Постоянная и полупостоянная память — ROM, PROM, eprom

Масочные постоянные запоминающие устройства — ПЗУ или ROM — имеют самое высокое быстродействие (время доступа 30-70 не). Эти микросхемы в PC широкого применения не получили ввиду сложности модификации содержи­мого (только путем изготовления новых микросхем); они иногда применялись в качестве знакогенераторов в некоторых моделях графических адаптеров CGA, MDA, HGC.

Однократно программируемые постоянные запоминающие устройства — ППЗУ или PROM — имеют аналогичные параметры и благодаря возможности програм­мирования изготовителем оборудования (а не микросхем) находят более широкое применение для хранения кодов BIOS и в графических адаптерах. Программиро­вание этих микросхем осуществляется только с помощью специальных программа­торов, в целевых устройствах они устанавливаются в «кроватки» или запаиваются. Как и масочные, эти микросхемы практически нечувствительны к электромагнит­ным полям (в том числе и к рентгеновскому облучению), и несанкционированное изменение их содержимого в устройстве исключено (конечно, не считая отказа).

Репрограммируемые постоянные запоминающие устройства — РПЗУ tmnEPROM -т до недавних пор были самыми распространенными носителями BIOS как на си­стемных платах, так и в адаптерах, а также использовались в качестве знакоге­нераторов. Наиболее популярные микросхемы имеют восьмибитную организацию

7.3. Энергонезависимая память_________________________________________ 279

и обозначение вида 27xx-tt или 27Cxx-tt для микросхем CMOS. Здесь хх определяет емкость в килобитах: 2708 — 1 К х 8 — родоначальник семейства, 2716/32/64/128/ 256/512 имеют емкость 2/4/8/16/32/64 Кбайт соответственно, 27010 и 27020 -128 и 256 Кбайт. Время доступа tt лежит в диапазоне 50—250 не. Шестнадцати­битные микросхемы (например, 27001 или 27002 емкостью 64 К или 128 К 16-бит­ных слов) в PC применяются редко.

Микросхемы EPROM тоже программируются на программаторах, но относитель­но простой интерфейс записи позволяет их программировать и в устройстве (но не в штатном его режиме работы, а при подключении внешнего программатора). Стирание микросхем осуществляется ультрафиолетовым облучением в течение нескольких минут. Специально для стирания микросхемы имеют стеклянные окошки. После программирования эти окошки заклеивают, предотвращая стира­ние под действием солнечного или люминесцентного облучения. Время стирания зависит от расстояния до источника облучения, его мощности и объема микросхе­мы (более емкие микросхемы стираются быстрее). Вместо штатных стирающих устройств можно пользоваться и обычной медицинской ультрафиолетовой лам­пой с расстояния порядка 10 см. Для микросхем 2764 ориентировочное время сти­рания составляет 5 минут. Стирание переводит все биты в единичное состояние. «Недостертые» микросхемы при программировании могут давать ошибки, пере­держка при стирании снижает количество возможных циклов перепрограммиро­вания (в пределе — до нуля).

Некоторые микросхемы, похожие по виду и обозначению на стираемые ультра­фиолетом, не имеют окна (они упакованы в дешевый пластмассовый корпус). Эти микросхемы либо стираются рентгеновским облучением (что не совсем удобно), либо допускают лишь однократно программирование, которое может выполнять­ся и по заказу фирмой-производителем микросхем. Их интерфейс полностью сов­падает с интерфейсом обычных микросхем EPROM 27хх.

С программированием ПЗУ приходится сталкиваться при русификации графи­ческих адаптеров (CGA, MDA, HGC) и принтеров с незагружаемыми знакогене­раторами, а также при замене (или восстановлении) системной микросхемы BIOS или микросхемы Boot ROM — микросхемы удаленной загрузки для адаптера локальной сети. Распространенные программаторы EPROM имеют интерфейс подключения к СОМ- или LPT-порту PC или подключаются через собственную карту расширения (обычно с шиной ISA). Время программирования зависит от типа и объема микросхемы и применяемого алгоритма программирования. Клас­сический алгоритм с 50-миллисекундными импульсами записи каждой ячейки для современных микросхем практически не используется. Более быстрые «ин­теллигентные» алгоритмы позволяют записывать 8 килобайт (2764) менее чем за минуту. Вся процедура программирования может затягиваться при использо­вании медленного интерфейса связи программатора с PC (например, СОМ-порт на скорости 2400 бод) за счет длительной процедуры копирования данных в буфер программатора.

Глава 7. Интерфейсы электронной памяти

Интерфейс микросхем постоянной памяти в режиме чтения совпадает с ин­терфейсом статической памяти. Для программирования (записи) требуется при­ложение ко входу Vpp напряжения программирования, которое для различных типов EPROM лежит в диапазоне 12-26 В (обычно указывается на корпусе мик­росхемы). Комбинации управляющих сигналов, формирующие импульсы записи для EPROM разной емкости, различны. При напряжении на входе V_PP 5 В и ниже модификация памяти (запись) невозможна ни при каких комбинациях управ­ляющих сигналов, и микросхемы работают строго в режиме ROM. Этот режим и используется для микросхем BIOS, так что никакой вирус им не страшен.

В PC чаще всего применяют микросхемы EPROM в корпусах DIP и PLCC (табл. 7.21), расположение выводов популярных микросхем приведено на рис. 7.18 и 7.19.

Рис. 7.18. Расположение выводов микросхем EPROM в корпусах DIP: a — DIP-24, б — DIP-28, В — DIP-32

Рис. 7.19. Расположение выводов микросхем EPROM в корпусах TSOP и PLCC: а — TSOP-32, б — PLCC-32

7.3. Энергонезависимая память

Назначение выводов микросхем EPROM приведено в табл. 7.22. Таблица 7.22. Назначение выводов микросхем EPROM

Сигнал Назначение

СЕ# Chip Enable — разрешение доступа. Низкий уровень разрешает обращение

к микросхеме, высокий уровень переводит микросхему в режим пониженного потребления

ОЕ# Output Enable — разрешение выходных буферов. Низкий уровень при низком уровне СЕ# разрешает чтение данных из микросхемы. У некоторых типов микросхем на этот же вывод в режиме программирования подается напряжение V_PP

DQx Data Input/Output — двунаправленные линии шины данных. Время доступа при чтении отсчитывается от установки действительного адреса или сигнала СЕ# (в зависимости от того, что происходит позднее)

Ах Address — входные линии шины адреса. Линия А9 допускает подачу высокого (12В) напряжения для чтения кода производителя (АО = 0) и устройства (АО = 1), при этом на остальные адресные линии подается логический ноль

PGM# Programm — импульс программирования (некоторые микросхемы не имеют этого

сигнала, их программирование осуществляется по сигналу СЕ# при высоком уровне Vpp) Vpp Программирующее напряжение питания (для некоторых типов — импульс) V_cc Питание (+5 В)

Отметим основные свойства EPROM.

♦ Стирание информации происходит сразу для всей микросхемы под воздей­
ствием облучения и занимает несколько минут. Стертые ячейки имеют единич­
ные значения всех бит.

♦ Запись может производиться в любую часть микросхемы побайтно, в пределах
байта можно маскировать запись отдельных бит, устанавливая им единичные
значения данных.

282___________________________ Глава 7. Интерфейсы электронной памяти

♦ Защита от записи осуществляется подачей низкого (5 В) напряжения на вход V_pp в рабочем режиме (только чтение).

♦ Защита от стирания производится заклейкой окна.