SERWIS ELEKTRONIKI

¿a oraz mo¿liwoœæ sterowania bramki steruj¹cej napiêciem
zmiennym. Komórka programowana jest poprzez podanie
wysokiego napiêcia do bramki steruj¹cej. Pamiêci FLASH
wyposa¿ono w uk³ady generuj¹ce napiêcie programuj¹ce, nie
ma wiêc koniecznoœci stosowania kilku napiêæ zasilaj¹cych.
Podstawowa ró¿nica pomiêdzy pamiêciami EPROM i
FLASH widoczna jest w procesie kasowania pamiêci. Podczas
usuwania zawartoœci komórki pamiêci do bramki steruj¹cej
podawane jest napiêcie ujemne a do Ÿród³a napiêcie dodatnie
jak to pokazano na rys.5.
Wyjœcie
komórki
-bit
-Vkasowania
Bramka steruj¹ca
Dielektryk
Bramka p³ywaj¹ca
Dielektryk
Dren Pod³o¿e krzemowe
Zród³o ´
+Vkasowania
Rys.5. Kasowanie komórki pamiêci FLASH
Taka kombinacja napiêæ na bramce steruj¹cej i Ÿródle powoduje,
¿e z bramki p³ywaj¹cej usuwany jest ³adunek.
Pamiêci FLASH maj¹ ograniczon¹ liczbê cykli kasowania.
Pierwsze pamiêci pozwala³y na 100 000 cykli kasowania, obecnie
produkowane pamiêci pozwalaj¹ na 1 000 000 cykli.
Milion cykli wydaje siê liczb¹ du¿¹, ale nale¿y pamiêtaæ,
¿e mikroprocesory pracuj¹ z czêstotliwoœci¹ dziesi¹tek lub setek
cykli na sekundê. Je¿eli mikroprocesor zapisuje i kasuje
milion komórek pamiêci w ka¿dej sekundzie, konieczne jest
stosowanie w systemie pamiêci FLASH o odpowiednich parametrach
i odpowiednio u¿ywanej – nie kasowanej zbyt czêsto,
aby zwiêkszyæ jej czas ¿ycia w systemie. Systemy mikroprocesorowe
zwykle wyposa¿one s¹ w algorytmy zapewniaj¹ce
ograniczenie cykli kasowania pamiêci tak, aby nie przekroczyæ
dopuszczalnej liczy cykli kasowania pamiêci w spodziewanym
czasie ¿ycia systemu.
Prosty algorytm mo¿e polegaæ na tym, ¿e oprogramowanie
systemu jest aktualizowane tylko kilka razy w roku.
Bardziej skomplikowane algorytmy sprawdzaj¹, jak czêsto
kasowane s¹ wydzielone obszary pamiêci i w zale¿noœci od tego
podejmowana jest decyzja, w którym obszarze umieszczaæ dane.
Pamiêci FLASH s¹ oferowane jako dwa typy: NOR i
NAND. Tablica pamiêci NOR jest dostêpna bezpoœrednio i
dlatego pamiêci te s¹ stosowane do zapisu danych inicjuj¹cych
system i programu.
Pamiêci typu NAND maj¹ architekturê, która pozwala na
sekwencyjny dostêp do zawartoœci pamiêci. Pamiêci NAND
s¹ dzielone na strony zawieraj¹ce typowo 256 lub 512 bajtów.
Ka¿da strona jest dostêpna jako oddzielna jednostka pamiêci.
Pamiêci NAND nie pozwalaj¹ wiêc na bezpoœredni dostêp
tak jak pamiêci NOR. S¹ wolniejsze i wymagaj¹ bardziej rozbudowanych
uk³adów interfejsów. W zamian za to oferuj¹ du¿e
pojemnoœci i s¹ stosowane do przechowywania du¿ej iloœci
danych.
Je¿eli w pamiêci NAND przechowywane s¹ dane programu,
to konieczne jest przed ich u¿yciem przepisanie ich do
pamiêci RAM.
Pamiêci NAND s¹ szeroko stosowane w urz¹dzeniach elektroniki
u¿ytkowej takich, jak cyfrowe aparaty fotograficzne lub
Rodzaje pamiêci stosowanych w sprzêcie elektronicznym
jako pamiêci nieulotne w systemach cyfrowych.
Pamiêci NOR wykorzystywane jako pamiêci tylko do odczytu
mog¹ byæ sterowane przez prosty interfejs asynchroniczny podobnie
jak pamiêci EPROM. Stosowane s¹ w systemach procesorowych
do przechowywania danych inicjuj¹cych system.
Zapis do pamiêci FLASH wymaga najpierw wyczyszczenia
komórki a nastêpnie zapisu bitu. Proces kasowania komórki
trwa d³u¿ej ni¿ odczyt z komórki i wymaga podania do bramki
i Ÿród³a odpowiedniego napiêcia. Proces kasowania pojedynczych
komórek trwa³by zbyt d³ugo i wymaga³by stosowania
uk³adów prze³¹czaj¹cych dla ka¿dej komórki. Zamiast tego
pamiêæ dzielona jest na bloki wielu komórek, które s¹ kasowane
jednoczeœnie.
Pamiêci FLASH s¹ segmentowane w bardzo ró¿ny sposób
– zale¿y to od producenta i typu pamiêci. Dziêki segmentacji
nie ma potrzeby kasowania ca³ej pamiêci i bloki zawieraj¹ce
szczególnie wa¿ne informacje s¹ chronione. Kasowanie bloku
pamiêci wymaga relatywnie d³ugiego czasu, jeœli porównaæ
ten czas z czasem trwania cyklu zegarowego procesora. Do
kasowania stosowane s¹ specjalne algorytmy wymagaj¹ce odpowiedniej
sekwencji komend umo¿liwiaj¹cej dostêp do kasowanych
obszarów.
Pamiêci FLASH nie s¹ standaryzowane tak jak pamiêci
EPROM. Ró¿ni producenci stosuj¹ ró¿ne algorytmy programowania,
ró¿n¹ organizacjê pamiêci i przyporz¹dkowanie
wyprowadzeñ.
Wiele konwencjonalnych pamiêci ma oznaczenie z przedrostkiem
28F lub 29F. Takie pamiêci produkuj¹ np.: Advanced
Micro Devices - oznaczenie 29Fxxx, Intel - oznaczenie 28Fxxx.
Dwa parametry pamiêci FLASH s¹ jednakowe niezale¿nie
od producenta: segmentowanie na jednakowej wielkoœci bloki
i sprzêtowe zabezpieczenie bloków.
Pamiêci typu “boot-block” zawieraj¹ jeden lub wiêcej ma-
³ych bloków typu “boot” , a reszta obszaru pamiêci jest podzielona
na równe bloki. Pamiêci “boot-block” s¹ bardzo popularne,
poniewa¿ ma³e bloki typu „boot” mog¹ byæ wykorzystywane
do zapisu danych inicjuj¹cych system procesorowy.
Dane te s¹ niewielk¹ i rzadko uaktualnian¹ czêœci¹ ca³ego oprogramowania
systemu mikroprocesorowego. Inne partie programu
takie jak kod aplikacji i dane aplikacji mog¹ byæ uaktualniane
znacznie czêœciej.
Sprzêtowe zabezpieczenie bloków ma wa¿ne znaczenie w
przypadku, gdy bloki zawieraj¹ istotne informacje, których
utrata mog³aby spowodowaæ uszkodzenie systemu procesorowego.
Przyk³adem takiej informacji jest oprogramowanie inicjuj¹ce
(“boot code”) zapisywane w obszarach “boot-block”.
Firma Advanced Micro Devices (AMD) produkuje dwie
podobne pamiêci oznaczane jako: 29LV010B i 29LV001B.
Obie zasilane s¹ napiêciem 3.3V, maj¹ pojemnoœæ 1MB zorganizowan¹
jako 128×8 bajtów i oferuj¹ sprzêtowe zabezpieczenie
przed skasowaniem.
Pamiêæ 29LV010B jest pamiêci¹ podzielon¹ na jednakowe
sektory, a pamiêæ 29LV001B jest pamiêci¹ typu “boot-sector”.
AMD stosuje okreœlenie sektor zamiast blok. Oba uk³ady maj¹
ten sam schemat blokowy przedstawiony na rysunku 6.
Nowoczesne pamiêci FLASH wymagaj¹ pojedynczego
napiêcia zasilaj¹cego i zawieraj¹ wewnêtrzne uk³ady do wytwarzania
niestandardowych napiêæ programuj¹cych i kasuj¹cych.
Uk³ad steruj¹cy okreœla, który blok pamiêci w danym
momencie czasu podlega kasowaniu lub zapisywaniu.
SERWIS ELEKTRONIKI 11/2007 31