Постоянные ЗУ (ПЗУ) занимают особое место в иерархической структуре памяти. Они относятся к ЗУ, информация в которых не теряется при отключении электропитания, т. е. являются энергонезависимыми. Необходимость в такой памяти существует в любой вычислительной системе. Компьютер должен иметь небольшое по объему ЗУ для хранения программ начальной загрузки и системы ввода – вывода (Basic Input / Output System), обеспечивающей взаимодействие с внешними устройствами. В компьютерах ПЗУ используются для хранения микропрограмм, постоянных массивов (постоянных коэффициентов), табличных значений и т.п. В управляющих вычислительных устройствах и микроконтроллерах программное обеспечение может полностью быть размещено в ПЗУ.
Постоянная память предназначена для хранения информации, которая не изменяется в ходе выполнения программы вычислений. В процессе работы информацию из ПЗУ можно только считывать, что нашло отражение в названии Reed Only Memory (ROM). Это позволило существенно упростить устройства управления и структуру запоминающих ячеек накопителя, что обусловило ряд достоинств (уменьшение потребляемой мощности, повышение быстродействия и надежности).
Микросхема ПЗУ содержит матрицу запоминающих элементов (накопитель), дешифратор, усилители-формирователи (рис.8.10).
Рис.8.10. Структура ПЗУ
Записанная информация содержится в наличии (соответствует 1) или отсутствии (соответствует 0) диода на пересечении горизонтальных шин строки с вертикальными выходными шинами.
При подаче на вход дешифратора кода адреса (например, 10) на шине Х2 устанавливается высокое напряжение U 1, приводящее к отпиранию диодов, присоединенных к выбранной шине и появлению высокого напряжения на соответствующих вертикальных шинах (Y3, Y2), которое создает на выходе сигнал 1100.
При большой информационной емкости накопителя и множестве разрядных шин проявляются недостатки матрицы диодных ЗЭ:
значительный ток утеки через множество обратно смещенных диодов, который может привести к нарушению работоспособности; невысокое быстродействие, обусловленное перезарядкой емкостей шины данных, большая нагрузка выходов дешифратора, выдающих при больших коэффициентах разветвления сигналы непосредственно на усилители.
Для улучшения параметров ЗУ в элементах используют биполярные (рис.8.11,а) или МДП-транзисторы (рис.8.11,б).
Рис.8.11. ЗЭ транзисторные биполярные (а), полевые (б) и с плавкими перемычками (в)
Биполярные транзисторы обеспечивают высокое быстродействие за счет быстрого разряда емкости CD большим эмиттерным током, но характеризуются потреблением базового тока по цепи управления. МДП - транзисторы имеют весьма малое потребление по цепи затвора и более технологичны в изготовлении.
Энергонезависимость запоминающего устройства достигается необратимым (или труднообратимым) изменением физических параметров ЗЭ в процессе записи. По способу занесения данных (программирования) различают ПЗУ с однократной записью и ПЗУ со стиранием информации, в которых возможна перезапись данных. Отличие перепрограммируемых ПЗУ от ОЗУ заключается в организации отдельного режима стирания и занесения информации, не совмещенного с основным режимом работы устройства.
ПЗУ с однократной записью могут быть запрограммированы изготовителем на производстве с помощью заказного фотошаблона (маски) и поставляться пользователю в готовом виде (масочные ПЗУ или ROM). В соответствии с рисунком фотошаблона в рабочем слое кристалла создают окна, в которых формируют проводящие перемычки, соединяющие ЗЭ с шиной данных, причем наличие перемычки соответствует записи логической единицы, а ее отсутствие – логического нуля (рис.8.11,в).
|
