ПЗУ с электрическим стиранием информации
Рассмотренные
ППЗУ и РПЗУ для изменения содержащейся в них информации требовали, в общем случае,
дополнительного оборудования для ее записи и стирания. Для многих применений
такое положение не устраивало разработчиков и пользователей, поэтому были разработаны
микросхемы, где световой поток заменили электрическими импульсами, а в остальном
они оказались аналогичными РПЗУ со стиранием ультрафиолетовыми лучами. Но по-прежнему
для таких микросхем при программировании требовалось подавать на выводы повышенное
напряжение.
Дальнейшим
развитием микросхем ПЗУ с электрическим стиранием стала флэш-технология, которая
позволяла приблизить параметры ПЗУ к параметрам обычной статической памяти.
Первые такие микросхемы выпустила корпорация Intel в 1988 г. Флэш-память позволяет
достичь более плотной упаковки запоминающих ячеек на- кристалле, чем у микросхем
динамической памяти, при этом информация не теряется при выключении питания.
Низкая стоимость,
малое энергопотребление и высокая надежность флэш-памяти обусловили ее популярность,
поэтому были разработаны микросхемы с интерфейсами, которые имитировали работу
ранее выпущенных популярных
серий памяти как ПЗУ, так и различных видов RAM. Например, выпускаются микросхемы
флэш-памяти с интерфейсом DRAM, которые предназначены для установки на модули
SIMM и DIMM, а также на модули PostScript для лазерных принтеров. Частота считывания
информации из флэш-памяти с синхронным интерфейсом достигает 66 МГц. Специально
для ноутбуков выпускаются PCMCIA-модули (PC Card) с IDE-интерфейсом, имитирующим
жесткий диск. Для ряда применений изготавливается флэш-память с двухпроводным
интерфейсом I2С, который позволяет использовать корпуса всего с восьмью
выводами, что удобно для применения, например, в модемах. Кроме того, микросхемы
с таким интерфейсом и с небольшим объемом памяти используются в различных устройствах
для идентификации, например модулей памяти DIMM или в аппаратных ключах, где
пароль доступа хранится в ячейках, доступных только для чтения.
Наиболее существенный
недостаток флэш-технологии в том, что хотя количество циклов записи и достигает
1 млн., для использования в качестве обычной оперативной памяти этого маловато.
Но все же параметры современных микросхем на основе такой технологии вполне
сопоставимы с винчестерами недавнего прошлого, что позволяет применять их, например,
'для хранения графических файлов в электронных фотоаппаратах.
Первое поколение
флеш-памяти по параметрам соответствовало микросхемам с ультрафиолетовым стиранием,
а число гарантированных циклов стирания-программирования достигало всего 10
000. Стирание информации в микросхемах допускалось только целиком, а запись
побайтно. Микросхемы выпускались однобайтными и имели следующую маркировку:
28F256, 28F512, 28F010, 28F020 (аналогично серии 27хх). Для примера в
табл. приведена маркировка некоторых микросхем флэш-памяти.
Во флэш-микросхемах
второго поколения уже допускалось стирание не всего массива информации целиком,
а поблочно. Длительный цикл записи у таких микросхем можно было безболезненно
прерывать для чтения информации.
Третье поколение
флэш-памяти делалось уже по технологии Smart Voltage, что допускает стирание
и запись информации при напряжении 5 В, а чтение — при напряжении 3,3 и 2,7.В.
Микросхемы
флэш-памяти могут иметь различную организацию массивов ячеек:
- Bulk Erase — вся информация
может быть стерта только целиком;
- Boot Block —
ячейки памяти объединены в несколько блоков различного размера, причем один
из блоков может иметь защиту от стирания и записи;
- Flash File — все ячейки
памяти разделены на одинаковые и равноправные блоки.
Маркировка микросхем флэш-памяти
|
Маркировка |
Организация
ячеек |
||
|
28F256 28F512 |
32Кх8 64Кх8 |
||
|
28F010, 29ЕЕ010 28F001.29EE020 |
128 Кх8 128Кх8 |
||
|
28F002 |
256 К х 8 |
||
|
28F004 28F008 28F200, 29F200,
29LV200 |
512 Кх 8 1024Кх8 256К х 8, 128К
х 16 |
||
|
28F400, 29F400, 29LV400 28F800, 29F800, 29LV800 |
512 К х 8, 256 К х 16 1024 К х 8, 512 К х 16 |
||
Наиболее интересной для пользователей PC является флэш-память с организацией ячеек Boot Block, которую удобно применять для хранения BIOS. В такой флэш-памяти, как минимум, существуют два блока — один блок используется для хранения BIOS, которую можно оперативно изменять, а второй блок, аппаратно защищенный от записи и стирания, используется для хранения программы-загрузчика (Boot Recovery code). Программу-загрузчик можно рассматривать как неизменяемую часть BIOS, которая используется для начальной записи BIOS или при ее восстановлении после некорректной записи или воздействия вируса-вандала. Один из вариантов организации такой BIOS показан на рис. 3.25. Принцип использования заключается в том, что основной блок BIOS может изменять свое положение в адресном пространстве. При нормальной работе блок BIOS располагается по стандартным адресам, поэтому при первоначальной загрузке компьютера будут выполняться его команды. При записи новой версии BIOS или в аварийной ситуации перестановкой джампера на место стандартного BIOS подставляется блок начального загрузчика, с помощью которого можно произвести новую запись основного блока. Конкретный способ переключения между блоками флэш-памяти зависит от типа системной платы и используемой микросхемы.
Несмотря на кажущуюся простоту перепрограммирования BIOS, любые работы по изменению информации в ее микросхеме требуют соблюдения следующих условий:
- навыков программирования
микросхем;
- документации на системную
плату или периферийное устройство с инструкцией по программированию BIOS;
- наличия копии старой
версии BIOS;
- наличия источника бесперебойного
питания (желательно).
Несоблюдение
этих условий может, в крайних случаях, привести к необходимости замены микросхемы
BIOS, что не всегда просто, т. к., например, в новых компьютерах она припаяна
к системной плате. В случае сбоя питания или при ошибке программирования не
всегда возможно восстановление данных в микросхеме, скажем, без использования
программатора, имеющего адаптер ОВР (On-Board Programming). Обратите внимание,
что не все системные платы и микросхемы поддерживают режим восстановления!В любом случае, для перепрограммирования микросхемы BIOS требуются веские причины — невозможность установить новый процессор, необходимость введения поддержки других стандартов, например в приводах CD-RW и т. п. Простое же улучшение некоторых параметров компьютера возможно и другими способами, не требующими перепрограммирования BIOS.
В настоящее время выпускаются самые разнообразные микросхемы флэш-памяти, которые используются в компьютерах, цифровых фотоаппаратах, игровых приставках и т. д. Для того чтобы знать, какая микросхема установлена в вашем устройстве, в табл. 3.5 указаны буквенные индексы маркировки микросхем Flash Memory корпорации AMD, которая выпускает популярную серию микросхем Am29DL400B, применяемую для записи BIOS.
Таблица обозначение микросхем Flash Memory корпорации AMD
|
Буквенный
индекс |
Цифровой индекс |
Объем памяти |
||
|
F(5V) |
040 |
4 Mbit, x8-only |
||
|
LV (2,7 V) |
002 |
2 Mbit, x8-only |
||
|
|
400 |
4 Mbit, х8/х16 |
||
|
DL (2,7 V dual
bank) |
162 |
16 Mbit, x8/x16 |
||
|
|
322 |
32 Mbit, x8/x16 |
||
|
SL(1,8V) |
800 |
4 Mbit, x8/x16 |
||
