ПЗУ с масочным программированием (ПЗУ)

ПЗУ с масочным программированием, или просто ПЗУ, характеризуется в несколько раз большей плотностью компоновки, чем статические ЗУПВ. Например, на площади, занимаемой статическими ЗУПВемкостью 16К, можно легко разместить ПЗУ емкостью 160К. По сравнению с динамическими ЗУПВПЗУ характеризуется в 2-3 раза большей плотностью упаковки, кроме того, ПЗУ проще в изготовлении, поскольку в них, как это будет показано ниже, используется более простой принцип хранения информации. Таким образом, при массовомпроизводстве ПЗУ оказываются значительно дешевле ЗУПВ(стоимость ПЗУ в расчёте на 1 бит в 4-8 раз меньше, чем для ЗУПВ). Если машинная программа полностью отлажена и не потребует изменений на стадии выполнения, использовать для её хранения ЗУПВ не имеет смысла. Программы или микропрограммы, хранящиеся в ПЗУ, занимают меньше места и обходятся дешевле (т.е. как программно-аппаратное обеспечение). В тех случаях, когда программы должны занимать минимальное пространство (как, например, в терминальном оборудовании и в микрокалькуляторах), для хранения неизменяемой части программ целесообразно использовать ПЗУ.

Другое преимущество использования ПЗУ в качестве носителя программного обеспечения заключается в том, что корпус ПЗУ с записанным программным обеспечением, монтируется в микрокалькуляторе или ЭВМ посредством металлических контактов или выводов без использования каких-либо электромеханических устройств. Если же носителем программного обеспечения является ЗУПВ, то программы перед использованием необходимо загрузить в память, что выполняется обычно с помощью электромеханических устройств, например, устройства считывания с МЛ, оптического диска, флэш-памяти и др. Это оборудование требует обслуживания и поэтому ненадёжно и дорого.

ПЗУ используется не только для хранения простого неизменяемого программного обеспечения, но и во многих других случаях.

На рис. 6.23 представлено ПЗУ на диодах, в котором используется схемы на биполярных транзисторах (ТТЛ или ЭCЛ).ПЗУ содержит два дешифратора ДШ, при этом часть кода поступает на один ДШ, а часть – на другой. Первым ДШ выбирается одна из горизонтальных линий, на которой, таким образом, возникает положительное напряжение, в то время как напряжение на всех остальных линиях равно нулю. Положительное напряжение с выбранной горизонтальной линии поступает только на те вертикальные линии, которые связаны с ней диодами (у некоторых диодов соединения с линиями отсутствуют). Второй ДШ разрешает прохождение выходного сигнала одного из усилителей считывания на выход ЗУ. В результате из ПЗУ считывается один бит информации.

В отличие от ПЗУ на рис. 6.23, которое является одноразрядным, ПЗУ на рисунке 6.24, имеющее только один ДШ, относится к многоразрядным, поскольку на его выходах появляются одновременно все разряды слова.

Входы выбора кристалла (или разрешения кристалла) служат для запрета происхождения выходных сигналов кристалла ПЗУ (если на входе выбора действует сигнал 0), или разрешения прохождения выходных сигналов (если на входе выбора уровень 1).

Рисунок 6.23 – ПЗУ с двухкоординатной выборкой на полупроводниковых диодах

Рисунок 6.24 – ПЗУ с пословной выборкой на МОП-транзисторах

В настоящее время ПЗУ на биполярных транзисторах обладают временем выборки 20-50 нс и более, в то время как ПЗУ на МОП-транзисторах обеспечивают время выборки 200-500 нс. С увеличением емкости ЗУ время выборки увеличивается. Ожидается выпуск ПЗУ на МОП-транзисторах емкостью 64К с временем выборки 100 нс и ЭСЛ-ПЗУёмкостью 1К с временем выборки 10 нс.

Программируемые ПЗУ (ППЗУ)

При производстве небольших партий ПЗУ изготовление по заказу потребителя даже одной маски может оказаться слишком дорогостоящим, а время выполнения заказа слишком большим. Поэтому многие предприятия выпускают ПЗУ, программируемые пользователем. В ПЗУ этого типа потребитель может сам записать требуемую ему информацию. Существует много видов ПЗУ, программируемых пользователем. ПЗУ, в которое информацию можно записать только однократно (навсегда), называется программируемым ПЗУ (ППЗУ).

Схемы ЗЭ ППЗУ представлены на рис. 6.25а, б.

Рисунок 6.25 – Запоминающие элементы ПЗУ, программируемого пользователем

На каждом пересечении адресных линий с разрядными имеются последовательно соединённые БТ и плавкая перемычка, либо диод и плавкая перемычка. Для записи информации в ППЗУ пользователь должен «пережечь» определённые перемычки путём пропускания через них тока достаточной величины. Кристаллы ППЗУ обычно содержат специальные электронные схемы для формирования пережигающих токов, что увеличивает их площадь на 40-50%.

В ранних серийно выпускаемых ППЗУ плавкие перемычки выполнялись из нихрома. Как выяснилось, пережженные нихромовые перемычки имеют тенденцию к постепенному самовосстановлению. Дело в том, что расплавление нихрома происходит без кислорода под защитным слоем, и расплавленный порошок нихрома постепенно кристаллизуется, что и приводит в конце концов к восстановлению перемычки.

Чтобы избавиться от самовосстановления перемычек, они изготавливаются, например, из поликремния, сплава титана с вольфрамом, из силицида платины и т.д.