗУ матрицы резисторов, программируемое путем ручной настройки поворотных переключателей. Различные модели IBM System/360 и сложных периферийных устройств хранили свой микрокод в любом конденсаторе (называемом BCROS для сбалансированного конденсаторного хранилища только для чтения на 360/50 и 360/65 или CCROS для карточного конденсаторного хранилища только для чтения на 360) . /30 ) или трансформер (называемый TROS для постоянного хранения трансформера на 360/20 , 360/40 и других) матричном ПЗУ.
- Веревка с сердечником , разновидность технологии ПЗУ матрицы трансформатора, используемая там, где размер и вес имеют решающее значение. Это использовалось в / MIT , NASA компьютерах космических кораблей Apollo компьютерах PDP DEC -8 , калькуляторе Hewlett-Packard 9100A и других местах. Этот тип ПЗУ программировался вручную путем вплетения «проводов словесной линии» внутри или снаружи сердечников ферритового трансформатора. [20]
- Магазины Diamond Ring, в которых провода продеваются через последовательность больших ферритовых колец, которые действуют только как чувствительные устройства. Они использовались в TXE . телефонных станциях
Скорость [ править ]
Хотя относительная скорость ОЗУ и ПЗУ со временем менялась, по состоянию на 2007 год. [update]большие микросхемы ОЗУ можно читать быстрее, чем большинство ПЗУ. По этой причине (и для обеспечения единообразного доступа) содержимое ПЗУ иногда копируется в ОЗУ или затеняется перед его первым использованием, а затем считывается из ОЗУ.
Написание [ править ]
Для тех типов ПЗУ, которые можно электрически модифицировать, скорость записи традиционно была намного ниже скорости чтения, и для этого может потребоваться необычно высокое напряжение, перемещение перемычек для подачи сигналов разрешения записи и специальные коды команд блокировки/разблокировки. достигает 10 ГБ / с Современную флэш-память NAND можно использовать для достижения самой высокой скорости записи среди всех технологий перезаписываемых ПЗУ: скорость SSD . Это стало возможным благодаря увеличению инвестиций как в потребительские, так и в корпоративные твердотельные накопители и флэш-память для мобильных устройств более высокого класса. На техническом уровне выигрыш был достигнут за счет увеличения параллелизма как в конструкции контроллера, так и в хранилище, использовании больших кэшей чтения/записи DRAM и внедрении ячеек памяти, которые могут хранить более одного бита (DLC, TLC и MLC). Последний подход более подвержен сбоям, но это в значительной степени смягчается за счет избыточного выделения ресурсов (включение резервной емкости в продукт, который виден только контроллеру накопителя) и все более сложных алгоритмов чтения/записи в микропрограммном обеспечении накопителя.
и сохранение Долговечность данных
.jpg)
Поскольку они записываются путем пропускания электронов через слой электрической изоляции на плавающий затвор транзистора , перезаписываемые ПЗУ могут выдерживать только ограниченное количество циклов записи и стирания, прежде чем изоляция будет необратимо повреждена. В самых ранних EPROM это могло произойти всего лишь после 1000 циклов записи, тогда как в современных Flash EEPROM срок службы может превышать 1 000 000. Ограниченный срок службы, а также более высокая стоимость бита означают, что флэш-память вряд ли полностью вытеснит магнитные диски в ближайшем будущем. [ нужна цитата ]
Промежуток времени, в течение которого ПЗУ остается точно читаемым, не ограничивается цикличностью записи. Сохранение данных в EPROM, EAROM, EEPROM и Flash может быть ограничено по времени из-за утечки заряда из плавающих затворов транзисторов ячеек памяти. EEPROM раннего поколения, в середине 1980-х годов, обычно предусматривал срок хранения данных 5 или 6 лет. Обзор EEPROM, предлагаемых в 2020 году, показывает, что производители ссылаются на 100-летнее сохранение данных. Неблагоприятные условия окружающей среды сокращают время удерживания (утечка ускоряется из-за высоких температур или радиации ). Замаскированное ПЗУ и ПЗУ с предохранителем/антифьюзом не страдают от этого эффекта, поскольку их сохранение данных зависит от физической, а не от электрической долговечности интегральной схемы, хотя повторный рост предохранителей когда-то был проблемой в некоторых системах. [21]
Изображения контента [ править ]
Содержимое микросхем ПЗУ можно извлечь с помощью специальных аппаратных устройств и соответствующего управляющего программного обеспечения. Эта практика распространена, например, при чтении содержимого старых для игровых консолей картриджей . Другим примером является создание резервных копий ПЗУ встроенного ПО/ОС со старых компьютеров или других устройств - в целях архивирования, как и во многих случаях, оригинальные чипы представляют собой ПЗУ и, следовательно, существует риск превышения срока годности их полезных данных.
Получаемые в результате файлы дампа памяти известны как образы ПЗУ или сокращенно ПЗУ , и могут использоваться для создания дубликатов ПЗУ - например, для производства новых картриджей или в виде цифровых файлов для игры в эмуляторах консоли . Термин «образ ПЗУ» возник, когда большинство консольных игр распространялось на картриджах, содержащих микросхемы ПЗУ, но получил настолько широкое распространение, что до сих пор применяется к образам новых игр, распространяемых на компакт-дисках или других оптических носителях.
Образы ПЗУ коммерческих игр, прошивок и т. д. обычно содержат программное обеспечение, защищенное авторскими правами. Несанкционированное копирование и распространение программного обеспечения, защищенного авторским правом, является нарушением законов об авторском праве во многих юрисдикциях, хотя копирование в целях резервного копирования может считаться добросовестным использованием в зависимости от местоположения. В любом случае существует процветающее сообщество, занимающееся распространением и торговлей таким программным обеспечением в целях сохранения/распространения.
Хронология [ править ]
| Дата введения | Название чипа | Емкость ( бит ) | Тип ПЗУ | МОП-транзистор | Производитель(и) | Процесс | Область | Ссылка |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1956 | ? | ? | ВЫПУСКНОЙ ВЕЧЕР | ? | Оружие | ? | ? | [3] [4] |
| 1965 | ? | 256 бит | ПЗУ | Биполярный ТТЛ | Сильвания | ? | ? | [22] |
| 1965 | ? | 1 КБ | ПЗУ | нет | Общая микроэлектроника | ? | ? | |
| 1969 | 3301 | 1 КБ | ПЗУ | Биполярный | Интел | ? | ? | [22] |
| 1970 | ? | 512 бит | ВЫПУСКНОЙ ВЕЧЕР | Биполярный ТТЛ | Радиация | ? | ? | [7] |
| 1971 | 1702 | 2 КБ | СППЗУ | Статический МОП ( кремниевый затвор ) | Интел | ? | 15 мм² | [7] [23] |
| 1974 | ? | 4 КБ | ПЗУ | нет | AMD , Общий инструмент | ? | ? | [22] |
| 1974 | ? | ? | ЕАРОМ | МНОС | Общий инструмент | ? | ? | [7] |
| 1975 | 2708 | 8 КБ | СППЗУ | НМОП ( ФГМОС ) | Интел | ? | ? | [24] [25] |
| 1976 | ? | 2 КБ | ЭСППЗУ | нет | Тошиба | ? | ? | [26] |
| 1977 | μCOM-43 (ПМОП) | 16 КБ | ВЫПУСКНОЙ ВЕЧЕР | ПМОП | НЭК | ? | ? | [27] |
| 1977 | 2716 | 16 КБ | СППЗУ | ТТЛ | Интел | ? | ? | [28] [29] |
| 1978 | EA8316F | 16 КБ | ПЗУ | НМОП | Электронные массивы | ? | 436 мм² | [22] [30] |
| 1978 | μCOM-43 (КМОП) | 16 КБ | ВЫПУСКНОЙ ВЕЧЕР | КМОП | НЭК | ? | ? | [27] |
| 1978 | 2732 | 32 КБ | СППЗУ | НМОС ( ХМОС ) | Интел | ? | ? | [24] [31] |
| 1978 | 2364 | 64 КБ | ПЗУ | НМОП | Интел | ? | ? | [32] |
| 1980 | ? | 16 КБ | ЭСППЗУ | НМОП | Моторола | 4000 нм | ? | [24] [33] |
| 1981 | 2764 | 64 КБ | СППЗУ | НМОС ( ХМОС II ) | Интел | 3500 нм | ? | [24] [33] [34] |
| 1982 | ? | 32 КБ | ЭСППЗУ | нет | Моторола | ? | ? | [33] |
| 1982 | 27128 | 128 КБ | СППЗУ | НМОС (HMOS II) | Интел | ? | ? | [24] [33] [35] |
| 1983 | ? | 64 КБ | СППЗУ | КМОП | Сигнетика | 3000 нм | ? | [33] |
| 1983 | 27256 | 256 КБ | СППЗУ | НМОС (HMOS) | Интел | ? | ? | [24] [36] |
| 1983 | ? | 256 КБ | СППЗУ | КМОП | Фуджицу | ? | ? | [37] |
| Январь 1984 г. | МБМ 2764 | 64 КБ | ЭСППЗУ | НМОП | Фуджицу | ? | 528 мм² | [38] |
| 1984 | ? | 512 КБ | СППЗУ | НМОП | АМД | 1700 нм | ? | [33] |
| 1984 | 27512 | 512 КБ | СППЗУ | НМОС (HMOS) | Интел | ? | ? | [24] [39] |
| 1984 | ? | 1 Мб | СППЗУ | КМОП | НЭК | 1200 нм | ? | [33] |
| 1987 | ? | 4 Мб | СППЗУ | КМОП | Тошиба | 800 нм | ? | [33] |
| 1990 | ? | 16 Мб | СППЗУ | КМОП | НЭК | 600 нм | ? | [33] |
| 1993 | ? | 8 Мб | МРОМ | КМОП | Хюндай | ? | ? | [40] |
| 1995 | ? | 1 Мб | ЭСППЗУ | КМОП | Хитачи | ? | ? | [41] |
| 1995 | ? | 16 Мб | МРОМ | КМОП | АКМ , Хитачи | ? | ? | [41] |
См. также [ править ]
Примечания [ править ]
- ^ Используются и другие термины, например, « Начальная загрузка программы » (IPL).
Ссылки [ править ]
- ^ «Определение флэш-ПЗУ из энциклопедии журнала PC Magazine» . pcmag.com . Архивировано из оригинала 10 ноября 2013 года.
- ^ Перейти обратно: а б с д Это ж г «Технологии ПЗУ, EPROM и EEPROM» (PDF) .
- ^ Перейти обратно: а б Хан-Вэй Хуан (5 декабря 2008 г.). Проектирование встроенной системы с C805 . Cengage Обучение. п. 22. ISBN 978-1-111-81079-5 . Архивировано из оригинала 27 апреля 2018 года.
- ^ Перейти обратно: а б Мари-Од Офор; Эстебан Зиманьи (17 января 2013 г.). Бизнес-аналитика: Вторая европейская летняя школа, eBISS 2012, Брюссель, Бельгия, 15-21 июля 2012 г., учебные лекции . Спрингер. п. 136. ИСБН 978-3-642-36318-4 . Архивировано из оригинала 27 апреля 2018 года.
- ^ «1960 — Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров .
- ^ «Транзисторы – обзор» . НаукаДирект . Архивировано из оригинала 13 октября 2022 года . Проверено 8 августа 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «1971: Представлено многоразовое полупроводниковое ПЗУ» . Музей истории компьютеров . Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ Таруи, Ю.; Хаяши, Ю.; Нагай, К. (1972). «Электрически перепрограммируемая энергонезависимая полупроводниковая память». Журнал IEEE твердотельных схем . 7 (5): 369–375. Бибкод : 1972IJSSC...7..369T . дои : 10.1109/JSSC.1972.1052895 . ISSN 0018-9200 .
- ^ «1987: Toshiba выпускает флэш-память NAND» . еНЕДЕЛЯ .
- ^ Детлев Рихтер (12 сентября 2013 г.). «Глава 2. Основы энергонезависимой памяти». Флэш-память: экономические принципы производительности, стоимости и надежности . Springer Science & Business Media. п. 6.
- ^ «Руководство по разработке приложений NAND Flash» (PDF) . Тошиба . Апрель 2003. с. 6. Архивировано из оригинала (PDF) 7 октября 2009 г. .
- ^ См. главы «Комбинаторные цифровые схемы» и «Последовательные цифровые схемы» в книге Millman & Grable, Microelectronics, 2-е изд.
- ^ Перейти обратно: а б с д Это Полуинвазивные атаки — новый подход к анализу безопасности оборудования. ИП Скоробогатов. 2005. https://citeseerx.ist.psu.edu/pdf/2b7ba7f2db6ae96cc7869282a1ab5d25fbe02f5b .
- ^ Уитакер, Джерри К. (3 октября 2018 г.). Справочник по электронике . ЦРК Пресс. ISBN 978-1-4200-3666-4 .
- ^ Горовиц, Пол; Хилл, Уинфилд (2011). Искусство электроники (Третье изд.). Издательство Кембриджского университета . п. 817. ИСБН 978-0-521-37095-0 .
- ^ Оиси, Мотоюки (июль 2003 г.). «Технологический анализ: Oki P2ROM для замены масочного ПЗУ, флэш-памяти EEPROM» . Никкей Электроникс Азия . Архивировано из оригинала 21 октября 2007 г.
- ^ Дж. Дж. Ли и Н. Р. Стрейдер, «Массивы ПЗУ КМОП, программируемые с помощью сканирования лазерным лучом», в журнале IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 22, нет. 4, стр. 622-624, август 1987 г., номер документа: 10.1109/JSSC.1987.1052783. https://ieeexplore.ieee.org/document/1052783
- ^ IКнопка AN937. https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN937.pdf
- ^ Чиарсия, Стив (1981). Подвал Циарсии . Цепь подвала. ISBN 978-0-07-010963-6 .
- ^ «Компьютер для Аполлона» . Научный репортер Массачусетского технологического института . 1965. ВГБХ .
- ^ «Память Ic» . прозрачныйc . Архивировано из оригинала 12 июля 2016 года . Проверено 22 июля 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «1965: Появление полупроводниковых микросхем памяти только для чтения» . Музей истории компьютеров . Проверено 20 июня 2019 г.
- ^ «Технические данные 1702А» (PDF) . Интел . Проверено 6 июля 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Это ж г «Хронологический список продуктов Intel. Продукты отсортированы по дате» (PDF) . Музей Интел . Корпорация Интел. Июль 2005 г. Архивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2007 г. . Проверено 31 июля 2007 г.
- ^ «Техническое описание 2708» (PDF) . Интел . Проверено 6 июля 2019 г.
- ^ Иидзука, Х.; Масуока, Ф.; Сато, Тай; Исикава, М. (1976). «Электрически изменяемая МОП-память лавинного типа, доступная только для чтения, со структурой многоуровневых затворов». Транзакции IEEE на электронных устройствах . 23 (4): 379–387. Бибкод : 1976ITED...23..379I . дои : 10.1109/T-ED.1976.18415 . ISSN 0018-9383 . S2CID 30491074 .
- ^ Перейти обратно: а б ОДНОЧИПОВОЙ МИКРОКОМПЬЮТЕР μCOM-43: РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ (PDF) . Микрокомпьютеры NEC . Январь 1978 года . Проверено 27 июня 2019 г.
- ^ «Intel: 35 лет инноваций (1968–2003)» (PDF) . Интел. 2003. Архивировано из оригинала (PDF) 4 ноября 2021 года . Проверено 26 июня 2019 г.
- ^ «2716: 16K (2K x 8) ПРОМЫШЛЕННЫЙ УФ-Стираемый» (PDF) . Интел. Архивировано из оригинала (PDF) 27 июня 2019 года . Проверено 27 июня 2019 г.
- ^ «КАТАЛОГ 1982 ГОДА» (PDF) . НЭК Электроникс . Проверено 20 июня 2019 г.
- ^ «Техническое описание 2732A» (PDF) . Интел . Проверено 6 июля 2019 г.
- ^ Каталог данных компонентов (PDF) . Интел . 1978. стр. 1–3 . Проверено 27 июня 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Это ж г час я "Объем памяти" . STOL (Полупроводниковые технологии онлайн) . Архивировано из оригинала 25 июня 2019 года . Проверено 25 июня 2019 г.
- ^ «Техническое описание 2764A» (PDF) . Интел . Проверено 6 июля 2019 г.
- ^ «Техническое описание 27128A» (PDF) . Интел . Проверено 6 июля 2019 г.
- ^ «Техническое описание 27256» (PDF) . Интел . Проверено 2 июля 2019 г.
- ^ «История полупроводникового бизнеса Fujitsu» . Фуджицу . Архивировано из оригинала 3 июля 2019 года . Проверено 2 июля 2019 г.
- ^ «МБМ 2764» (PDF) . Фуджицу . Январь 1984 года . Проверено 21 июня 2019 г.
- ^ «Техническое описание D27512-30» (PDF) . Интел . Проверено 2 июля 2019 г.
- ^ «История: 1990-е годы» . СК Хайникс . Архивировано из оригинала 1 мая 2021 года . Проверено 6 июля 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Профили японских компаний» (PDF) . Смитсоновский институт . 1996. Архивировано из оригинала (PDF) 27 июня 2019 года . Проверено 27 июня 2019 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
