Постійні запам’ятовуючі пристрої

Постійні запам’ятовуючі пристрої (ПЗП) в МП-системах використовуються для зберігання програм та іншої незмінюваної інформації. Важлива перевага ПЗП в порівнянні з ОЗП – зберігання інформації при виключеному живленні. Вартість біта зберігаємої в ПЗП інформації може бути майже на порядок нижча ніж в ОЗП.

Постійні ЗП можуть бути реалізовані на основі різних фізичних принципів та елементів і відрізняються способом занесення інформації, кратністю занесення, способом стирання.

Застосовуються такі види ПЗП:

· ПЗП, що програмуються на заводі-виробнику або масочні ПЗП (МПЗП);

· ПЗП, що програмуються користувачем;

· ПЗП, що перепрограмовуються.

Перші два види ПЗП допускають тільки однократне програмування, третій – дозволяє багатократно змінювати інформацію, що в ньому зберігається.

Масочні ПЗП програмуються на заводі-виробнику. За поданою замовником інформацією створюються фотошаблони, за допомогою яких інформацію вносять в кристал ПЗП в процесі його виробництва. Цей спосіб самий дешевий і призначений для крупносерійного виробництва ПЗП.

Масочні ПЗП будуються на основі діодів, біполярних та МДП–транзисторів. В діодних ПЗП діоди включені на тих перетинах матриці, які відповідають запису “1”, і відсутні в місцях, де повинний бути записаний “0” (рис. 2).

Рис. 2. ПЗП, що складається з діодної матриці та дешифратора адреси.

Горизонтальні шини матриці – адресні; вертикальні – розрядні, з яких знімаються восьмирозрядні двійкові числа, що записані в ПЗП. Якщо, наприклад, з виходу дешифратора збуджується адресна шина ША ₂, то високий потенціал проходить з неї через діоди на розрядні шини ШР ₂, ШР ₆, ШР ₇, ШР ₈, встановлюючи на виході двійкове число 11100010. Аналогічно, при збудженні інших адресних шин на виходах встановлюються інші двійкові числа. Відзначимо, що діодна матриця (рис. 2) є сукупність елементів АБО. Кожний з них складається з діодів, підключених до однієї розрядної шини, а входами цих елементів є адресні шини.

Масочні ПЗП характеризуються більшою надійністю, але при їх виготовлені виникає ряд незручностей для замовника та виготівника. Велика номенклатура ПЗП і мала їх тиражність, тому на виготівника накладаються підвищені витрати на фотошаблони, що збільшує вартість ПЗП. Відсутня можливість оперативно змінювати інформацію в ПЗП без виготовлення нової ІС, що особливо незручно на етапі відпрацювання програм системи.

ПЗП, що програмуються користувачем, є більш універсальними і, відповідно більш дорожчими приладами. Вони уявляють собою матриці біполярних приладів, в яких зв’язки між розрядними і адресними шинами порушуються при занесені на спеціальних програмуючих пристроях відповідних кодових комбінацій. Ці пристрої виробляють напруги, необхідні і достатні для перепалювання плавких перемичок в потрібних запам’ятовуючих елементах ПЗП. Можливість програмування користувачем зробила ПЗП цього типу надзвичайно зручними при розробці МП-систем.

Найбільше розповсюдження отримали ПЗП з з плавкими перемичками, ультрафіолетовим стиранням (УФ-стиранням), з електричним стиранням і записом інформації.

Запам’ятовуючим елементом в ПЗП з УФ-стиранням є МОП–транзистор, розташований на перетині відповідних адресної і розрядної шини. Вміст запам’ятовуючого елемента зберігається у вигляді заряду на другому (плаваючому) затворі МОП–транзистора. Затвор називається плаваючим, якщо він розміщений між керуючим затвором транзистора і його каналом і оточений високоомним діелектриком.

ПЗП, що перепрограмовуються – це ПЗП з вмістом, що змінюється. На затворах матриці МОП–транзисторів тривалий час можуть зберігатись заряди, що утворюють заданий код. Всі ПЗП, що перепрограмовуються уявляють собою МОП-прилади. При необхідності в перепрограмуванні мікросхеми ПЗП попередньо записану інформацію стирають ультрафіолетовим світлом через прозоре кварцове вікно на поверхні корпусу мікросхеми. Попадаючи на плаваючий затвор і вибиваючи з нього фотоелектрони, УФ-випромінювання розряджає плаваючий затвор МОП–транзистора. Час збереження інформації в мікросхемах ПЗП даного типу визначається якістю призатворного діелектрика і для сучасних мікросхем складає більш десяти років.