В процессе создания и эволюции средств вычислительной техники было затрачено немало усилий, чтобы устройство могло не только обрабатывать информацию, но и надежно ее хранить, как в процессе вычислений, так и в виде окончательных результатов.

Электронную память можно разделить на два основных вида - энергозависимый и энергонезависимый. Несмотря на то, что энергозависимая память обладает хорошими характеристиками по скорости чтения/записи, ее содержимое при выключении питания безвозвратно теряется. Оборудование, рассчитанное на запоминание и хранение информации после выключения питания, даже и на долгий срок (иногда годы), содержит энергонезависимую память.

Для целей долгосрочного хранения информации в настоящее время используются в основном два вида энергонезависимой памяти - это EEPROM и FLASH (см. рис. 1). И неизменным лидером в производстве микросхем памяти все это время остается компания STMicroelectronics. Рассмотрим варианты EEPROM и FLASH на примере микросхем, выпускаемых этой компанией.

Рис. 1. Выбор последовательной энергонезависимой памяти

Любая микросхема памяти отвечает требованиям быстродействия, времени хранения информации и стоимости. Помимо этого, на выбор того или иного вида памяти влияют несколько моментов:

Порядок запоминания информации:

• по одному байту информации в нужный момент;
• большими блоками информации.

Тип доступа к памяти:

• через параллельную шину;
• через последовательную шину.

Дополнительные требования:

• возможность считывать содержимое памяти одновременно с запоминанием информации;
• обеспечение только авторизованного доступа;
• большой объем памяти для хранения только данных по наименьшей цене;
• возможность выполнять код непосредственно из энергонезависимой памяти (XiP).

Существуют микросхемы, которые обладают наилучшими характеристиками, такими как:

• выполнение кода на месте,
• высокая степень разбиения массива памяти с множеством поддерживаемых специальных функций (наличие двух портов, защищенный режим работы);
• энергонезависимая память, но со скоростью, присущей энергозависимым;
• с напряжением питания меньше 1,8 В;
• с неограниченным количеством циклов записи/стирания.

Однако цена такого устройства не будет низкой.

Если основным требованием к устройству является хранение ограниченных объемов информации (калибровочные таблицы сенсоров, серийные номера плат, небольшие объемы данных [несколько номеров телефонов для DECT, некоторые параметры статуса, может быть даже несколько строк кода]), то удачное решение для такого случая - EEPROM-память, которая используется почти везде. При этом, как правило, используются EEPROM с последовательным интерфейсом, потому что с параллельным уже практически не выпускаются. Такая память допускает перепрограммирование одного произвольного байта информации без необходимости предварительного стирания. В номенклатуре ST присутствует широкий выбор EEPROM:

• объемом от 1 Кбит до 1 Мбит;
• диапазоны питающих напряжений с низким потреблением от 2,5 до 5,5 В и от 1,8 до 5,5 В;
• три стандартных последовательных шины I²C, SPI, MICROWIRE^®;
• 1 миллион циклов записи/стирания как стандартное значение;
• время хранения данных - больше 40 лет;
• промышленный и автомобильный температурный диапазон;
• минимальные посадочные площадки, включая MSOP8, TSSOP8 и уникальный по размерам UFDFPN8 (2x3 мм) корпуса.

На табл. 1 приведена номенклатура выпускаемой памяти EEPROM.

Если основным требованием является хранение увеличенных объемов информации (большое количество строк кода, большое количество данных), то решение для такого случая - обычная FLASH-память (FLASH NOR). FLASH NOR с параллельным доступом распространена больше, однако последовательная FLASH NOR становится все более популярной в приложениях, где нет специфических требований параллельного доступа (см. рис. 2). Например, производители персональных компьютеров уже выбрали последовательную FLASH NOR, как основную. Эта тенденция распространения последовательной энергонезависимой памяти (EEPROM и FLASH) прослеживается во всех существующих приложениях (так же, как и во многих новых приложениях, например, в цифровой бытовой электронике).

 

• уменьшается стоимость контроллера, меньше выводов;
• уменьшается занимаемое место на печатной плате, размер корпуса;
• уменьшается стоимость памяти (в среднем);
• увеличивается гибкость по плотности памяти (не нужно менять плату, если нужен больший объем памяти, достаточно установить на то же посадочное место кристалл памяти большего объема);
• содержимое загружается для выполнения в ОЗУ (хранение кода программы).

Основные направления развития последовательной памяти таковы:

• переход на продукты с высокой плотностью;
• необходимость в высокоскоростной последовательной передаче данных;
• миниатюрный, с малым количеством выводов недорогой корпус.

В табл. 2 представлены доступные типы и семейства памяти NOR FLASH.

Таблица 2. Микросхемы памяти NOR FLASH

Если основным требованием является хранение все увеличивающихся объемов информации, которая в основном представляет собой данные, то для такого случая лучше выбрать FLASH NAND. Эта память предназначена именно для хранения данных. Хранить программный код в такой памяти слишком опасно из-за возможных ошибок при считывании. Такую память обслуживают специальным образом: производят коррекцию ошибок, маркируют негодные области памяти, распределяют нагрузку по страницам в количествах циклов записи/стирания. Как правило, все эти функции возлагаются на ПО управляющего процессора.

Преимущество этого типа памяти - относительная дешевизна в пересчете на объем доступной памяти. ST производит FLASH NAND объемом от 128 Мбит до 8 Гбит и больше, с различными размерами страниц: 528 байт/264 слова и 2112 байт/1056 слов, с независящим от плотности памяти посадочным местом, питанием 1,8 В и 3 В и в разнообразных корпусах.

NAND FLASH используется также и в картах памяти SD, Compact Flash, MMC, которые также выпускает ST.

Отдельно можно отметить особый тип памяти, который выпускается ST - так называемая NVRAM.

NVRAM - это устройства энергонезависимого (благодаря встроенной литиевой батарее) статического ОЗУ - устройство ZEROPOWER co всеми присущими ему свойствами такими, как скорость записи и неограниченный ресурс (семейство М48Z). Батарея соединяется с корпусом микросхемы посредством технологии SNAPHAT^® - инновационного и дешевого решения для поверхностного монтажа продуктов компании ST.

Кроме этого ST выпускает по той же технологии устройства TIMEKEEPER, которые имеют емкость памяти от 1 кбит до 4 Мбит и включают в себя еще и энергонезависимые часы реального времени (семейство М48Т). Имеются также функционально насыщенные TIMEKEEPER Supervisors, предлагающие такие полезные функции как RTC, POR/LVD, Power-Fail Warning, Battery Monitor, Battery Switchover и Write Protection.

С полным перечнем предлагаемых ST микросхем памяти можно ознакомиться на сайте: http://www.st.com/stonline/products/families/memories/memory/index.htm.