Память на магнитном барабане

Содержание.

Аннотация.

История развития ПЗУ.

Классификация.

По типу исполнения.

По разновидностям микросхем ПЗУ.

По технологии изготовления кристалла.

А) PROM.

Б) EPROM.

В) EEPROM.

По виду доступа.

А) С параллельным доступом.

Б) С последовательным доступом.

По способу программирования микросхем.

А) Непрограммируемые ПЗУ.

Б) ПЗУ, программируемые только с помощью специального устройства.

В) Внутрисхемно (пере)программируемые ПЗУ.

Применение.

Аннотация.

Память-это один из самых важных элементов персонального компьютера (ПК). Все ПК используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю (различные накопители). Однако в моей работе речь пойдет только о постоянной памяти. В современном мире существует большое количество энергозависимых и энергонезависимых ПЗУ. Начиная от различных вариантов памяти ROM, заканчивая флэш памятью и съемными энергонезависимыми жесткими дисками. В своей работе я попытаюсь ответить на такие вопросы как: “Откуда идет история развития ПЗУ?”, “Какие виды ПЗУ, способы записи и считывания с них информации существует?” и “Где и в чем находят свое применение ПЗУ?”.

История развития ПЗУ.

Постоянные запоминающие устройства стали находить применение в технике задолго до появления ЭВМ и электронных приборов. В частности, одним из первых типов ПЗУ был кулачковый валик, применявшийся в шарманках, музыкальных шкатулках, часах с боем иперфокарты, использовавшихся для программирования ткацких станков и других промышленных механизмов.

С развитием электронной техники и ЭВМ возникла необходимость в быстродействующих ПЗУ. В эпоху вакуумной электроники находили применение ПЗУ на основе потенциалоскопов, моноскопов, лучевых ламп. В ЭВМ на базе транзисторов в качестве ПЗУ небольшой ёмкости широко использовались штепсельные матрицы. При необходимости хранения больших объёмов данных (для ЭВМ первых поколений — несколько десятков килобайт) применялись ПЗУ на базе ферритовых колец (не следует путать их с похожими типами ОЗУ). Именно от этих типов ПЗУ и берет свое начало термин «прошивка» — логическое состояние ячейки задавалось направлением навивки провода, охватывающего кольцо. Поскольку тонкий провод требовалось протягивать через цепочку ферритовых колец для выполнения этой операции применялись металлические иглы, аналогичные швейным. Да и сама операция наполнения ПЗУ информацией напоминала процесс шитья. Далее я приведу несколько примеров ПЗУ начиная от начала их истории до сегодняшних дней.

Перфокарты.

До появления магнитной и электронной памяти инженеры использовали перфокарты. С конца XVIII в. до конца XIX в. перфокарты и перфорированные ленты использовались для программирования ткацких станков и других промышленных механизмов.

Память на магнитном барабане.

Память на магнитном барабане (Изображение от IBM)

Энергонезависимая память широко применялась в ранних компьютерах. Память на магнитном барабане состоит из вращающегося цилиндра, обернутого лентами из ферромагнитного материала. Вокруг него расположен ряд неподвижных записывающих и считывающих головок, по одной на каждую ленту. В некотором смысле это 3D-аналог вращающегося жесткого диска. Технология была недорогой и обеспечивала существенный скачок в емкости и скорости.

Память на магнитном барабане стала причиной успеха суперкомпьютера IBM 650, выпущенного в 1953 г. Барабан длиной 16 дюймов и диаметром 4 дюйма вращался с частотой 750 кГц и мог хранить 8,5 кбайт данных. Для осуществления доступа к данным система ожидает, пока они не подойдут к головке. Возникающая задержка может быть использована эффективно – код записывался так, чтобы инструкции, осуществляющие обращение к памяти, вызывались через интервалы времени, равные времени ожидания команды. В результате, когда барабан переставал вращаться и возвращался к биту данных, операция была закончена и процессор был готов записать результат.

Maгнитная память.

Магнитная память.

Магнитная память доминировала в вычислительной технике до появления полупроводниковой памяти, примерно с середины 50-х до середины 70-х гг. Она состоит из стека двумерных массивов из ферритовых тороидов, которые независимо переключались между двумя магнитными состояниями под действием приложенного поля напряженностью H_s. Для выбора бита по соответствующим проводам Х и Y пускался ток A_s/2. Каждый провод создавал поле H_s/2. Таким образом, только на бит, лежащий на пересечении этих проводов, действовало магнитное поле с напряженностью, достаточной для переключения магнитного состояния тороида.

Память на магнитных сердечниках содержит еще два провода: выбранный и запретный. Чтобы считать данные, пропускался ток по всему массиву проводов Х и Y, устанавливая все биты 0. Поскольку те, что были в состоянии 1, переключались, переменное магнитное поле вызывало всплеск тока в выбранном проводе.

Для уменьшения задержки, упрощения схемы запуска и увеличения емкости несколько двумерных массивов стали наслаивать так, чтобы первый бит слова был сверху, второй – на втором слое и т.д. Провода X и Y проходили на всех уровнях. На каждом слое имелся отдельный массив запретных проводов, гарантирующий независимость операций чтения и записи, которые производятся в каждом бите слова.

4) Магнитно-электронные запоминающие устройства.

Магнитно-электронные запоминающие устройства — электронные устройства, в которых используются электромагнитные процессы на доменном уровне. Для создания доменов применяют тонкие магнитные пленки толщиной до 10 мкм, напыляемые на подложку из немагнитного материала. При отсутствии внешнего магнитного поля в пленке существуют полосовые домены произвольной формы. Если подложку поместить во внешнее магнитное поле, то произойдет смещение доменных стенок.

Домены можно использовать в качестве элементов памяти запоминающих устройств. Такие элементы называют цилиндрическими магнитными доменами (ЦМД). В запоминающих устройствах создают 8 или 16 расположенных генераторов доменов, образующих регистр для записи 8 и 16 разрядных чисел. Вследствие малого диаметра доменов, плотность записи информации достигает 10000-100000 бит/мм.

Запоминающие устройства на цилиндрических магнитных доменах значительно превышают показатели электромеханических устройств (магнитных лент, дисков, барабанов) по надежности, быстродействию, объемам, отличаясь малой массой и габаритами, потребляя значительно меньше электроэнергии.

ЦМД-память, сделанная в СССР.

Флэш-память.

Флэш-память (англ. flash memory) — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств хранения информации.

Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объёму, скорости работы и низкому энергопотреблению, флэш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. Серьёзным недостатком данной технологии является ограниченный срок эксплуатации носителей, а также чувствительность к электростатическому разряду.

USB-флэш-накопитель.

Классификация.

По типу исполнения.

1) Массив данных совмещён с устройством выборки (считывающим устройством), в этом случае массив данных часто в разговоре называется «прошивка»:

А) микросхема ПЗУ;

Б) Один из внутренних ресурсов однокристальной микро ЭВМ (микроконтроллера), как правило FlashROM.

Массив данных существует самостоятельно:

А) Компакт-диск;

Б) перфокарта;

В) перфолента;

Г) Штрих-коды;

Д) монтажные «1» и монтажные «0».