Энергонезависимая память, в которой содержится система BIOS в современных компьютерах, обычно представлена в виде Flash-памяти. Эта память сохраняет данные даже при отключении питания, обеспечивая доступ к необходимым настройкам и системной информации при включении устройства.
Современные BIOS, которые часто заменяются более продвинутыми UEFI, позволяют более быстро загружать операционную систему и предлагают дополнительные функции, такие как поддержка больших дисков и улучшенные интерфейсы, при этом полагаясь на надежность и стабильность работы energozavisimoy flash-памяти.
Энергонезависимая память CMOS
В широком понимании под энергонезависимой памятью подразумевается любое устройство или часть устройства в ПК, способные сохранять информацию независимо от наличия электропитания.
К энергонезависимой памяти также можно отнести энергозависимую память, которая получает внешнее питание, например, от батарейки или аккумулятора. В качестве примера можно привести часы на системной плате компьютера и память, отвечающую за сохранение настроек $BIOS$, которые питаются от батарейки, установленной на плате.
Память $CMOS$ ($Complementary Metal Oxide Semiconductor$) или КМОП (Комплементарные Металло-Оксидные Полупроводники) отличается средними показателями быстродействия и низким уровнем энергопотребления, что позволяет ей сохранять информацию на продолжительный срок.
Рисунок 1. Образец CMOS-памяти
Назначение энергонезависимой памяти CMOS
Микропрограммы в $BIOS$ извлекают информацию о компонентах ПК из чипа $BIOS$, затем они инициируют доступ к жесткому или флеш-диску и передают управление программам, которые сохранены на этих носителях.
Набор микропрограмм, которые составляют $BIOS$, хранятся в постоянной памяти ПК, которая располагается на системной плате. Параметры $BIOS$ зашиты компанией-разработчиком, но пользователи при надобности могут вносить необходимые изменения в эти параметры. Для этого служит связанная с $BIOS CMOS$-память, которая хранит настройки системы, в частности, вводимые пользователем через программу $BIOS Setup.$ Общий объем $CMOS$-памяти составляет всего $256$ байт.
Пример 1
Производители $BIOS$ не могут иметь информации о характеристиках жестких или гибких дисков, установленных на конкретном компьютере. Для корректной работы с таким оборудованием программное обеспечение, входящее в состав $BIOS$, должно знать, где искать необходимые параметры. Однако по известным причинам их нельзя сохранять ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).
«Энергонезависимая память CMOS»
Помощь специалиста по этой теме
Решение задач с помощью ИИ за 2 минуты
Найди выход из своей ситуации среди 1 000 решений
Для сохранения таких данных применяется энергонезависимая $CMOS$-память. Она отличается от оперативной памяти тем, что информация в ней сохраняется даже после отключения компьютера, а от постоянной памяти (ПЗУ) – возможностью самостоятельно записывать и изменять данные в зависимости от используемого оборудования. Микросхема $CMOS$-памяти получает питание от встроенной на материнской плате батарейки. Энергии, которой хватает на длительное время, достаточно, чтобы микросхема сохраняла информацию даже в случае, если компьютер не будет включаться в течение нескольких лет.
Рисунок 2. Расположение батарейки CMOS-памяти
Микросхема $CMOS$ служит для сохранения данных о настройках, структуре аппаратного обеспечения ПК и его характеристиках, включая сведения о жестких дисках, центральном процессоре, типе графического адаптера, наличии сопроцессора, а также информацию о режимах работы и данных, необходимых для запуска ПК (например, последовательность загрузки). В $CMOS$-памяти также находятся электронные часы, отображающие текущую дату и время.
Информация в $CMOS$-памяти обновляется с помощью специальной утилиты $SETUP$, которая располагается в $BIOS$. Способность ПК точно отслеживать время и дату (даже при отключенном питании) также связана с тем, что данные системных часов постоянно сохраняются (и обновляются) в $CMOS$.
История технологии $CMOS$
Технология $CMOS$ известна давно. Память типа $CMOS RAM$ впервые была разработана в $1963$ г. в то время она была дорогой, но имела немало преимуществ. Не смотря на то, что у такой памяти ниже быстродействие, чем у обычной оперативной памяти, но для ее работы нужно меньше электроэнергии и она выделяет меньше тепловой энергии во время работы.
Хранение данных $BIOS$ не требует высокой скорости работы, но предпочтительно, чтобы затраты энергии при этом были минимальными. В этой связи память $CMOS$ является наилучшим вариантом.
Со времени открытия технологии $СМОS$ она была значительно усовершенствована. В современных ПК микросхемы $CMOS RAM$ применяются в большинстве элементов, даже в самом ЦП. Более того, технология $CMOS$ используется не только в ПК. Микросхемы, изготовленные по технологии $CMOS$, широко применяются не только в ПК, но и в фоточувствительных элементах (матрицах) сканеров и цифровых фотоаппаратов.
Обслуживание CMOS
$CMOS$-память является небольшой, но крайне важной частью системы $BIOS$, от надежной работы которой зависит стабильность функционирования всего компьютера.
Хотя $CMOS$-память требует минимального количества энергии, она все равно нуждается в питании. Для обеспечения работы памяти $BIOS$ в моменты, когда ПК отключен от сети, используется специальная литиевая батарея. Срок службы батарейки обычно составляет несколько лет, но в конечном итоге она разряжается, и её нужно заменить.
При возникновении необходимости ее замены во время выполнения программы $POST$ появляется сообщение $«CMOS Battery State Low»$ или $«CMOS Checksum Error».$ Первыми признаками неоходимости замены батарейки может быть остановка внутренних часов-календаря, сбой системного времени или потеря установок $SETUP$ при выключении ПК.
На устаревших материнских платах батарейка, напоминающая синий бочонок, была припаяна к самой плате.
Существуют внешние батарейки для ПК, которые помещены в пластмассовые корпуса с проводами подключения. Этот корпус с помощью «липучки» закрепляют в удобном месте.
Примечание 1
Литиевые аккумуляторы запрещено подзаряжать, так как это может привести к их взрыву и повреждению внутренних компонентов компьютера.
На современных системных платах чаще применяется батарейка в форме таблетки в специальном держателе (рис. 3), которая легко заменяется.
Иллюстрация 3. Элемент питания CMOS-накопителя
Замечание 2
Существуют ситуации, когда необходимо сбросить $CMOS$-память, минуя программу $BIOS$. Это может произойти, если, к примеру, забыли пароль для доступа к компьютеру или к самой программе $BIOS$. Для сброса $CMOS$ на большинстве систем используется специальная перемычка, которая, как правило, находится рядом с круглой литиевой батареей. Тем не менее, рекомендуется заранее ознакомиться с документацией к материнской плате.
Обычно достаточно при отключенном компьютере на несколько минут изменить положение перемычки (см. рис. 4в).
Рисунок 4. Варианты подключения и обнуление CMOS: а – работа от внутренней батарейки, б – подключение внешней батарейки, в – обнуление CMOS
В некоторых случаях для сброса пароля используется специальный переключатель (джампер). В таких ситуациях нужно изменить его положение, затем включить компьютер – только после этого произойдет сброс пароля, и переключатель следует вернуть в первоначальное положение.
Не стоит забывать, что при обнулении памяти $CMOS$ данные, хранящиеся в ней, будут утеряны. Поэтому могут стать неработоспособными лицензионные программы, установленные на ПК, которые привязывают свою лицензию к ключу, хранящемуся в $CMOS$-памяти.
С целью предотвращения подобных проблем после установки защищенных приложений применяется специальное ПО, позволяющее сохранять содержимое $CMOS$ в отдельный файл.
Память компьютера: виды, классификация, предназначение
Каждый актуальный компьютер включает в себя определенные компоненты. Это относится как к настольным ПК, так и к ноутбукам. Для обработки данных устройствам необходима память, которая представлена в различных вариантах.
Сегодня предстоит поближе познакомиться с памятью компьютера. Необходимо выяснить, что это вообще такое, какой она бывает. Вниманию будут представлены ключевые особенности каждого вида памяти ПК.
Представленные ниже данные предназначены для широкой аудитории. Они будут полезны как специалистам в области информационных технологий, так и обычным пользователям компьютеров. С помощью этой информации можно выяснить, какие типы памяти существуют и какие именно функции они выполняют в современных устройствах.
Память компьютера – это…
Память – разностороннее понятие. Оно встречается как в обыденной жизни, так и в информационных технологиях. Человек с помощью нее запоминает разнообразные образы, сохраняет знания, навыки, умения и события собственной жизни. Все то, что он может вспомнить с течением времени. Для человека рассматриваемый элемент – хранилище всех мгновений жизни, событий, навыков и знаний.
В области информационных технологий, помимо долговременного хранения данных, данный компонент Выполняет функцию временного хранилища и поставщика информации. По сути, это аналогично тому, как работает человеческая память. Оперативная память ПК или ноутбука считается поставщиком данных и местом хранения, обеспечивая высокую скорость работы устройства.
В результате всего этого компьютерная память делится на разные категории. Каждый из этих типов решает свои специфические задачи, однако не обязательно занимается сохранением данных или их хранением.
Разновидности
Понятие памяти компьютера в общих чертах изучено. Это некоторое хранилище и поставщик данных. Существуют разные виды рассматриваемого компонента. В глобальном смысле он может быть:
Во время использования компьютера пользователю необходимо иметь дело с обоими типами. Они могут проявляться через разные устройства и выполняют различные роли в системе.
Внешняя память
У компьютера есть внешняя память. Это любое приспособление, на котором допускается хранение данных и их перенос на другое цифровое устройство. Информация может быть записана, изменена или удалена вовсе.
Основная функция данного компонента заключается в сохранении как постоянных, так и временных документов. Он обеспечивает хранение информации даже при отключении питания ноутбука или компьютера. Этот компонент не зависит от электропитания.
К внешним средствам хранения можно отнести:
- жесткие диски (включая как HDD, так и SSD);
- карты памяти;
- дискеты (гибкие диски, которые уже не используются в современных устройствах);
- DVD и CD диски;
- флеш-накопители.
Жесткий диск (или винчестер) может быть внутренним – в корпусе системного блока, а Внешним – подключаемым через USB-порт. Его объем составляет от 100 Мб до нескольких терабайт. На жестком диске хранится операционная система, без которой компьютер или ноутбук представят собой кучу железок. Вся пользовательская информация, а Временные файлы, получаемые в процессе работы операционной системы, приложений, задач и Интернета, будет храниться здесь.
HDD представляет собой «традиционные» жесткие диски. Они стоят дешевле, но имеют более низкую скорость работы. В отличие от этого, SDD отличается высокой производительностью, но и ценой. Поэтому в современных ПК чаще используют именно второй тип накопителей.
Флеш-карты, CD и DVD, а также дискеты – это небольшие «гаджеты» для хранения данных. Они или вставляются в CD/DVD-ROM, или в USB-порты. Для дискет в компьютерах раньше тоже был отдельный ROM. К хранению материалов непосредственно на ноутбуке или ПК такие гаджеты не имеют никакого отношения.
Внутренняя память
Каждый компьютер оснащен внутренней памятью, которая играет ключевую роль в функционировании и быстродействии устройства. Данные в этой памяти могут храниться как на постоянной, так и на временной основе. Она делится на несколько категорий:
- постоянная память (ПЗУ или постоянное запоминающее устройство);
- оперативная память (ОЗУ);
- кэш-память.
Каждый из упомянутых типов памяти обладает уникальными характеристиками, функциями и целями. Вместе они обеспечивают устойчивую и безошибочную работу компьютеров и ноутбуков.
ПЗУ
Постоянное запоминающее устройство – это ROM. Оно хранит информацию, записанную в нее производителем еще во время или после его изготовления. Удалить соответствующие сведения обычному человеку не получится. Это делается только ультрафиолетовым излучением высокой интенсивности или при помощи полевой электронной эмиссии.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) позволяет вносить незначительные изменения в BIOS, за что отвечает системный администратор. Основная функция ПЗУ заключается в долговременном сохранении настроек и параметров устройства.
ПЗУ представлена небольшими микросхемами, ножки которых вставляются в специальные гнезда на материнской плате. Питается она от батарейки, вставленной в компьютер. Это энергонезависимая память.
Оперативная память
Оперативная память обозначается как RAM. Это тип временной памяти, который содержит информацию, нужную процессору в текущий момент времени. В процессе работы компьютера или ноутбука ОЗУ сохраняет системные файлы и данные, которые будут стерты при перезагрузке или отключении устройства. Файлы программ и приложений хранятся только в течение их активной работы.
После завершения их работы – данные удаляются.
Отсутствие внешнего электроснабжения приводит к перезагрузке ПК, а также к потере информации в оперативной памяти. Данный вид выступает энергозависимым компонентом.
Объем оперативной памяти варьируется от 2 ГБ до 256 ГБ. Современные достижения в технологиях сделали возможным дальнейшее увеличение данного показателя, однако в обычных «домашних» устройствах подобные размеры не наблюдаются. ОЗУ – это память, обеспечивающая высокую скорость работы компьютера. Ее производительность превышает таковую любой внешней памяти или постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), и сравнима лишь со скоростью процессора.
Процессор с ОЗУ переносит информацию в свой кэш, подкачивая в оперативную память следующую предположительно необходимую информацию. Этот прием значительно сокращает время информационного обмена.
Оперативная память представлена в виде узких модулей. Их устанавливают в специальные разъемы на материнской плате. Процесс замены оперативной памяти можно выполнить самостоятельно.
Для освобождения оперативной памяти можно выполнить следующие действия:
- Закрыть все приложения, которые не используются в данный момент.
- В настройках автозагрузки отключить автоматическое запускае любых программ и браузеров, за исключением системных. После этого необходимо перезапустить компьютер.
Но есть еще один тип внутренней памяти ПК. С ним пользователь взаимодействует неочевидно.
Кэш-память
Кэш представляет собой быстрое хранилище временных или часто запрашиваемых файлов, что позволяет к ним оперативно получать доступ. В него могут сохраняться приложения, документы, видео или изображения. Процесс, благодаря которому это происходит, называется кэшированием. Он может быть:
- аппаратным;
- программным.
Аппаратная кэш-память – память системы. Она расположена прямо на жестком диске, графическом ускорителе и процессоре. Предугадывает, какие сведения и команды потребуются пользователю для дальнейшей работы. Заранее загружает в свои ячейки из оперативной памяти соответствующую информацию, помещая туда новую порцию предполагаемых материалов. Она является энергозависимой.
Кэш-программа — это каталоги, находящиеся на диске «C». В этих папках приложения хранят свои файлы для оперативного доступа. Каждое приложение использует свои собственные директории, находящиеся в скрытых системных папках. В качестве примера можно привести кэш-память веб-браузеров.
Желаете овладеть актуальной IT-специальностью? На платформе Otus представлен широкий выбор курсов по популярным направлениям в IT!
Энергонезависимая память
Информация, хранимая в энергонезависимой памяти, обычно является ключевой для функционирования персонального компьютера (РС), поэтому весьма существенна забота о ее сохранности и предотвращении несанкционированного изменения.
Память, не требующая питания для хранения, в основном используется для сохранения неизменной (или редко подвергаемой изменениям) информации, такой как системное ПО (BIOS), таблицы (например, генераторы символов для видеокарт) и конфигурационные данные устройств (ESCD, EEPROM для адаптеров).
Нежелательное (ошибочное или под действием вируса) изменение содержимого становится возможным при использовании для хранения BIOS флэш памяти, программируемой в целевом устройстве (на системной плате РС). Важными параметрами энергонезависимой памяти является время хранения и устойчивость к электромагнитным воздействиям, а для перепрограммируемой памяти еще и гарантированное количество циклов перепрограммирования.
Ячейки энергонезависимой памяти обычно имеют несимметричную структуру и позволяют записывать лишь нули (иногда – только единицы) в предварительно очищенные (с чистыми данными) ячейки. Микросхемы с однократным программированием предоставляют возможность изменять только первоначальное (после производства) состояние ячеек.
Процесс стирания может происходить как для всей микросхемы, так и для отдельного блока или одной ячейки (байта). При стирании все биты в выбранной области приводятся к одному состоянию (чаще всего – к единицам, реже – к нулям). Обычно процедура стирания занимает значительно больше времени, чем запись данных.
Процедура программирования многих типов памяти требует наличия относительно высокого напряжения программирования (12-26 В), а для однократно программируемых (прожигаемых) микросхем и специального (не ТТЛ) интерфейса управления. После программирования требуется верификация сравнение записанной информации с оригиналом, причем некачественное управление программированием (или брак микросхемы) может приводить к “зарастанию” записанной ячейки, что потребует повторного (возможно, и неудачного) ее программирования. Вероятен и обратный вариант. когда “пробиваются” соседние ячейки, что потребует повторного стирания (тоже, возможно, неудачного). Стирание и программирование микросхем может выполняться либо в специальном устройстве программаторе, либо в самом целевом устройстве, если у него предусмотрены соответствующие средства. Для микросхем, не извлекаемых из целевого устройства (PC), возможны два метода их перепрограммирования:
- при использовании встроенного процессора ПК – ISV (In-Sistem Write);
- путем подключения внешнего программатора к плате – OBP (On-Board Programming).
CMOS RAM представляет собой статическую память с минимальным потреблением энергии. Она основана на КМОП-технологиях и отвечает за хранение параметров конфигурации BIOS. Питание CMOS RAM обеспечивается даже при выключенном компьютере за счет электрической (внешней или встроенной) литиевой батареи, срок службы которой достигает 5 лет, или аккумулятора с длительностью 2-3 года.
CMOS RAM допускает неограниченное число циклов записи – чтения программным путем через порты.
ROM – это постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), предназначенное исключительно для чтения. Масочные ПЗУ или ROM характеризуются высоким быстродействием (время доступа составляет 30-70 нс). Эти микросхемы не получили широкого распространения в компьютерах из-за сложности изменения их содержимого (которое возможно только через заказ новых микросхем), но иногда использовались в качестве генераторов символов в некоторых моделях графических адаптеров, таких как CGA, MDA и HGC.
PROM (Programmable ROM) – это однократно программируемые микросхемы, которые можно настроить после их производства, перед установкой в конечное устройство (также известные как прожигаемые ПЗУ, которые программируются с использованием специальных программаторов или ППЗУ – программируемые постоянные запоминающие устройства). Однократные программируемые ПЗУ (ППЗУ или PROM) имеют характеристики, схожие с масочными ПЗУ, и благодаря возможности их программирования производителем оборудования, а не самими микросхемами, они нашли более широкое применение для хранения кодов BIOS и в графических адаптерах. Программирование этих микросхем возможно только с помощью специализированных программаторов, а в конечные устройства они устанавливаются в “кроватки” или запаиваются. Как и масочные микросхемы, эти устройства практически не подвержены воздействию электромагнитных полей (включая рентгеновское облучение), и несанкционированное изменение их содержимого в устройстве невозможно (если не считать отказов).
EPROM (Erasable PROM) – стираемые ПЗУ (или микросхемы, стираемые и программируемые многократно РПЗУ, то есть репрограммируемые ПЗУ, стираемые обычно ультрафиолетовым облучением. их называют и UV-EPROM (Ultra-Violet EPROM, УФРПЗУ). EPROM до недавних пор были самыми распространенными носителями BIOS как на системных платах, так и в адаптерах, а так же использовались в качестве знакогенераторов.
Микросхемы EPROM также можно программировать на программаторах, однако благодаря простому интерфейсу записи, их можно настраивать и в самом устройстве (но не в стандартном режиме, а при использовании внешнего программатора). Процесс стирания микросхем выполняется с помощью ультрафиолетового света в течение нескольких минут. Для этого на микросхемах предусмотрены специальные стеклянные окошки.
После программирования эти окошки заклеивают для предотвращения стирания 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 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, внешне и по обозначению схожие с ультрафиолетово-стеремыми, не оснащены окном (они находятся в недорогом пластиковом корпусе). Эти микросхемы могут стираться с помощью рентгеновского излучения (что не очень удобно) или допускают только однократное программирование, которое можно осуществить по запросу у компании-производителя микросхем. Их интерфейс полностью аналогичен стандартным EPROM.
С процессом программирования ПЗУ сталкиваются при замене (или восстановлении) системной BIOS или Boot POM – микросхемы для удаленной загрузки для сетевого адаптера. Широко распространенные программаторы EPROM имеют интерфейс для подключения к COM или LPT портам ПК либо подключаются через специализированную карту расширения (чаще всего с шиной ISA).
Время программирования зависит от типа и объема микросхемы и применяемого алгоритма программирования. Вся процедура программирования может затягиваться при использовании медленного интерфейса связи программатора с PC (например, COM-порт на скорости 2400 бод) за счет длительной процедуры копирования данных в буфер программатора.
Интерфейс микросхем постоянной памяти в режиме чтения аналогичен интерфейсу статической памяти. Для записи (программирования) необходимо подать на вход Vpp напряжение, которое для различных моделей EPROM составляет от 12 до 26 В (обычно это значение указывается на корпусе). Комбинации управляющих сигналов, создающих импульсы записи для EPROM различной емкости, могут отличаться. При напряжении на входе Vpp в 5 В и ниже запись информации невозможно при любых сочетаниях управляющих сигналов, и микросхемы функционируют исключительно в режиме ROM. Этот режим используется в микросхемах BIOS, что делает их стойкими к вирусам. Основные характеристики EPROM:
- стерение данных осуществляется сразу для всей микросхемы под действием облучения и занимает несколько минут;
- стертые ячейки имеют значение единицы для всех бит.
- запись может выполняться в любой участок микросхемы побайтно, при этом внутри байта возможно скрытие записи отдельных бит, задавая им единичные значения;
- защита от записи обеспечивается подачей низкого (5 В) напряжения на контакт Vpp в рабочем режиме (только для чтения);
- защита от удаления данных осуществляется заклеиванием окна.
EEPROM (Electrical Erasable PROM) – электрически стираемые микросхемы ЭСПЗУ, в том числе и флэш память. Флэш память используется и в качестве внешней памяти (как альтернатива дисковой), позволяющей как считывать, так и оперативно записывать новые данные. Стирание микросхем постоянной памяти возможно и электрическим способом.
Тем не менее, данный процесс требует значительных затрат энергии, которые проявляются в необходимости использования достаточно высокого напряжения для стирания (от 10 до 30 В) и длительности импульса стирания, превышающей несколько микросекунд. Временная диаграмма записи в традиционных микросхемах EEPROM отличалась длительностью импульса, что не позволяло использовать сигнал записи системной шины напрямую. Кроме этого, перед записью данных в ячейку, как правило, требовалось провести предварительное стирание, также занимавшее значительное время.
Микросхемы EEPROM небольшого объема широко используются в качестве энергонезависимой памяти для конфигурирования различных адаптеров. Сегодняшние микросхемы EEPROM обладают более сложной внутренней архитектурой, включающей управляющий автомат.
Это позволяет упростить внешний интерфейс, делая возможным непосредственное подключение к микропроцессорной шине, и скрыть специфические (и ненужные пользователю) вспомогательные операции типа стирания и верификации. Флэш память по определению относится к классу EEPROM, но использует особую технологию построения запоминающих ячеек.
Процесс стирания во флэш-памяти осуществляется целиком для определенной зоны ячеек, как блоками, так и полностью для всей микросхемы. Данный подход значительно увеличивает скорость работы в режиме записи (программирования).
Флэш память обладает сочетанием высокой плотности упаковки (ее ячейки на 30% меньше ячеек DRAM), энергонезависимого хранения, электрического стирания и записи, низкого потребления, высокой надежности и невысокой стоимости. Современная флэш память имеет время доступа при чтении 35-200 нс, существуют версии с интерфейсом динамической памяти и синхронным интерфейсом, напоминающим интерфейс синхронной статической памяти. Стирание информации (поблочное или во всей микросхеме) занимает 1-2 секунды. Программирование (запись) байта занимает время порядка 10 мкс, причем шинные циклы обращения к микросхеме при записи – нормальные для процессора (не растянутые, как для EPROM и EEPROM).
NVRAM (Память с произвольным доступом, не теряющая данные) – это общее обозначение для энергонезависимой памяти, записи в которую происходят в процессе обычной эксплуатации. Данный термин указывает на возможность изменения информации как в целом, так и в отдельных ячейках или небольших группах.
FRAM (Ферроэлектрическая память) – это новый тип энергонезависимой памяти, в производстве которой используется железо. Ее можно рассматривать как современный аналог устаревшей памяти на магнитных сердечниках крупных устройств. Как и флэш-память, FRAM имеет потенциал для применения в портативных устройствах класса PDA (персональный цифровой ассистент).
В настоящее время используются устройства емкостью 256 Кбит – 4 Мбит, вскоре ожидаются и 16-мегабитные. В отличие от флэш памяти, у которой число циклов перезаписи принципиально ограничено (хотя и очень велико), ячейки FRAM не деградируют в процессе записи. Провозглашается замена на FRAM даже динамической памяти.
EEPROM с уникальными интерфейсами.
Микросхемы флэш памяти с симметричной архитектурой выпускаются и с интерфейсом DRAM (динамической памяти), т. е. с мультиплексированной шиной адреса, стробируемой сигналами RAS# и CAS#. Они предназначены для применения в модулях SIMM или DIMM, устанавливаемых в гнезда для обычной динамической памяти.
Следовательно, осуществляется работа, например, модулей Post-Script для лазерных принтеров и различных резидентных программных компонентов. Такие модули, разумеется, не будут распознаваться системой в качестве основной памяти. Также они не будут восприниматься как дополнительные модули BIOS из-за того, что займут неподходящие физические адреса.
Эти модули будут функционировать исключительно через специальный драйвер, который "расскажет" чипсету, какие адресные диапазоны в пространстве памяти соответствуют сигналам выбора банков флэш-памяти. Поскольку интерфейсы модулей SIMM и DIMM не предусматривают сигналы защиты записи, системного сброса и дополнительного питания +12 В, все вопросы, касающиеся программирования и защиты, решаются через дополнительные компоненты, установленные на модулях. При использовании 16-битных микросхем такие модули не предоставляют возможность независимой побайтной записи, однако это можно реализовать программным методом, используя маскировку (записью 0FFh) немодифицируемых байтов.
Флэш память с синхронным интерфейсом обеспечивает считывание без тактов ожидания при частоте системной шины, достигающей 66 МГц. По интерфейсу она напоминает синхронную статическую память.
Флэш-память с интерфейсом PCMCIA (PC Card) предназначена для создания внешней памяти компактных персональных компьютеров. Модуль флэш-памяти формата PC Card использует интерфейс дисков IDE (ATA) как на уровне электрических сигналов, так и в командной системе. Помимо самой микросхемы накопителя, данный модуль часто включает управляющую микросхему программируемой логики.
Поскольку процессы записи считывания такого “диска” не связаны с механическими перемещениями, его производительность (особенно по чтению> на не сколько порядков превышает производительностьсамых лучших жестких дисков. Однако цена значительно выше, чем у винчестера. Флэш память в стандарте PC Card логически является устройством внешней памяти. Ее не следует путать с похожей по виду памятью в формате Credit Card, которая является оперативной и вставляется в специальный (не PCMCIA) слот компьютера. Внешнюю память, в отличие от оперативной, в принципе можно вставлять и вынимать без перезагрузки ОС.
EEPROM с последовательным доступом через шину I 2 C предоставляет возможность чтения и записи информации с использованием двухпроводного последовательного интерфейса I 2 C. Данный интерфейс позволяет интегрировать микросхемы памяти любого размера в корпус, состоящий всего из 8 выводов. Микросхемы EEPROM и флэш-памяти предлагаются с таким интерфейсом. Эти устройства выполняют внутренние операции записи самостоятельно, и о завершении операции можно судить по состоянию, получаемому через опрос микросхемы. Более продвинутые модели имеют блочную организацию и предлагают средства управления доступом к отдельным блокам через программируемые регистры состояния и внешний вывод управления записью (программированием). Также имеются версии микросхем, которые позволяют пользователю блокировать запись данных в определенные области (или даже во всю микросхему, превращая ее в ROM). Выходы управления защитой у различных типов микросхем могут отличаться и иметь разные наименования:
- WP# — Защита от записи
- WC — Контроль записи
- PP — Защита программирования
Выбор микросхемы осуществляется через входы адреса A [0:2] или сигналом выборки CS#, который позволяет контроллеру взаимодействовать с нужным устройством. Для упрощения внешних схем могут применяться несколько сигналов выборки S[0:2], один из которых (S1) может быть инвертирован.
Кроме обычных устройств энергонезависимой памяти с интерфейсом I 2 C выпускают и специализированные устройства защиты (Security Devices). Например, микросхема X76F041, представляющая собой 4 блока памяти по 128 байт, имеет 64-битный регистр пароля, доступный только по записи. Обращение к микросхеме возможно только при предъявлении правильного пароля (который считать невозможно в принципе). Программируемый управляющий регистр (тоже энергонезависимый) позволяет для каждого блока установить свой режим доступа:
- полный доступ
- только для чтения
- возможность обнуления битов лишь при записи
- доступ исключительно при введении пароля конфигурации.
Также предусмотрено введение режима саморазрушения после превышения допустимого числа попыток входа с неправильным паролем. Подобные устройства могут использоваться в аппаратных ключах для защиты программного обеспечения от незаконного использования и копирования. Для последовательной идентификации модулей DIMM-168 второго поколения и SODIMM-144 используются микросхемы EEPROM X24C02 с интерфейсом I2C и объемом 256 байт.
