Запоминающие устройства

Классификация компьютерной памяти. По критерию расположения относительно элементов архитектуры компьютера можно выделить следующие виды компьютерной памяти:

• 1.    Процессорная память – это регистры команд 1-го уровня, они размещены на одном кристалле с процессором. РОН – часть центрального процессора, она проигрывает по емкости оперативной памяти, но превосходит её по быстродействию;

• 2.    Внутренняя память – регистры расположены на одной плате с процессором; ОП или ОЗУ обеспечивают и чтение, и запись, а ПЗУ – только чтение, т.к. для записи требуется особая процедура – «прожиг»; ПЗУ предназначено для хранения информации, подлежащей обязательному сохранению при выключении компьютера: стандартных программ, констант, таблиц символов и т.п..

• 3.    Внешняя память – ЗУ большой емкости, расположенные отдельно от основной платы, связь с этими устройствами организуется посредством контроллеров: магнитные и оптические диски, твердотельная память, etc. Первые два вида памяти иногда объединяют вместе, называя внутренней памятью.

Быстродействие памяти определяется следующими характеристиками:

• 1.    Время доступа (интервал от занесения адреса до занесения в память);

• 2.    Длительность цикла или период обращения. При произвольном доступе это минимальное время между двумя последовательными обращениями к памяти, определяется как время доступа плюс дополнительное время, обусловленное затуханием сигналов на линиях или временем, необходимым для восстановления считанных данных;

• 3.    Скорость передачи (в память или из нее).

Различают следующие методы доступа к памяти:

• 1.    Последовательный – для допуска к необходимому компоненту следует прочесть все предыдущие ему компоненты;

• 2.    Прямой – каждая запись имеет свой адрес, который отражает ее физическое размещение на носителе, обращение к памяти осуществляется к началу записи с последовательным доступом к последующим единицам;

• 3.    Произвольный – каждая ячейка имеет уникальный физический адрес (например, flash память) – запоминающие устройства с произвольной выборкой (RAM – Random Access Memory);

• 4.    Ассоциативный – доступ не по адресу, а по содержимому – иначе называется контекстный доступ или контекстно-адресуемая память.

RAM (Random Access Memory) — «память с произвольным доступом». Аббревиатурой RAM часто обозначают основную память, называемую также оперативным запоминающим устройством ОЗУ.

ROM (Read-Only Memory) — «постоянное запоминающее устройство» (постоянное запоминающее устройство), термин ПЗУ принадлежит к абсолютно всем типам энергонезависимой памяти, включая и перезаписываемые. Выделяют следующие виды RAM или ОЗУ: статическую (SRAM), динамическую (DRAM), регистровую (RG). Более детально:

SRAM (Static RAM) —статическое ОЗУ. Энергозависимая память, восстановления не вызывающая, однако наиболее дорогостоящая также меньше ёмкая, нежели DRAM. DRAM (Dynamic RAM) —память, что потребует непрерывного регенерации собственного содержимого в том числе и при подключенном питании. Динамическое ОЗУ либо ЗУПВ, последний термин используется как правило к динамической вариации RAM.

SDRAM — (Synchronous DRAM) «синхронная DRAM». Отличается от простой DRAM наличием специального логического блока и двухбанковой структурой. Все операции записи/чтения синхронизированы с основным тактовым сигналом.

VRAM (Video RAM) — «видео RAM». Специально разработанная для видеоадаптеров разновидность DRAM с двухпортовой организацией, допускающей одновременное обращение к ней от двух разных устройств. 64 NRAM (Nano RAM) – энергонезависимая память на нанотрубках.

Виды ROM или ПЗУ:

OTPROM (One Time Programmable ROM) — «однократно программируемое ПЗУ». Разновидность OTPROM – «масочное ПЗУ», оно программируется («прошивается») изготовителем, пользователь его перепрограммировать не может.

PROM (Programmable ROM) – «программируемое ПЗУ» (ППЗУ) – иногда говорят об однократно программируемых пользователем ЗУ. EPROM (Erasable Programmable ROM) — «стираемая/программируемая ROM — ПППЗУ, «перепрограммируемое ПЗУ». Иногда употребляется, как синоним UV-EPROM.

EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) — «электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ», ЭСППЗУ.

Элемент памяти (ЭП) реализуется посредством триггера или транзистора с плавающим затвором (flash-память). Ячейка памяти (ЯП) – это упорядоченный набор ЭП. Статическая память (SRAM) обычно строится на D-триггерах – защелках. Динамическая память (DRAM), обеспечивающая большую емкость по сравнению с SRAM, строится на основе конденсаторов. В силу того, что размер конденсатора на интегральной микросхеме меньше размера Dтриггера, при одинаковых геометрических размерах емкость динамической памяти обычно выше, чем емкость статической. Вместе с тем, схема 65 DRAM сложнее, т.к. используется мультиплексирование адресных входов и более сложная схема управления, включающей две адресные линии (старшую и младшую), мультиплексоры и демультиплексоры, а также схему регенерации информации, необходимость в которой обусловлена тем, что конденсаторы, в отличие от триггеров, со временем разряжаются.

Перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (или репрограммируемое – РПЗУ). Репрограммируемое запоминающее устройство допускают неоднократное переоформление данных, в том числе, перепрограммирование, пользователем. Для этого при построении репрограммируемое запоминающее устройство используется соответствующая элементная база, основанная на МОП транзисторах с "плавающим затвором". В режиме записи для записи нуля на ЭП подается электрический импульс. Стирание информации производится либо УФ-излучением (EPROM), либо электрически (EEPROM). При стирании все ячейки переводятся в состояние "1". Срок хранения информации достигает нескольких лет.

FLASH-память строится на основе МДП-транзисторов. МДПтранзистор (Металл – Диэлектрик – Полупроводник) или МОП-транзистор (Металл – Оксид – Полупроводник) – полевой транзистор с изолированным затвором. Работа МДП-транзистора основана на управлении поверхностными свойствами полупроводника за счет изменения потенциала затвора.