avangard-pressa.ru

Память на магнитном барабане - Информатика

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 Hs. Для выбора бита по соответствующим проводам Х и Y пускался ток As/2. Каждый провод создавал поле Hs/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».