код пзу что это

ПЗУ — где хранится и зачем нужна

Доброго времени суток.

Если вы хотите заполнить пробел в знаниях относительно того, что такого ПЗУ, то попали по адресу. В нашем блоге вы сможете прочитать об этом емкую информацию на языке, доступном для простого пользователя.

Расшифровка и объяснение

Буквы ПЗУ являются заглавными в формулировке «постоянное запоминающее устройство». Его еще можно равноправно назвать «ROM». Английская аббревиатура расшифровывается как Read Only Memory, а переводится — память только для чтения.

Эти два названия раскрывают суть предмета нашей беседы. Речь идет об энергонезависимом типе памяти, которую можно только считывать. Что это значит?

Стереть информацию с такого устройства можно только специальными методами, к примеру, ультрафиолетовыми лучами.

Примеры

Постоянная память в компьютере — это определенное место на материнской плате, в котором хранятся:

В мобильных гаджетах постоянная память хранит в себе стандартные приложения, темы, картинки и мелодии. При желании пространство для дополнительной мультимедийной информации расширяют с помощью перезаписываемых SD-карт. Однако если устройство используется только для звонков, в расширении памяти нет необходимости.

В целом, сейчас ROM есть в любой бытовой технике, автомобильных плеерах и прочих девайсах с электроникой.

Физическое исполнение

Чтобы вы лучше могли познакомиться с постоянной памятью, расскажу больше о ее конфигурации и свойствах:

Разновидностей ПЗУ несколько, но чтобы не терять ваше время, назову только две основных модификации:

В принципе это всё, что я хотел сегодня до Вас донести.

Буду рад, если вы подпишетесь на обновления и будете заходить чаще.

Источник

Постоянная память

Для обозначения количества ячеек памяти используются следующие специальные единицы измерения:

Принцип организации памяти записывается следующим образом: сначала пишется количество ячеек, а затем через знак умножения (косой крест) — разрядность кода, хранящегося в одной ячейке. Например, организация памяти 64Кх8 означает, что память имеет 64К (то есть 65536) ячеек и каждая ячейка — восьмиразрядная. А организация памяти 4М х 1 означает, что память имеет 4М (то есть 4194304) ячеек, причем каждая ячейка имеет всего один разряд. Общий объем памяти измеряется в байтах (килобайтах — Кбайт, мегабайтах — Мбайт, гигабайтах — Гбайт) или в битах (килобитах — Кбит, мегабитах — Мбит, гигабитах — Гбит).

В зависимости от способа занесения (записи) информации и от способа ее хранения, микросхемы памяти разделяются на следующие основные типы:

В общем случае любая микросхема памяти имеет следующие информационные выводы (рис. 11.1):

Мы в данной лекции не будем, конечно, изучать все возможные разновидности микросхем памяти, для этого не хватит целой книги. К тому же эта информация содержится в многочисленных справочниках. Микросхемы памяти выпускаются десятками фирм во всем мире, поэтому даже перечислить все их не слишком просто, не говоря уже о том, чтобы подробно рассматривать их особенности и параметры. Мы всего лишь рассмотрим различные схемы включения типичных микросхем памяти для решения наиболее распространенных задач, а также методы проектирования некоторых узлов и устройств на основе микросхем памяти. Именно это имеет непосредственное отношение к цифровой схемотехнике. И именно способы включения микросхем мало зависят от характерных особенностей той или иной микросхемы той или иной фирмы.

В данном разделе мы не будем говорить о флэш-памяти, так как это отдельная большая тема. Мы ограничимся только простейшими микросхемами ПЗУ и ППЗУ, информация в которые заносится раз и навсегда (на этапе изготовления или же самим пользователем). Мы также не будем рассматривать здесь особенности оборудования для программирования ППЗУ (так называемых программаторов ), принципы их построения и использования, — это отдельная большая тема. Мы будем считать, что нужная нам информация может быть записана в ПЗУ или ППЗУ, а когда, как, каким способом она будет записана, нам не слишком важно. Все эти допущения позволят нам сосредоточиться именно на схемотехнике узлов и устройств на основе ПЗУ и ППЗУ (для простоты будем называть их в дальнейшем просто ПЗУ ).

На рис. 11.2 представлены для примера несколько простейших и типичных микросхем постоянной памяти.

Источник

Классификация и программирование постоянной памяти (ПЗУ)

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — это основной блок памяти любой компьютерной системы вместе с ОЗУ, но в отличие от ОЗУ в ПЗУ двоичная информация хранится постоянно. Теперь эта информация, которая должна быть сохранена, предоставляется разработчиком и затем сохраняется в ПЗУ. После того, как оно сохранено, оно остается внутри устройства, даже когда питание выключается и снова включается.

Информация встраивается в ПЗУ в виде битов с помощью процесса, известного как программирование ПЗУ. Здесь программирование используется для ссылки на аппаратную процедуру, которая определяет биты, которые будут вставлены в аппаратную конфигурацию устройства. И это то, что делает ROM программируемым логическим устройством (PLD).

Программируемое логическое устройство

Программируемое логическое устройство (PLD) — это ИС (интегральная схема) с внутренними логическими элементами, соединенными через электронные тракты, которые ведут себя подобно плавким предохранителям. В исходном состоянии все предохранители не повреждены, но когда мы программируем эти устройства, мы сдуваем определенные предохранители вдоль путей, которые должны быть удалены для достижения конкретной конфигурации. И это то, что происходит в ПЗУ, ПЗУ состоит только из базовых логических вентилей, расположенных таким образом, что они хранят указанные биты.

Как правило, PLD может иметь от сотен до миллионов вентилей, соединенных между сотнями и тысячами внутренних путей. Чтобы показать внутреннюю логическую схему такого устройства, используется специальная символика, как показано ниже:

Первое изображение показывает традиционный способ представления входов в логический вентиль, а второй символ показывает специальный способ отображения входов в логический вентиль, называемый логическим символом массива, где каждая вертикальная линия представляет вход для логического вентиля.

Структура ПЗУ

Блок-схема ПЗУ приведена ниже.

Блочная структура

Внутренняя структура

Классификация ПЗУ

Использование — Они используются в сетевых операционных системах, серверных операционных системах, хранении шрифтов для лазерных принтеров, звуковых данных в электронных музыкальных инструментах.

Использование — у них есть несколько различных приложений, включая мобильные телефоны, игровые приставки, метки RFID, медицинские устройства и другую электронику.

Эта проблема была преодолена с помощью EPROM, так как, когда EPROM помещают под специальное ультрафиолетовое излучение на некоторое время, коротковолновое излучение возвращает EPROM в исходное состояние, которое затем можно соответствующим образом программировать. Опять же, для удаления контента используется PROM программатор или PROM Burner.

Использование — До появления EEPROM, некоторые микроконтроллеры, такие как некоторые версии Intel 8048, Freescale 68HC11 использовали EPROM для хранения своей программы.

Использование — используется для хранения BIOS системы компьютера.

Использование — многие современные ПК хранят свои BIOS в микросхеме флэш-памяти, называемой флэш-BIOS, и они также используются в модемах.

Программирование постоянной памяти (ПЗУ)

Чтобы понять, как запрограммировать ПЗУ, рассмотрим ПЗУ 4 x 4, что означает, что он имеет всего 4 адреса, по которым хранится информация, и каждый из этих адресов имеет 4-битную информацию, которая является постоянной и должна быть задана как вывод, когда мы получаем доступ к определенному адресу. Для программирования ПЗУ необходимо выполнить следующие шаги:

Итак, таблица истинности для спецификации ПЗУ 4 x 4 описана ниже:

Эта таблица истинности показывает, что в местоположении 00 контент, который должен быть сохранен, равен 0011, в местоположении 01 контент должен быть 1100 и т. Д., Так что всякий раз, когда конкретный адрес задается в качестве входного, выбирается контент по этому конкретному адресу. Поскольку с 2 входными битами возможны 4 входные комбинации, и каждая из этих комбинаций содержит 4-битную информацию, поэтому это ПЗУ представляет собой ПЗУ 4 × 4.

Таким образом, в этом случае для ПЗУ 4 x 4 используется декодер 2 x 4.
Ниже представлен декодер 2 x 4 —

Таблица истинности для декодера 2 x 4 выглядит следующим образом:

Когда оба входа равны 0, тогда только D равен 1, а остальные равны 0, когда вход равен 01, тогда только D высокий и тд. (Просто помните, что если входная комбинация декодера преобразуется в конкретное десятичное число d, то на выходной стороне терминал, который находится в позиции d + 1 сверху, будет равен 1, а остальные — 0).

Теперь, поскольку мы хотим, чтобы каждый адрес хранил 4 бита в ПЗУ 4 x 4, то есть будет 4 вентиля ИЛИ, причем каждый из 4 выходов декодера будет вводиться в каждый из 4 вентилей ИЛИ, выход которого будет вывод ПЗУ, следующим образом —

Знак креста на этом рисунке показывает, что связь между двумя линиями не повреждена. Теперь, поскольку имеется 4 вентиля ИЛИ и 4 выходные линии от декодера, итого имеется 16 пересечений, называемых точками пересечения.

Итак, чтобы запрограммировать ПЗУ, просто посмотрите на таблицу истинности, в которой указано ПЗУ, и разорвите (если требуется) соединение. Соединения для ПЗУ 4 x 4 в соответствии с таблицей истинности показаны ниже.

Помните, что знак креста используется для обозначения того, что соединение осталось нетронутым, и, если крест отсутствует, это означает, что соединение отсутствует.

На этом рисунке, поскольку, как видно из таблицы истинности, задающей ПЗУ, когда вход равен 00, выходной сигнал равен 0011, поэтому, как мы знаем из таблицы истинности декодера, этот вход 00 дает выходной сигнал такой, что только D равен 1, а остальные равны 0, поэтому, чтобы получить выход 0011 из логических элементов ИЛИ, соединения D с первыми двумя вентилями ИЛИ сдуло, чтобы получить выходы как 0, в то время как последние два вентиля ИЛИ выдают выход как 1, что и требуется.

Точно так же, когда вход равен 01, тогда выход должен быть 1100, а с входом 01 только в декодере D равен 1, а остальные равны 0, поэтому, чтобы получить желаемый результат, первые два вентиля ИЛИ не имеют связи с D в то время как последние два ИЛИ ворота разрушены. А в остальном тоже такая же процедура.

Таким образом, именно так запрограммировано ПЗУ, и, поскольку выход этих затворов будет оставаться постоянным каждый раз, то есть информация хранится в ПЗУ постоянно и не изменяется даже при включении и выключении.

Ссылка-

Пожалуйста, пишите комментарии, если вы обнаружите что-то неправильное, или вы хотите поделиться дополнительной информацией по обсуждаемой выше теме.

Источник

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ)

ПЗУ — это энергонезависимая память, в которой хранятся программы для микроконтроллеров и DSP. ПЗУ используются вместо винчестеров в смартфонах и бытовой технике. Записанная информация в нем сохраняется даже при выключении питания.

Очень часто в различных применениях требуется хранение информации, которая не изменяется в процессе эксплуатации устройства. Это такая информация как программы в микроконтроллерах, начальные загрузчики (BIOS) в компьютерах, таблицы коэффициентов цифровых фильтров в сигнальных процессорах, DDC и DUC, таблицы синусов и косинусов в NCO и DDS. Практически всегда эта информация не требуется одновременно, поэтому простейшие устройства для запоминания постоянной информации (ПЗУ) можно построить на мультиплексорах. Иногда в переводной литературе постоянные запоминающие устройства называются ROM (read only memory — память доступная только для чтения). Схема такого постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), построенная на мультиплексоре

В этой схеме построено постоянное запоминающее устройство на восемь одноразрядных ячеек. Запоминание конкретного бита в одноразрядную ячейку производится запайкой провода к источнику питания (запись единицы) или запайкой провода к корпусу (запись нуля). Для его подключения к системной шине используется сигнал чтения RD (Сокращение от английского слова read — чтение). Сигнал CS (chip select — выбор кристалла) тоже отключает выход схемы от систимной шины. Он используется для подключения дешифратора адреса компьютера или для увеличения количества ячеек. На принципиальных схемах постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) обозначается как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Обозначение постоянного запоминающего устройства на принципиальных схемах

Мы с вами получили одноразрядное ПЗУ. Однако обычно для записи двоичных кодов требуются многоразрядные ячейки памяти. Для того, чтобы увеличить разрядность ячейки памяти одноразрядные постоянные запоминающие устройства можно соединять параллельно (выходы и записанная информация естественно остаются независимыми). Схема параллельного соединения четырёх одноразрядных ПЗУ приведена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема многоразрядного ПЗУ (ROM)

В реальных микросхемах ПЗУ запись информации производится при помощи последней операции производства микросхемы — металлизации. Металлизация поверхности полупроводникового кристалла производится через маску, поэтому такие ПЗУ получили название масочных ПЗУ. Еще одно отличие реальных микросхем постоянных запоминающих устройств от упрощенной модели, приведенной выше — это использование кроме мультиплексора еще и демультиплексора. Такое решение позволяет превратить одномерную запоминающую структуру в двухмерную и, тем самым, существенно сократить объем схемы дешифратора, необходимого для работы схемы ПЗУ. Этот метод реализации схемы иллюстрируется следующим рисунком:

Рисунок 4. Схема масочного постоянного запоминающего устройства (ROM)

Рисунок 5. Условно-графическое обозначение масочного ПЗУ (ROM) на принципиальных схемах

Программирование масочного ПЗУ производится на заводе изготовителе, что очень неудобно для мелких и средних серий производства, не говоря уже о стадии разработки устройства. Естественно, что для крупносерийного производства масочные ПЗУ являются самым дешевым видом ПЗУ, и поэтому широко применяются в настоящее время. Для мелких и средних серий производства радиоаппаратуры были разработаны микросхемы, которые можно программировать в специальных устройствах — программаторах. В этих ПЗУ постоянное соединение проводников в запоминающей матрице заменяется плавкими перемычками, изготовленными из поликристаллического кремния. При производстве ПЗУ изготавливаются все перемычки, что эквивалентно записи во все ячейки памяти ПЗУ логических единиц. В процессе программирования ПЗУ на выводы питания и выходы микросхемы подаётся повышенное питание. При этом, если на выход ПЗУ подаётся напряжение питания (логическая единица), то через перемычку ток протекать не будет и перемычка останется неповрежденной. Если же на выход ПЗУ подать низкий уровень напряжения (присоединить к корпусу), то через перемычку запоминающей матрицы будет протекать ток, который испарит ее и при последующем считывании информации из этой ячейки ПЗУ будет считываться логический ноль.

Такие микросхемы называются программируемыми ПЗУ (ППЗУ) или PROM и изображаются на принципиальных схемах как показано на рисунке 6. В качестве примера ППЗУ можно назвать микросхемы 155РЕ3, 556РТ4, 556РТ8 и другие.

Рисунок 6. Условно-графическое обозначение программируемого постоянного запоминающего устройства (PROM) на принципиальных схемах

Программируемые ПЗУ оказались очень удобны при мелкосерийном и среднесерийном производстве. Однако при разработке радиоэлектронных устройств часто приходится менять записываемую в ПЗУ программу. ППЗУ при этом невозможно использовать повторно, поэтому раз записанное ПЗУ при ошибочной или промежуточной программе приходится выкидывать, что естественно повышает стоимость разработки аппаратуры. Для устранения этого недостатка был разработан еще один вид ПЗУ, который мог бы стираться и программироваться заново.

ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием строится на основе запоминающей матрицы построенной на ячейках памяти, внутреннее устройство которой приведено на следующем рисунке:

Рисунок 7. Запоминающая ячейка ПЗУ с ультрафиолетовым и электрическим стиранием

Ячейка представляет собой МОП транзистор, в котором затвор выполняется из поликристаллического кремния. Затем в процессе изготовления микросхемы этот затвор окисляется и в результате он будет окружен оксидом кремния — диэлектриком с прекрасными изолирующими свойствами. В описанной ячейке при полностью стертом ПЗУ, заряда в плавающем затворе нет, и поэтому транзистор ток не проводит. При программировании ПЗУ, на второй затвор, находящийся над плавающим затвором, подаётся высокое напряжение и в плавающий затвор за счет туннельного эффекта индуцируются заряды. После снятия программирующего напряжения индуцированный заряд остаётся на плавающем затворе, и, следовательно, транзистор остаётся в проводящем состоянии. Заряд на плавающем затворе подобной ячейки может храниться десятки лет.

Структурная схема описанного постоянного запоминающего устройства не отличается от описанного ранее масочного ПЗУ. Единственное отличие — вместо плавкой перемычки используется описанная выше ячейка. Такой вид ПЗУ называется репрограммируемыми постоянными запоминающими устройствами (РПЗУ) или EPROM. В РПЗУ стирание ранее записанной информации осуществляется ультрафиолетовым излучением. Для того, чтобы этот свет мог беспрепятственно проходить к полупроводниковому кристаллу, в корпус микросхемы ПЗУ встраивается окошко из кварцевого стекла.

Рисунок 8. Внешний вид стираемого постоянного запоминающего устройства (EPROM)

Количество циклов записи-стирания микросхем EPROM находится в диапазоне от 10 до 100 раз, после чего микросхема РПЗУ выходит из строя. Это связано с разрушающим воздействием ультрафиолетового излучения на оксид кремния. В качестве примера микросхем EPROM можно назвать микросхемы 573 серии российского производства, микросхемы серий 27сXXX зарубежного производства. В РПЗУ чаще всего хранятся программы BIOS универсальных компьютеров. РПЗУ изображаются на принципиальных схемах как показано на рисунке 8.

Рисунок 9. Условно-графическое обозначение РПЗУ (EPROM)

Репрограммируемые ПЗУ достаточно длительное время применялись в компьютерах для хранения BIOS. Их содержимое называется прошивкой микросхемы. В настоящее время они в основном вытеснены микросхемами FLASH памяти. Ряд комплектующих компьютера, такие как видеокарты, звуковые карты, дополнительные порты тоже комплектуются микросхемами EPROM памяти.

Дата последнего обновления файла 25.10.2021

Понравился материал? Поделись с друзьями!

Источник

Постоянная память

В общем случае ПЗУ можно рассматривать как преобразователь входного кода (кода адреса) в выходной код (код данных) по произвольному закону, задаваемому разработчиком. Это позволяет не только преобразовывать друг в друга различные стандартные коды, но и выполнять множество других функций, например, использовать ПЗУ как простейший табличный вычислитель. Для этого нужно на адресные разряды ПЗУ подать код входного числа (аргумента), а на выходах разрядов данных получить код выходного числа (функции). Такой табличный вычислитель имеет очень высокое быстродействие по сравнению с другими типами вычислителей (время вычисления функции равно задержке выборки адреса ПЗУ ).

В качестве простейшего примера рассмотрим вычислитель для возведения в квадрат 4-разрядного двоичного числа (рис. 11.8). Вычислитель выполнен на микросхеме ПЗУ типа РЕ3, у которого использованы четыре разряда адреса и восемь разрядов данных. Он позволяет получать двоичные коды квадратов любых чисел в диапазоне от 0 (или в двоичном коде 0000, в 16-ричном коде 0) до 15 (или в двоичном коде 1111, в 16-ричном коде F), которые принимают значения от 0 (или в двоичном коде 00000000, в 16-ричном — 00) до 225 (или в двоичном коде 11100001, в 16-ричном — E1).

Карта прошивки ПЗУ вычислителя квадратов (табл. 11.3) будет очень проста: код данных в каждой ячейке равен квадрату кода адреса этой ячейки. Используется всего 16 ячеек памяти, содержимое остальных 16 ячеек не имеет значения (что обозначено в таблице ХХ).

Таблица 11.3. Карта прошивки ПЗУ-вычислителя квадратов

Адрес	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	A	B	C	D	E	F
00	00	01	04	09	10	19	24	31	40	51	64	79	90	A9	C4	E1
10	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX

На такой же точно схеме (рис. 11.8) можно сделать и вычислитель квадратов в двоично-десятичном коде. В этом случае будет использовано всего лишь десять ячеек памяти с адресами от 0 до 9, а в ячейках будут записаны их квадраты от 0 до 81.

Недостаток любого табличного вычислителя на ПЗУ — это необходимость увеличения вдвое требуемого объема памяти при увеличении разрядности входного числа на единицу. Например, при 8-разрядных входных числах требуется ПЗУ с количеством ячеек 256, при 16-разрядных входных числах — ПЗУ с количеством ячеек 64К, а при 32-разрядных входных числах — ПЗУ с количеством ячеек 4Г. Такие большие объемы очень трудно реализовать на серийно выпускаемых микросхемах. Поэтому табличные вычислители на ПЗУ обычно строятся только для разрядности входных чисел не более 16.

Одно из наиболее распространенных применений ПЗУ как преобразователя кодов — это построение на их основе всевозможных индикаторов, отображающих на экране буквы и цифры. ПЗУ в данном случае переводит код (номер) буквы или цифры в ее изображение. Конечно, в данном случае заменить ПЗУ комбинационной схемой совершенно невозможно, так как букв и цифр очень много, а их изображения очень разнообразны.

Простейший пример данного применения ПЗУ — это управление знаковым семисегментным индикатором, знакомым всем по калькуляторам, кассовым аппаратам, электронным часам, весам и т.д. В семисегментных индикаторах изображение всех цифр от 0 до 9 строится всего из семи сегментов (отрезков линий) (рис. 11.9).

Чтобы отобразить в виде цифры 4-разрядный двоичный код, надо этот код преобразовать в 7-разрядный код, каждому разряду которого будет соответствовать один сегмент индикатора. То есть коду 0000 должно соответствовать изображение нуля (6 сегментов, расположенных по периметру), а коду 0001 — изображение единицы (два правых вертикальных сегмента). Для повышения универсальности индикатора удобно дополнить десять цифр еще и шестью буквами, использующимися в 16-ричном коде (A, B, C, D, E, F). Семь сегментов индикатора позволяют сделать и это, правда, изображения букв получаются не слишком качественными.

Таблица 11.4. Карта прошивки ПЗУ для дешифратора знакового индикатора

Адрес	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	A	B	C	D	E	F
00	40	79	24	30	19	12	02	78	00	10	08	03	46	21	06	0E
10	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX	XX

ПЗУ типа РЕ3, используемое в качестве дешифратора индикатора, имеет 4 входа и 7 выходов (старший разряд адреса и старший разряд данных не используются). Карта прошивки ПЗУ приведена в табл. 11.4. Нулевой сигнал на каждом из выходов данных ПЗУ зажигает соответствующий ему сегмент.

ПЗУ позволяют также формировать и более сложные изображения букв и цифр — матричные. Такие изображения используются, например, в табло типа «бегущая строка», на экранах мониторов, в больших рекламных табло. Каждая буква, цифра, другой знак располагается в данном случае на прямоугольной матрице, называемой знакоместом и состоящей из нескольких строк и нескольких столбцов точечных элементов изображения, которые могут зажигаться независимо друг от друга. Чем больше строк и столбцов в знакоместе, тем более качественное изображение букв и цифр можно получить. Минимально возможный размер знакоместа — 5 столбцов на 7 строк, то есть всего 35 элементов изображения.

ПЗУ в данном случае содержит в себе информацию об изображениях всех возможных букв и цифр (обычно этот набор включает в себя 256 символов). Но выходной код ПЗУ имеет мало разрядов, поэтому каждый такой код, соответствующий одному адресу, представляет собой информацию об изображении не целого символа, а только одной его строки (или столбца). Информация о целом символе занимает в ПЗУ столько ячеек, сколько в изображении символа имеется столбцов (или строк). Пример матричного знакогенератора на ПЗУ приведен на рис. 11.10.

Составление карты прошивки такого ПЗУ непросто, оно обычно производится с помощью специальных программ на компьютере. Но принцип составления прост. Например, если активному (зажженному) элементу изображения соответствует единичный сигнал, то для нулевой строки символа «М», показанного на рисунке, в ПЗУ надо записать 10000010, для первой строки — код 11000110, для второй — код 10101010, для третьей — 10010010 и т.д.

Источник