EPROM Memorija

  • View
    334

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of EPROM Memorija

Veleuilite u Rijeci, Trpimirova 2/V, 51 000 Rijeka

Naziv studija: Kolegij: Profesorica: Izradio:

Struni studij informatike Sklopovlje raunala Jasminka Tomljanovi Sinia Mrakovi

Seminarska radnja: EPROM

Rijeka, 25. oujka 2006.

SADRAJ:

SADRAJ: ................................................................................................................. 1 1. Definicija ............................................................................................................. 2 2. Povijest EPROM-a .............................................................................................. 3 3. Vrste EPROM memorije...................................................................................... 5 3.1. Opis rada EPROM memorije ........................................................................ 6

Seminarska radnja: EPROM

1.DefinicijaKada je prije 30 godina inenjer Dov Frohman predstavio EPROM, nije mogao niti zamisliti koliko e njegov izum biti vitalan skoro u svim segmentima industrije, osobito one raunalne. EPROM 1 se ve vie od tri desetljea smatra jednom od neizostavnih raunalnih komponenti. EPROM, jedan od podvrsta ROM 2 memorije, se moe programirati vie puta , a nestankom struje, upisani podatak ili program ostaje trajno pohranjen u ipu. EPROM memorije se obino koriste za dvije zadae: kao spremnik jednostavnog programa koji pokree mikrokontroler ili kod raunala BIOS 3 kao LUT 4, ili tablica pregleda, primjenjuje se u sluajevima kada vie poznatih ulaznih vrijednosti ima jednu vrijednost izlaza, npr. mnoenje moe biti vrlo spora operacija za mikrokontroler, pa kako bi je ubrzali , MK alje dva1 2

EPROM - eng. Erasable Programmable Read Only Memory ROM - eng. Read Only Memory, neizbrisiva memorija 3 BIOS - eng. Basic Input Output System 4 LUT - eng. Look Up Table

-2-

Seminarska radnja: EPROM broja EPROM-u (u obliku adresa), a rezultat spremljen na tim adresama je rjeenje.

SLIKA 1: Najei fiziki izgled EPROM memorije

2. Povijest EPROM-aJedna od prvih formi neizbrisive ROM memorije je bio tzv. predprogrmairani rom. Programiranje ove memorije se izvodilo prilikom dizajna ipa. Spajanje elija5 se vrilo direktno u tvornici pa su ovakvi ipovi bili koriteni kod izrade integriranih krugova. Kako su podaci bili upisani samo jednom, memorija se koristila samo u velikim serijama odnosno kao pokreta za prva mikroraunala 6. Uslijed nemogunosti prepravki (revizija) i visoke cijene proizvodnje , ova vrsta ROM memorije se vrlo brzo napustila. Idui pristup je bio kreirati ip koji ima '' prazno'' poetno stanje. Tako je roen PROM 7. PROM je originalno sadravao silikonske ili metalne osigurae kojiprogramiranje pomou kratkospojnika direktno na siliciju tzv. startup code Ovaj. program je esto nazivan "bootstrap", 7 PROM eng. Programmable read-only memory5 6

-3-

Seminarska radnja: EPROM su selektivno izgarani ili unitavani pomou ureaja za programiranje. Na ovaj nain su se mijenjala stanja iz '0' u '1'. Naravno, postupak je takoer bio nereverzabilan. Fleksibilnost i nepromjenjivost bile su glavne karakteristike ove vrste memorije. Prvi EPROM je bio Intelov C1701 napravljen daleke 1971. koji je mogao sauvati 256 bajta informacija. Danas je mogue pohraniti vie od 8Mb podataka u EPROM memoriju. U Tabeli 1 je prikaz jednog dijela paralelnih EPROM memorija koje su se koristile u raunalnoj odnosno elektronskoj industriji. Karakteristika ovih EPROM-a su odvojeni pinovi za podatke odnosno adrese. Upravo radi navedenog, podaci se predaju paralelno. Moderni EPROM-i imaju pinove za podatke i adrese multipleksirane odnosno podaci se odvode serijskom konekcijom.

OZNAKA EPROMA 1701

VELIINA MEMORIJE (BITS) 2k

BR. PINOVA 24

BR. ADRESNIH LINIJA 8

SLIKA

1702 - 4702 - 8702 9702 - U552C

- 5203 2k 24 8

- 2717 - 4716 - 2516 K573RF2 - K573RF5 272912716

16k

24

11

-4-

Seminarska radnja: EPROM

2764 - 8764 -2763 - 2564 57C49 - 68766 K573RF4 -

K573RF6A

64k

28

13

27256 - 87256

- 87257

256k

28

15

27512

-

512k

28

16

- 27102 - 27210 571024271024

1024k

40

16

272001 - 27201 - 27020 27801 - 27080 278000 (Micronix)

2048k 8192k 8192k

32 32 32

18 20 20

TABELA 1: Prikaz starih , paralelnih EPROM memorija

3. Vrste EPROM memorijePonajprije, potrebno je kazati da se EPROM memorija dijeli na nekoliko podskupina. UV-EPROM UV EPROM se programira sa visokim voltaama (obino oko 28V) u posebnom ureaju tzv. eprom programatoru. Brisanje se vri kroz kvarcni prozori, pomou UV zraenja visokog intenziteta. Poznato je da ovako programirani ipovi mogu uvati podatke preko 20 godina. Tipino, ip je ugraen u keramiko ili stakleno kuite dok je prozori napravljen od stakla ili kvarca. Ovakvo "pakiranje" se izvodi radi jednolikog rastezanja/skupljanja materijala (keramike i stakla sa jedne strane, i silicijske ploice sa druge strane) na razliitim radnim temperaturama. Navedeni razlog UV eprom svrstava u -5-

Seminarska radnja: EPROM skuplje izvedbe. OTP OTP ili eng. One Time Programmable ROM su generalno gledajui, jednaki uv epromima samo sa tom razlikom da ne postoji prozor kroz kojeg se moe brisati podatke. Ovakva izvedba je jeftinija i moe biti zalivena u plastiku, a ne u keramiku ili staklo. Ovakvi ipovi se mogu "brisati" pomou rendgenskih zraka. E, (en g Electronicly) u n a . zivu zn a stru j o izb rsiva i n i memorija. Naravno, opet je potreban visoki napon ali sad je on blii napajanju raunala (12.5-28V). Kako generiranje vieg napona nije komplicirano (pomou naponske pumpe, mree dioda i kondenzatora). Vrijeme upisivanja je relativno sporo te se koristi dosta energije. Upisivanje se vri bajt po bajt. Kao i svi podtipovi EPROMA, broj pisanja/brisanja je ogranien radi degradacije materijala. Ovaj efekt se pripisuje troenju tankog sloja oksida izmeu dva tranzistora prema pravilima kvantne mehanike. Flash memorija je slina EEPROM memoriji. Razlika je u nainu upisivanja podataka , tj. upisuju se cijeli blokovi podataka to uva tranzistore i ini pisanje daleko brim.Ova vrsta memorije se koristi u MP3 playerima, FLASH USB stickovima i sl.

EEPROM

FLASH

3.1.

Opis rada EPROM memorije

EPROM se moe opisati kao veliko polje tranzistora koji rade u eng. Floatig gate modusu rada. Ovakav nain rada se odnosi na MOSFET 8 tranzistore i njihovu mogunost uvanja odnosno pohranjivanja odreenog elektrinog naboja due vrijeme bez prisustva vanjskog napajanja. Glavne komponente su kontrolna vrata, promjenjiva vrata (floating gate) i tanki sloj izolacijskog oksida. Kada ovakav tranzistor naponski nabijemo, taj naboj postaje zarobljen u izolacijskom sloju. Ovaj proces nazivamo Fowler-Nordheim tuneliranje. EPROM sadri mreu sasatavljenu od redova i kolona koje ine elije na svakom krianju. elije sadre dva tranzistora. Tranzistori su meusobno izolirani ve spominjanim tankim slojem oksida. Prvi tranzistor je u funkciji promjenjivih vrata8

eng. MOSFET - metal oxide semiconductor field-effect transistor , posebna vrsta tranzistora

-6-

Seminarska radnja: EPROM dok je drugi u funkciji kontrolnih vrata. Jedina veza promjenjivih vrata sa retkom ili wordline-om je kroz kontrolna vrata. Sve dok je ovakva veza ostvarena , elija ima vrijednost 1. Kako bi smo promijenili vrijednost u 0, moramo primijeniti FowlerNordheim tuneliranje. Tuneliranje se koristi kako bi se promijenio poloaj elektrona u promjenjivim vratima. Elektrini naboj koji vri ovakvu promjenu je obino iznosa od 10 do 28 v. Naboj dolazi preko kolona ili tzv. bitline-ova, ulazi u promjenjiva vrata i prolazi prema uzemljenju. Ovaj naboj izaziva efekt elektronskog topa unutar promjenjivih vrata. Svi elektroni su progurani do zarobljenih u sloju oksida davajui tako tom sloju negativni naboj. Negativno nabijeni elektroni stvaraju barijeru izmeu kontrolnih i promjenjivih vrata. Ureaj zvan senzor elija prati razinu naboja koja prolazi kroz promjenjiva vrata. Ako je taj tok vei od 50% naboja, dobija vrijednost 1. Kada je naboj koji prolazi kroz vrata ispod 50% naboja, vrijednost elije se mijenja na 0. Prazan EPROM ima sva vrata potpuno otvorena osiguravajui na taj nain svim elijama vrijednost 1. Slika 2 prikazuje opisane procese.

-7-

Seminarska radnja: EPROM

SLIKA 2 : Shematski prikaz rada EPROM memorije

Kako bi upisali podatke u EPROM, moramo ga prvo obrisati. Potrebno je narinuti dovoljno visoku energiju koja e se probiti kroz negativne elektrone koji blokiraju promjenjiva vrata. Ovo inimo pomou UV svjetlosti valne duine 253.7 nanometara. Jedan takav ureaj prikazan je na slici 3.

SLIKA 3: Ureaj za brisanje EPROM memorije sa ugraenim tajmerom

-8-

Seminarska radnja: EPROM Suprotno uobiajenom vjerovanju, suneva svijetlost ne bie EPROM jer frekvencija suneve svjetlosti u pravilu, ne moe proi kroz plastiku, keramiku ili kvarcni prozor EPROM-a. ip mora biti vrlo blizu izvora svjetlosti (3 do 6 cm) kako bi se ispravno izbrisao. Previe UV svjetlosti moe promijeniti odnos elektrona pa se moe dogoditi stanje pre-obrisanosti. Ovakvo stanje se ne moe popraviti stoga memorija postaje neupotrebljiva. Programiranje se izvodi pomou posebnog ureaja prikazanog na slici 4 , EPROM programatora i raunalnog programa pomou kojeg uitavamo podatke u EPROM. Ovi ureaji su obino univerzalni i mogu se koristiti za upisivanje podataka na vie tipova memorija.

SLIKA 4: Paralelni EPROM programator sa pripadajuim naponskim adapterom

-9-