Thực đơn
trang chủKỹ thuật

So sánh các công nghệ bộ nhớ không bay hơi mới. Bộ nhớ RAM ổn định

Phân loại bộ nhớ truy cập tạm thời

Các loại bộ nhớ thực và đặc điểm chính của chúng

Một trong thiết bị quan trọng Máy tính là bộ nhớ hoặc thiết bị lưu trữ (lưu trữ). Theo định nghĩa được đưa ra trong cuốn sách “Tin học trong các khái niệm và thuật ngữ”, bộ nhớ là “bộ phận chức năng của hệ thống kỹ thuật số”. máy tính, nhằm mục đích ghi lại, lưu trữ và phát hành thông tin được trình bày trong hình thức kỹ thuật số"Đồng thời, định nghĩa này bao gồm cả bộ nhớ và các thiết bị lưu trữ bên ngoài (như ổ cứng và đĩa mềm, băng từ, CD-ROM), được phân loại tốt hơn là thiết bị nhập/xuất thông tin. Như vậy dưới bộ nhớ máy tính trong tương lai chúng ta sẽ chỉ muốn nói đến “bộ nhớ trong của máy tính: RAM, ROM, bộ nhớ đệm và bộ nhớ flash”. Vì vậy, hãy nhìn vào cách phân loại bộ nhớ trong máy tính.

Thiết bị bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên có lẽ là một trong những thiết bị đầu tiên của máy tính. Nó đã có mặt trong thế hệ kiến ​​trúc máy tính đầu tiên, được tạo ra vào đầu những năm 40 và 50 của thế kỷ XX. Hơn năm mươi năm qua, hơn một thế hệ đã thay đổi cơ sở nguyên tố, trên đó bộ nhớ được xây dựng. Vì lý do này, chúng tôi trình bày cách phân loại RAM theo cơ sở thành phần và tính năng thiết kế. Nói rộng ra, ROM cũng có thể được phân loại là RAM, nếu chúng ta coi nó là bộ nhớ chỉ đọc nhanh.

Sơ đồ phân loại này được thể hiện trong hình.

Cơm. Phân loại RAM.

Có thể thấy từ sơ đồ, dựa trên sự an toàn của dữ liệu khi tắt nguồn, RAM được chia thành dễ bay hơi và không ổn định.

Trước hết, bộ sạc không ổn định bao gồm loại tất cả các bộ sạc ferrite có thể có. Hơn nữa, PROM có thể xóa bằng tia cực tím và có thể xóa bằng điện (có thể lập trình lại - bộ nhớ flash) có thể được gọi là không biến đổi có điều kiện. Quy ước bao gồm một khoảng thời gian khá dài (hàng chục nghìn giờ) nhưng không phải là vô hạn để lưu trữ thông tin được ghi trong dữ liệu bộ nhớ. Lớp bộ nhớ cố định tiếp theo được tạo thành từ ROM có thể lập trình một lần. Các ROM này có thể được cung cấp trống (tất cả bộ nhớ được ghi bằng số 0 hoặc số 1) và sau đó được lập trình bằng điện một lần hoặc được lập trình trong quá trình sản xuất (ROM tùy chỉnh).

Bộ nhớ dễ bay hơi - tất cả các loại RAM có thể đọc/ghi nhanh. Khi tắt nguồn, bộ nhớ đó sẽ mất hoàn toàn thông tin nhưng có hiệu suất cao. Loại ký ức thực này được chia thành động (với tầm quan trọng tối đa của việc tái tạo thông tin) và tĩnh (không yêu cầu tái tạo thông tin). Bây giờ chúng ta hãy xem xét từng loại bộ nhớ chi tiết hơn.

Các máy tính thế hệ đầu tiên cực kỳ không đáng tin cậy về cơ sở cơ bản của chúng. Như vậy, thời gian hỏng hóc trung bình của máy tính ENIAC là 30 phút. Tốc độ đếm không thể so sánh được với tốc độ đếm máy tính hiện đại. Vì lý do này, yêu cầu lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ máy tính trong trường hợp máy tính bị lỗi nghiêm ngặt hơn yêu cầu về tốc độ của RAM. Kết quả là những máy tính này sử dụng bộ nhớ ổn định.

Bộ nhớ không thay đổi giúp lưu trữ dữ liệu được nhập vào nó thời gian dài(tối đa một tháng) khi tắt nguồn. Thông thường, lõi ferit được sử dụng làm bộ nhớ cố định. Chúng được làm từ vật liệu đặc biệt - ferrite. Ferrites được đặc trưng bởi thực tế là vòng trễ phụ thuộc vào độ từ hóa của chúng vào môi trường bên ngoài từ trường có tính chất gần như hình chữ nhật.

Cơm. B.1. Sơ đồ từ hóa Ferrite.

Kết quả là độ từ hóa của lõi này thay đổi đột ngột (vị trí của số nhị phân 0 hoặc 1, xem Hình B.1.) Vì lý do này, bằng cách lắp ráp mạch điện trong Hình B.2, nó gần như được lắp ráp yếu tố đơn giản nhất dung lượng bộ nhớ 1 bit. Bộ nhớ trên lõi ferit hoạt động chậm và kém hiệu quả: xét cho cùng, việc đảo ngược từ hóa của lõi tốn rất nhiều thời gian và công sức năng lượng điện. Vì lý do này, với sự cải thiện về độ tin cậy của cơ sở phần tử máy tính, bộ nhớ cố định bắt đầu được thay thế bằng bộ nhớ khả biến - nhanh hơn, tiết kiệm hơn và rẻ hơn. Tuy nhiên, các nhà khoa học Những đất nước khác nhau công việc vẫn đang được tiến hành để tìm ra bộ nhớ dễ thay đổi nhanh có thể hoạt động trong máy tính ở mức quan trọng. ứng dụng quan trọng, chủ yếu là quân đội.

Cơm. B.2. Sơ đồ phần tử bộ nhớ trên lõi ferit.

Chào buổi chiều các bạn!

Bạn có thấy chữ viết tắt bí ẩn “NVRAM” nhấp nháy trên màn hình khi bạn bật máy tính không? NVRAM là một trong những cần thiết cho máy tính“mảnh phần cứng”, và bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu xem đây là loại động vật gì và tại sao nó lại cần thiết.

Chúng ta cũng sẽ thấy thứ này phát triển và trở nên thông minh hơn như thế nào, cùng với nó là toàn bộ máy tính trở nên thông minh hơn. Đầu tiên, chúng ta hãy nhìn vào

Bộ nhớ không bay hơi là gì?

NVRAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên không bay hơi) là tên chung cho bộ nhớ không bay hơi. Bộ nhớ không thay đổi là bộ nhớ trong đó dữ liệu không bị xóa khi tắt nguồn. Ngược lại, có bộ nhớ dễ thay đổi, dữ liệu sẽ biến mất khi tắt nguồn. Những thứ kia. khi cấp nguồn cho chip (hoặc module) bộ nhớ thì nó “ghi nhớ” dữ liệu, khi ngừng cấp nguồn thì nó “quên” dữ liệu.

Khái niệm “không bay hơi” bao gồm một số loại bộ nhớ. Nhân tiện, bộ nhớ (cả dễ bay hơi và không dễ bay hơi) không chỉ có sẵn trong máy tính mà còn có trong tất cả các thiết bị ngoại vi và liên quan đến máy tính:

  • trong máy in - laser, và
  • trong màn hình,
  • trong các modem,
  • card đồ họa, v.v.

Ngay cả máy tính cũng có cả hai loại bộ nhớ.

Cả hai đều được đóng gói trong một vi mạch không đóng gói (“giọt”) được phủ một hợp chất.

Thiết kế này - tất cả "trong một chai" - được gọi là bộ điều khiển (từ tiếng Anh "điều khiển" - quản lý) và được sử dụng rất rộng rãi trong điện tử.

Các loại bộ nhớ không khả biến

Một loại bộ nhớ không ổn định được gọi là ROM (Bộ nhớ chỉ đọc). Trong văn học tiếng Nga, bộ nhớ như vậy được gọi là ROM (bộ nhớ chỉ đọc). Dữ liệu được ghi vào vi mạch, còn được gọi bằng thuật ngữ tiếng Anh “chip” (chip, tinh thể), trong quá trình sản xuất. Chúng không thể được thay đổi sau này.

Một loại bộ nhớ không khả biến khác là PROM (ROM có thể lập trình). Thuật ngữ tiếng Nga tương đương là PPZU (ROM có thể lập trình). Trong một vi mạch như vậy tình trạng ban đầu tất cả các ô nhớ đều chứa cùng một thông tin (số không hoặc số một). Bằng cách sử dụng thủ tục đặc biệt lập trình, thông tin cần thiết sẽ được ghi vào các ô.

Điều này xảy ra bằng cách đốt cháy các liên kết dễ nóng chảy.

Sau khi ghi, không thể thay đổi dữ liệu trong ô.

Khả năng lập trình mang lại sự linh hoạt trong sản xuất và sử dụng. Để ghi thông tin đã sửa đổi vào vi mạch, bạn không cần phải xây dựng lại Quy trình công nghệ sản xuất. Người sử dụng (chính xác hơn là nhà sản xuất công nghệ điện tử) ghi lại thông tin mình cần.

Nhưng bộ nhớ lập trình được một lần cũng không phải lúc nào cũng tốt. Bạn không thể sửa đổi thông tin được “khâu” vào vi mạch; bạn cần phải thay đổi vi mạch. Điều này không phải lúc nào cũng thuận tiện hoặc có thể thực hiện được. Do đó, nhiều vi mạch có thể lập trình đã xuất hiện. Trong các sản phẩm đầu tiên, thông tin đã bị xóa bằng bức xạ cực tím, sử dụng một loại đèn đặc biệt.

Những vi mạch như vậy có một cửa sổ được phủ bằng thủy tinh thạch anh, truyền bức xạ tia cực tím. Nhưng điều đó vẫn còn bất tiện, sau đó họ học cách xóa và ghi lại thông tin bằng tín hiệu điện. Bộ nhớ như vậy bắt đầu được gọi là EEPROM (PROM có thể xóa bằng điện, EEPROM, ROM lập trình có thể xóa bằng điện).

Sau đó, nhiều loại của nó xuất hiện - Bộ nhớ Flash (flash), nhận được những năm trước rất rộng rãi.

Đây là một vi mạch trong máy tính.

Đây là những “ổ đĩa flash” (thiết bị lưu trữ dữ liệu di động), ổ cứng thể rắn nổi tiếng hiện nay. Ổ SSD (Thể rắn Drive), giải pháp thay thế cho ổ cứng cơ điện, thẻ nhớ dùng trong máy ảnh, v.v.

Lưu ý rằng thông tin trong các ổ đĩa như vậy có thể bị ghi đè một số lần giới hạn (mặc dù lớn).

Vấn đề về thời gian của máy tính

Những máy tính đầu tiên không có chip RTS (Đồng hồ thời gian thực).

Thật bất tiện, và sau đó họ bắt đầu cài đặt nó.

Vấn đề nảy sinh với RTC ngay từ đầu là máy tính không hoạt động 24 giờ một ngày. Nó được người dùng bật vào đầu ngày làm việc và tắt vào cuối ngày. Khi máy tính bật lên thì “nhớ” thời gian, vừa tắt máy lại “quên” thời gian.

Việc cài đặt lại thời gian mỗi lần sẽ rất bất tiện. Sẽ bất tiện nếu gia hạn cái khác Cài đặt hệ thống(loại ổ cứng, nguồn tải xuống, v.v.). Vì vậy, họ đã nảy ra ý tưởng xây dựng một con chip RTC thành một chiếc case thông thường, nó không chỉ ghi nhớ thời gian mà còn ghi nhớ tất cả các cài đặt Thiết lập BIOS và nguồn điện là pin điện.

Các ô nhớ RTC về cơ bản là (RAM). Bộ nhớ như vậy cũng được phân loại là không ổn định vì nó không phụ thuộc vào nguồn điện áp bên ngoài. Nó không biến động cho đến khi hết pin tích hợp. Bộ nhớ này được tạo ra trên cơ sở cấu trúc CMOS và do đó tiêu thụ một dòng điện rất nhỏ ở chế độ tĩnh (chế độ lưu trữ), cỡ vài microamp.

Do đó, pin tích hợp có tuổi thọ được vài năm. Sau đó toàn bộ mô-đun phải được thay thế. Đã có những thiết kế bo mạch chủ có đầu nối cho mô-đun như vậy. Và thật dễ dàng để thay thế nó. Nhưng sau đó tiến bộ công nghệ vẫn tiếp tục diễn ra không thể lay chuyển được. Số lượng chip trên bo mạch chủ giảm và mức độ tích hợp của chúng tăng lên.

Cuối cùng, chúng ta đã đi đến một chipset (bộ chip) gồm 1-2 vỏ, bao gồm hầu hết tất cả các hệ thống con bo mạch chủ.

Việc tích hợp một nguồn điện áp vào cùng một vỏ được coi là không phù hợp (nơi đã nhồi nhét rất nhiều thứ).

Trường hợp này có nhiều chân. Việc lắp đặt nó vào đầu nối sẽ làm phức tạp thiết kế, tăng giá thành và giảm độ tin cậy.

Do đó, nguồn điện (pin lithium 3 V) bắt đầu được lắp đặt riêng. Điều này đã đơn giản hóa và làm cho bảng rẻ hơn, vì bây giờ chỉ cần thay đổi phần tử chứ không phải thay đổi tất cả cùng một lúc. Cần lưu ý rằng ban đầu, với tư cách là một nguồn nguồn điện dự phòng Pin niken-cadmium đã được sử dụng.

Sau khi sử dụng kéo dài, chúng có thể bị rò rỉ. Và chất điện phân bị rò rỉ có thể làm hỏng dây dẫn của bo mạch chủ. Pin lithium hiện đại không bị rò rỉ ngay cả khi xả sâu.

Công nghệ đã thay đổi nhưng tên gọi của cơ sở lưu trữ cài đặt BIOS Thiết lập vẫn giữ nguyên - NVRAM. Nhưng hiện nay, theo nghĩa chặt chẽ, nó không độc lập về năng lượng. Rốt cuộc, “sự độc lập về năng lượng” của nó được đảm bảo nguồn bên ngoài Vôn.

Chúng ta hãy nhớ lại rằng dấu hiệu đầu tiên cho thấy phần tử 2032 đã cạn kiệt tài nguyên là ngày và giờ được đặt lại khi máy tính được bật. Điện áp của một phần tử mới là khoảng 3,3 V. Khi nó cạn kiệt, suất điện động giảm xuống. Và ngay khi nó giảm (xấp xỉ) xuống dưới 2,8 V, cấu trúc lưu trữ các cài đặt sẽ “quên” chúng. Các tế bào lithium không thể được sạc.

Những con số trên nhãn pin lithium có ý nghĩa gì?

Để kết luận, chúng tôi lưu ý rằng hai chữ số đầu tiên của phần tử đánh dấu (20) xác định đường kính của nó tính bằng milimét.

Hai yếu tố thứ hai là khả năng của nó (khả năng cung cấp một lượng năng lượng nhất định).

Làm sao hình cao hơn, công suất càng lớn và phần tử càng dày. Giá trị dung lượng điển hình của phần tử 2032 là 225 mAh (milliamp-giờ), phần tử 2025 là 160 mAh.

Cần lưu ý rằng đây là những giá trị tối đa. Số thực phụ thuộc vào khả năng chịu tải và nhiệt độ môi trường. Điện trở tải càng lớn và nhiệt độ càng cao (tất nhiên là đến những giới hạn nhất định) thì điện dung tương đương càng lớn. Những thứ kia. phần tử sẽ cung cấp năng lượng cho tải càng lâu. Ở nhiệt độ môi trường thấp hơn, phần tử “co lại” nhanh hơn.

Tế bào lithium rất nguồn tốt năng lượng.

Chúng có giá trị năng lượng riêng cao, tức là tỷ lệ năng lượng/trọng lượng cao và khả năng tự phóng điện rất thấp (dưới 1% mỗi năm). Ví dụ, đối với chì, các chỉ số này còn tệ hơn nhiều.

Victor Geronda đã ở bên bạn.

Hẹn gặp bạn trên blog!

Giới thiệu

Bộ nhớ máy tính(thiết bị lưu trữ thông tin, thiết bị bộ nhớ) - một phần của máy tính, thiết bị vật lý hoặc phương tiện lưu trữ dữ liệu được sử dụng trong tính toán trong một khoảng thời gian xác định. Trí nhớ, giống như CPU, đã là một vật cố định của máy tính từ những năm 1940. Bộ nhớ trong Thiết bị tính toán có cấu trúc phân cấp và thường liên quan đến việc sử dụng một số thiết bị lưu trữ với các đặc điểm khác nhau.

Bất kỳ thông tin nào cũng có thể được đo bằng bit và do đó, bất kể nguyên tắc vật lý nào và nó vận hành trong hệ thống số nào máy tính kĩ thuật số(nhị phân, ba ngôi, thập phân, v.v.), số, thông tin văn bản, hình ảnh, âm thanh, video và các loại dữ liệu khác có thể được biểu diễn dưới dạng chuỗi chuỗi bit hoặc số nhị phân. Điều này cho phép máy tính thao tác dữ liệu miễn là dung lượng lưu trữ đủ (ví dụ: cần khoảng một megabyte để lưu trữ văn bản của một cuốn tiểu thuyết cỡ trung bình).

Cần phân biệt giữa phân loại bộ nhớ và phân loại thiết bị lưu trữ (storage devices). Cái đầu tiên phân loại bộ nhớ theo chức năng, cái thứ hai - theo Triển khai kỹ thuật. Loại đầu tiên được xem xét ở đây - do đó, nó bao gồm cả loại bộ nhớ phần cứng (được triển khai trong bộ nhớ) và cấu trúc dữ liệu, được triển khai trong hầu hết các trường hợp trong phần mềm.

Dựa trên độ ổn định của việc ghi và khả năng ghi lại, bộ nhớ được chia thành:

· Bộ nhớ chỉ đọc (ROM), nội dung của bộ nhớ này người dùng cuối không thể thay đổi (ví dụ: BIOS). ROM ở chế độ hoạt động chỉ cho phép đọc thông tin.

· Bộ nhớ có thể ghi (PROM), trong đó người dùng cuối chỉ có thể ghi thông tin một lần (ví dụ CD-R).

· Bộ nhớ có thể ghi lại (PROM) (ví dụ CD-RW).

· Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) cung cấp chế độ ghi, lưu trữ và đọc thông tin trong quá trình xử lý. RAM nhanh nhưng đắt tiền (SRAM) được xây dựng trên flip-flop, các loại RAM chậm hơn nhưng rẻ hơn - bộ nhớ động (DRAM) được xây dựng trên tụ điện. Trong cả hai loại bộ nhớ, thông tin sẽ biến mất sau khi ngắt kết nối khỏi nguồn hiện tại.

Theo loại truy cập, thiết bị lưu trữ được chia thành:

Thiết bị có truy cập tuần tự(ví dụ, băng từ).

· Các thiết bị truy cập ngẫu nhiên (RAM) (ví dụ: bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên).

Các thiết bị có quyền truy cập trực tiếp (ví dụ: từ cứngđĩa).

Thiết bị có truy cập liên kết(các thiết bị đặc biệt để nâng cao năng suất.)

Phần lý thuyết

Bộ nhớ không bay hơi

Bộ nhớ không bay hơi(eng. NVRAM, từ Non Volatile Random Access Memory) - bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên hoặc có thể ghi lại trong thiết bị điện tử, giữ lại nội dung của nó bất kể nguồn điện chính cho thiết bị.

Trong hơn theo nghĩa chung, bộ nhớ không bay hơi-- bất kỳ thiết bị hoặc bộ phận nào của thiết bị đó lưu trữ dữ liệu bất kể điện áp nguồn. Tuy nhiên, phương tiện lưu trữ thuộc định nghĩa này, ROM, PROM, các thiết bị có phương tiện lưu trữ di động (đĩa, băng) và các loại khác đều có tên riêng chính xác hơn.

Do đó, thuật ngữ “bộ nhớ không thay đổi” thường được sử dụng với nghĩa hẹp hơn, liên quan đến bộ nhớ điện tử, thường chạy không ổn định và nội dung của nó thường biến mất khi tắt.

Thiết bị không bay hơi- bất kỳ thiết bị nào là một phần của một thiết bị phức tạp, hệ thống máy tính, không yêu cầu kết nối với nguồn điện chung trong khu phức hợp này để hoạt động. Ví dụ:

· đèn tự trị chiếu sáng khẩn cấp;

· Đồng hồ (CMOS Clock) bật bo mạch hệ thống máy tính cá nhân;

Phân loại theo thiết bị

Bộ nhớ chỉ đọc (rom, Tiếng Anh rom- Bộ nhớ chỉ đọc) - bộ nhớ cố định, được sử dụng để lưu trữ một mảng dữ liệu bất biến.

ĐẬP(Cũng bộ nhớ truy cập tạm thời, ĐẬP) - một phần của hệ thống bộ nhớ máy tính mà bộ xử lý có thể truy cập trong một thao tác (nhảy, di chuyển, v.v.). Được thiết kế để lưu trữ tạm thời dữ liệu và lệnh, được yêu cầu bởi bộ xử lýđể thực hiện các thao tác. RAM truyền dữ liệu trực tiếp đến bộ xử lý hoặc thông qua bộ nhớ đệm. Mỗi ô RAM có địa chỉ riêng.

RAM có thể được sản xuất dưới dạng một bộ phận riêng biệt hoặc được đưa vào thiết kế của máy tính hoặc bộ vi điều khiển đơn chip.

Sắt điện (FRAM)

Bộ nhớ sắt điện FRAM (RAM sắt điện) là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh, các ô lưu trữ thông tin bằng cách sử dụng hiệu ứng sắt điện (“sắt điện” được dịch là “sắt điện, sắt điện” chứ không phải “sắt điện” như bạn nghĩ). Ô nhớ bao gồm hai tấm dẫn điện và một màng vật liệu sắt điện. Ở trung tâm của tinh thể sắt điện có một nguyên tử di động.

Tác dụng của điện trường làm cho nó chuyển động. Nếu trường “cố gắng” di chuyển nguyên tử đến một vị trí, chẳng hạn như tương ứng với số 0 logic, và nó đã ở đó, thì điện tích truyền qua tụ điện sắt sẽ ít hơn so với trường hợp chuyển đổi tế bào. Việc đọc dựa trên việc đo điện tích đi qua tế bào.

Trong quá trình này, các ô bị ghi đè và thông tin bị mất (cần phải tái tạo). Nghiên cứu theo hướng này được thực hiện bởi Hitachi cùng với Ramtron, Matsushita và Symetrix. So với bộ nhớ flash, các tế bào FRAM thực tế không bị suy giảm - đảm bảo lên đến 10 10 chu kỳ ghi lại.

Bộ nhớ được thực hiện bởi một thiết bị bộ nhớ, các bản ghi trong đó sẽ bị xóa khi ngắt nguồn điện. Loại bộ nhớ này bao gồm bộ nhớ được triển khai trong RAM và bộ nhớ đệm.

Phân loại RAM

Các loại bộ nhớ thực và đặc điểm chính của chúng

Một trong những thiết bị quan trọng nhất của máy tính là bộ nhớ, hay thiết bị lưu trữ (storage). Theo định nghĩa được đưa ra trong cuốn sách “Khoa học máy tính trong các khái niệm và thuật ngữ”, bộ nhớ là “một bộ phận chức năng của máy tính kỹ thuật số được thiết kế để ghi, lưu trữ và cung cấp thông tin được trình bày dưới dạng kỹ thuật số”. Tuy nhiên, định nghĩa này bao gồm cả bộ nhớ và các thiết bị lưu trữ bên ngoài (chẳng hạn như ổ cứng và ổ đĩa mềm, băng từ, CD-ROM), những thiết bị này được phân loại tốt hơn là thiết bị đầu vào/đầu ra. Như vậy, trong tương lai bộ nhớ máy tính sẽ chỉ được hiểu là “bộ nhớ trong của máy tính: RAM, ROM, bộ nhớ đệm và bộ nhớ flash”. Vì vậy, chúng ta hãy xem phân loại bộ nhớ trong của máy tính.

Thiết bị bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên có lẽ là một trong những thiết bị đầu tiên của máy tính. Nó đã có mặt trong thế hệ kiến ​​trúc máy tính đầu tiên, được tạo ra vào đầu những năm 40 và 50 của thế kỷ XX. Trong năm mươi năm này, hơn một thế hệ cơ sở nguyên tố mà ký ức được xây dựng trên đó đã thay đổi. Do đó, chúng tôi trình bày cách phân loại RAM theo cơ sở thành phần và đặc điểm thiết kế của nó. Nói rộng ra, ROM cũng có thể được phân loại là RAM nếu chúng ta coi nó là bộ nhớ chỉ đọc nhanh.

Sơ đồ phân loại này được thể hiện trong hình.

Cơm. Phân loại RAM.

Có thể thấy từ sơ đồ, tùy thuộc vào độ an toàn của dữ liệu khi tắt nguồn, RAM được chia thành dễ bay hơi và không ổn định.

Trước hết, bộ sạc không ổn định bao gồm loại tất cả các loại bộ sạc ferrite. Hơn nữa, PROM có thể xóa bằng tia cực tím và có thể xóa bằng điện (có thể lập trình lại - bộ nhớ flash) có thể được gọi là không biến đổi có điều kiện. Quy ước nằm ở khoảng thời gian lưu trữ thông tin được ghi trong dữ liệu bộ nhớ khá dài (hàng chục nghìn giờ) nhưng không phải là vô hạn. Lớp bộ nhớ cố định tiếp theo được tạo thành từ ROM có thể lập trình một lần. Các ROM này có thể được cung cấp trống (tất cả bộ nhớ được ghi bằng số 0 hoặc số 1) và sau đó được lập trình bằng điện một lần hoặc được lập trình trong quá trình sản xuất (ROM tùy chỉnh).

Bộ nhớ dễ bay hơi là loại RAM để đọc/ghi nhanh. Khi tắt nguồn, bộ nhớ đó sẽ mất hoàn toàn thông tin nhưng có hiệu suất cao. Loại ký ức thực này được chia thành động (có nhu cầu tái tạo thông tin) và tĩnh (không yêu cầu tái tạo thông tin). Bây giờ chúng ta hãy xem xét từng loại bộ nhớ chi tiết hơn.


Các máy tính thế hệ đầu tiên cực kỳ không đáng tin cậy về cơ sở cơ bản của chúng. Như vậy, thời gian hỏng hóc trung bình của máy tính ENIAC là 30 phút. Tốc độ đếm không thể so sánh được với tốc độ đếm của máy tính hiện đại. Vì vậy, yêu cầu lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ máy tính trong trường hợp máy tính bị lỗi khắt khe hơn yêu cầu về tốc độ của RAM. Kết quả là những máy tính này sử dụng bộ nhớ ổn định.

Bộ nhớ ổn định giúp lưu trữ dữ liệu đã nhập vào đó trong thời gian dài (lên đến một tháng) khi tắt nguồn. Thông thường, lõi ferit được sử dụng làm bộ nhớ cố định. Chúng là một hình xuyến được làm bằng vật liệu đặc biệt - ferrite. Ferrites được đặc trưng bởi thực tế là vòng trễ phụ thuộc từ độ của chúng vào từ trường bên ngoài có bản chất gần như hình chữ nhật.

Cơm. B.1. Sơ đồ từ hóa Ferrite.

Kết quả là độ từ hóa của lõi này thay đổi đột ngột (vị trí của số nhị phân 0 hoặc 1, xem Hình B.1.) Do đó, bằng cách lắp ráp mạch như trong Hình B.2, phần tử bộ nhớ đơn giản nhất có dung lượng 1 bit thực tế đã được lắp ráp. Bộ nhớ trên lõi ferrite hoạt động chậm và kém hiệu quả: việc đảo ngược từ hóa của lõi cần có thời gian và tiêu thụ nhiều năng lượng điện. Do đó, với sự cải thiện về độ tin cậy của cơ sở phần tử máy tính, bộ nhớ bất biến bắt đầu được thay thế bằng bộ nhớ khả biến - nhanh hơn, tiết kiệm hơn và rẻ hơn. Tuy nhiên, các nhà khoa học từ các quốc gia khác nhau vẫn đang nỗ lực tìm kiếm bộ nhớ nhanh, dễ thay đổi có thể hoạt động trong máy tính cho các ứng dụng quan trọng, chủ yếu là quân sự.

Cơm. B.2. Sơ đồ phần tử bộ nhớ trên lõi ferit.

Bộ nhớ flash là một loại bộ nhớ bán dẫn không thể ghi lại được.

Không bay hơi - không cần thêm năng lượng để lưu trữ dữ liệu (chỉ cần năng lượng để ghi).

Có thể ghi lại - cho phép thay đổi dữ liệu được lưu trữ trong đó (ghi đè).

Chất bán dẫn (trạng thái rắn) - không chứa các bộ phận chuyển động cơ học (như thông thường Đĩa cứng hoặc CD), được xây dựng trên cơ sở mạch tích hợp(IC-Chip).

Không giống như nhiều loại bộ nhớ bán dẫn khác, ô nhớ flash không chứa tụ điện - ô nhớ flash thông thường chỉ bao gồm một bóng bán dẫn có kiến ​​trúc đặc biệt. Ô nhớ flash có khả năng mở rộng cao, điều này đạt được không chỉ nhờ những tiến bộ trong việc thu nhỏ kích thước bóng bán dẫn mà còn nhờ vào những cải tiến về thiết kế cho phép lưu trữ nhiều bit thông tin trong một ô nhớ flash.

Bộ nhớ flash trước đây xuất phát từ bộ nhớ ROM (Bộ nhớ chỉ đọc) và có chức năng tương tự như RAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên). Flash lưu trữ dữ liệu trong các ô nhớ tương tự như các ô trong DRAM. Không giống như DRAM, dữ liệu trong bộ nhớ flash không bị mất khi tắt nguồn.

Việc thay thế bộ nhớ SRAM và DRAM bằng bộ nhớ flash không xảy ra do hai đặc điểm của bộ nhớ flash: flash chậm hơn đáng kể và có giới hạn về số chu kỳ ghi lại (từ 10.000 đến 1.000.000 đối với các loại khác nhau).

ROM (Bộ nhớ chỉ đọc) - bộ nhớ chỉ đọc. Tương đương với tiếng Nga là ROM (Bộ nhớ chỉ đọc). Nói một cách hoàn toàn chính xác, loại này bộ nhớ được gọi là Mask-ROM (Mask ROM). Dữ liệu trên ROM được ghi trong quá trình sản xuất bằng cách áp dụng mặt nạ (do đó có tên) của các rãnh kết nối bằng nhôm bằng phương pháp in thạch bản. Sự hiện diện hay vắng mặt của bản nhạc như vậy ở vị trí tương ứng được mã hóa là “0” hoặc “1”. Mask-ROM có đặc điểm là khó sửa đổi nội dung (chỉ bằng cách sản xuất chip mới), cũng như độ dài của chu kỳ sản xuất (4-8 tuần). Vì vậy, và cũng do thực tế là hiện đại phần mềm thường có nhiều khuyết điểm và thường xuyên phải cập nhật, loại bộ nhớ này không được sử dụng rộng rãi.

Thuận lợi:

1. Chi phí thấp của một vi mạch được lập trình hoàn chỉnh (đối với khối lượng sản xuất lớn).

2. Tốc độ cao truy cập vào một ô nhớ.

3. Độ tin cậy cao hoàn thiện vi mạch và khả năng chống lại trường điện từ.

Sai sót:

1. Không có khả năng ghi chép, chỉnh sửa dữ liệu sau khi sản xuất.

2. Chu trình sản xuất phức tạp.

DẠ HỘI

PROM - (ROM lập trình được) hoặc ROM lập trình được một lần. Là các tế bào bộ nhớ trong loại này bộ nhảy cầu chì bộ nhớ đã được sử dụng. Không giống như Mask-ROM, PROM hiện có khả năng mã hóa các ô ("đốt qua") nếu có thiết bị đặc biệtđể ghi âm (lập trình viên). Việc lập trình ô trong PROM được thực hiện bằng cách phá hủy ("đốt") bộ nhảy dễ nóng chảy bằng cách áp dụng dòng điện điện cao thế. Cơ hội tự ghi âm thông tin trong đó làm cho chúng phù hợp cho sản xuất hàng loạt và quy mô nhỏ. PROM gần như không còn được sử dụng vào cuối những năm 80.

Thuận lợi:

1. Độ tin cậy cao của vi mạch hoàn thiện và khả năng chống lại trường điện từ.

2. Khả năng lập trình một vi mạch hoàn thiện, thuận tiện cho việc sản xuất từng chiếc và quy mô nhỏ.

3. Tốc độ truy cập cao vào các ô nhớ.

Sai sót:

1. Không có khả năng viết lại

2. Tỷ lệ phần trăm lớn kết hôn

3. Nhu cầu đào tạo nhiệt dài hạn đặc biệt, nếu không có điều này thì độ tin cậy của việc lưu trữ dữ liệu sẽ thấp

EPROM

Các nguồn khác nhau giải mã EPROM viết tắt theo cách khác nhau - như ROM lập trình được hoặc ROM lập trình được bằng điện (ROM lập trình được và ROM lập trình được bằng điện). Trong EPROM, trước khi ghi, cần phải xóa nó (theo đó, có thể ghi đè lên nội dung của bộ nhớ). Việc xóa các ô EPROM được thực hiện trên toàn bộ chip cùng một lúc bằng cách chiếu tia cực tím hoặc tia X vào chip trong vài phút. Các vi mạch bị xóa khi tiếp xúc với tia cực tím được Intel phát triển vào năm 1971 và được gọi là UV-EPROM (tiền tố UV (Ultraviolet) - tia cực tím). Chúng chứa các cửa sổ kính thạch anh, được bịt kín sau khi quá trình xóa hoàn tất.

Trong EPROM, việc xóa sẽ đưa tất cả các bit của vùng bị xóa về cùng trạng thái (thường là tất cả các số 1, ít thường xuyên hơn là tất cả các số 0). Việc ghi vào EPROM, cũng như PROM, cũng được thực hiện bằng cách sử dụng các lập trình viên (tuy nhiên khác với các lập trình viên cho PROM). Hiện tại, EPROM gần như đã bị thay thế hoàn toàn khỏi thị trường EEPROM và Flash.

Ưu điểm: Có khả năng ghi đè lên nội dung của chip

Sai sót:

1. Không một số lượng lớn chu kỳ viết lại.

2. Không thể sửa đổi một phần dữ liệu được lưu trữ.

3. Khả năng xảy ra hiện tượng “cọ xát quá mức” (cuối cùng sẽ dẫn đến hỏng hóc) hoặc để vi mạch tiếp xúc quá mức dưới ánh sáng tia cực tím (cái gọi là overerase - tác động của việc loại bỏ quá mức, “đốt cháy”), có thể làm giảm tuổi thọ của thiết bị. vi mạch và thậm chí dẫn đến hư hỏng hoàn toàn.

EEPROM (E?PROM hoặc EPROM điện tử) - PROM có thể xóa được bằng điện. Trang chủ tính năng đặc biệt EEPROM (bao gồm Flash) từ các loại bộ nhớ cố định mà chúng tôi đã xem xét trước đây là khả năng lập trình lại khi được kết nối với bộ nhớ tiêu chuẩn xe buýt hệ thống thiết bị vi xử lý. EEPROM hiện có khả năng xóa một ô bằng cách sử dụng dòng điện. Đối với EEPROM, mỗi ô sẽ tự động bị xóa khi ghi vào nó thông tin mới, I E. bạn có thể thay đổi dữ liệu trong bất kỳ ô nào mà không ảnh hưởng đến các ô khác. Quá trình xóa thường mất nhiều thời gian hơn quá trình viết.

Ưu điểm của EEPROM so với EPROM:

1. Tăng tuổi thọ sử dụng.

2. Dễ sử dụng hơn.

Nhược điểm: Giá thành cao

Flash (tên lịch sử đầy đủ Flash Erase EEPROM)

Flash (tên lịch sử đầy đủ Flash Erase EEPROM):

Việc phát minh ra bộ nhớ flash thường bị gán cho Intel một cách không công bằng, trích dẫn từ năm 1988. Trên thực tế, bộ nhớ được Toshiba phát triển lần đầu tiên vào năm 1984 và năm sau đó hãng bắt đầu sản xuất chip nhớ flash 256Kbit ở quy mô công nghiệp. Năm 1988, Intel đã phát triển phiên bản riêng bộ nhớ flash.

Bộ nhớ flash sử dụng loại tế bào bóng bán dẫn hơi khác so với EEPROM. Về mặt công nghệ, bộ nhớ flash có liên quan đến cả EPROM và EEPROM. Sự khác biệt chính giữa bộ nhớ flash và EEPROM là việc xóa nội dung của các ô được thực hiện cho toàn bộ chip hoặc cho một khối cụ thể (cụm, khung hoặc trang). Kích cỡ thông thường khối như vậy là 256 hoặc 512 byte, nhưng ở một số loại bộ nhớ flash, kích thước khối có thể đạt tới 256KB. Cần lưu ý rằng có các vi mạch cho phép bạn làm việc với các khối kích cỡ khác nhau(để tối ưu hóa hiệu suất). Bạn có thể xóa cả khối và nội dung của toàn bộ vi mạch cùng một lúc. Do đó trong trường hợp chung, để thay đổi một byte, đầu tiên toàn bộ khối chứa byte cần thay đổi được đọc vào bộ đệm, nội dung của khối bị xóa, giá trị của byte trong bộ đệm được thay đổi, sau đó khối được thay đổi trong bộ đệm được ghi. Sơ đồ này làm giảm đáng kể tốc độ ghi khối lượng nhỏ dữ liệu vào các vùng bộ nhớ tùy ý, tuy nhiên, nó làm tăng đáng kể hiệu suất khi ghi dữ liệu tuần tự trong các phần lớn.