чип что такое в информатике
Чип что такое в информатике
Содержание
История
Изобретение микросхем началось с изучения свойств тонких оксидных плёнок, проявляющихся в эффекте плохой электро-проводимости при небольших электрических напряжениях. Проблема заключалась в том, что в месте соприкосновения двух металлов не происходило электрического контакта или он имел полярные свойства. Глубокие изучения этого феномена привели к открытию диодов а позже транзисторов и интегральных микросхем.
В 1958 году двое учёных, живущих в совершенно разных местах, изобрели практически идентичную модель интегральной схемы. Один из них, Джек Килби, работал на Texas Instruments, другой, Роберт Нойс, был одним из основателей небольшой компании по производству полупроводников Fairchild Semiconductor. Обоих объединил вопрос: «Как в минимум места вместить максимум компонентов?». Транзисторы, резисторы, конденсаторы и другие детали в то время размещались на платах отдельно, и учёные решили попробовать их объединить на одном монолитном кристалле из полупроводникового материала. Только Килби воспользовался германием, а Нойс предпочёл кремний. В 1959 году они отдельно друг от друга получили патенты на свои изобретения — началось противостояние двух компаний, которое закончилось мирным договором и созданием совместной лицензии на производство чипов. После того как в 1961 году Fairchild Semiconductor Corporation пустила интегральные схемы в свободную продажу, их сразу стали использовать в производстве калькуляторов и компьютеров вместо отдельных транзисторов, что позволило значительно уменьшить размер и увеличить производительность.
Первая советская полупроводниковая микросхема была создана в 1961 г. в Таганрогском радиотехническом институте, в лаборатории Л. Н. Колесова.
Первая в СССР полупроводниковая интегральная микросхема была разработана (создана) на основе планарной технологии, разработанной в начале 1960 года в НИИ-35 (затем переименован в НИИ «Пульсар») коллективом, который в дальнейшем был переведён в НИИМЭ (Микрон). Создание первой отечественной кремниевой интегральной схемы было сконцентрировано на разработке и производстве с военной приёмкой серии интегральных кремниевых схем ТС-100 (37 элементов — эквивалент схемотехнической сложности триггера, аналога американских ИС серии SN-51 фирмы Texas Instruments). Образцы-прототипы и производственные образцы кремниевых интегральных схем для воспроизводства были получены из США. Работы проводились НИИ-35 (директор Трутко) и Фрязинским заводом (директор Колмогоров) по оборонному заказу для использования в автономном высотомере системы наведения баллистической ракеты. Разработка включала шесть типовых интегральных кремниевых планарных схем серии ТС-100 и с организацией опытного производства заняла в НИИ-35 три года (с 1962 по 1965 год). Ещё два года ушло на освоение заводского производства с военной приёмкой во Фрязино (1967 год).[1]
Уровни проектирования
В настоящее время большая часть интегральных схем разрабатывается при помощи САПР, которые позволяют автоматизировать и значительно ускорить процесс получения топологических фотошаблонов.
Классификация
Степень интеграции
В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции (указано количество элементов для цифровых схем):
В настоящее время название ГБИС практически не используется (например, последние версии процессоров Pentium 4 содержат пока несколько сотен миллионов транзисторов), и все схемы с числом элементов, превышающим 10000, относят к классу СБИС, считая УБИС его подклассом.
Технология изготовления
Вид обрабатываемого сигнала
Аналоговые микросхемы — входные и выходные сигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания.
Цифровые микросхемы — входные и выходные сигналы могут иметь два значения: логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжения. Например, для микросхем ТТЛ-логики при питании +5 В диапазон напряжения 0…0,4 В соответствует логическому нулю, а диапазон 2,4…5 В соответствует логической единице. Для микросхем ЭСЛ-логики при питании −5,2 В: логическая единица — это −0,8…−1,03 В, а логический ноль — это −1,6…−1,75 В.
Аналого-цифровые микросхемы совмещают в себе формы цифровой и аналоговой обработки сигналов. По мере развития технологий получают всё большее распространение.
Технологии изготовления
Типы логики
Основным элементом аналоговых микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые). Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому нередко в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы. В современных технологиях объединяют технологии биполярных и полевых транзисторов, чтобы добиться улучшения характеристик микросхем.
КМОП и ТТЛ (ТТЛШ) технологии являются наиболее распротранёнными логиками микросхем. Где небходимо экономить потребление тока, применяют КМОП-технологию, где важнее скорость и не требуется экономия потребляемой мощности применяют ТТЛ-технологию. Слабым местом КМОП-микросхем является уязвимость от статического электричества — достаточно коснуться рукой вывода микросхемы и её целостность уже не гарантируется. С развитием технологий ТТЛ и КМОП микросхемы по параметрам сближаются и, как следствие, например, серия микросхем 1564 — сделана по технологии КМОП, а функциональность и размещение в корпусе как у ТТЛ технологии.
Микросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии, являются самыми быстрыми, но наиболее энергопотребляющими и применялись при производстве вычислительной техники в тех случаях, когда важнейшим параметром была скорость вычисления. В СССР самые производительные ЭВМ типа ЕС106х изготавливались на ЭСЛ-микросхемах. Сейчас эта технология используется редко.
Технологический процесс
При изготовлении микросхем используется фотопроцесс, при этом схему формируют на подложке, обычно из диоксида кремния, полученной термическим оксидированием кремния. Ввиду малости размера элементов микросхем, от использования видимого света и даже ближнего ультрафиолета при засветке давно отказались. В качестве характеристики технологического процесса производства микросхем указывают ширину полосы фотоповторителя и, как следствие, размеры транзисторов (и других элементов) на кристалле. Этот параметр, однако, находится во взаимозависимости c рядом других производственных возможностей: чистотой получаемого кремния, характеристиками инжекторов, методами вытравливания и напыления.
В 70-х годах ширина полосы составляла 2-8 мкм, в 80-х была улучшена до 0,5-2 мкм. Некоторые экспериментальные образцы рентгеновского диапазона обеспечивали 0,18 мкм.
В 90-х годах из-за нового витка «войны платформ» экспериментальные методы стали внедряться в производство и быстро совершенствоваться. В начале 90-х процессоры (например ранние Pentium Pro) изготавливали по технологии 0,5-0,6 мкм. Потом их уровень поднялся до 0,25-0,35 мкм. Следующие процессоры (Pentium 2, K6-2+,
В конце 90-х фирма Texas Instruments создала новую ультрафиолетовую технологию с шириной полосы около 0,08 мкм. Но достичь её в массовом производстве не удавалось вплоть до недавнего времени. Она постепенно продвигалась к нынешнему уровню, совершенствуя второстепенные детали. По обычной технологии удалось обеспечить уровень производства вплоть до 0,09 мкм.
Новые процессоры (сперва это был Core 2 Duo) делают по новой УФ-технологии 0,045 мкм. Есть и другие микросхемы давно достигшие и превысившие данный уровень (в частности видеопроцессоры и flash-память фирмы Samsung — 0,040 мкм). Тем не менее дальнейшее развитие технологии вызывает всё больше трудностей. Обещания фирмы 2006 году так и не сбылись.
Сейчас альянс ведущих разработчиков и производителей микросхем работает над тех. процессом 0,032 мкм.
Контроль качества
Для контроля качества интегральных микросхем широко применяют так называемые тестовые структуры.
Назначение
Интегральная микросхема может обладать законченным, сколь угодно сложным, функционалом — вплоть до целого микрокомпьютера (однокристальный микрокомпьютер).
Аналоговые схемы
Цифровые схемы
Цифровые интегральные микросхемы имеют ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми:
Аналогово-цифровые схемы
Серии микросхем
Аналоговые и цифровые микросхемы выпускаются сериями. Серия — это группа микросхем, имеющих единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначенные для совместного применения. Микросхемы одной серии, как правило, имеют одинаковые напряжения источников питания, согласованы по входным и выходным сопротивлениям, уровням сигналов.
Корпуса микросхем
Микросхемы выпускаются в двух конструктивных вариантах — корпусном и бескорпусном.
Бескорпусная микросхема — это полупроводниковый кристалл, предназначенный для монтажа в гибридную микросхему или микросборку.
Корпус — это часть конструкции микросхемы, предназначенная для защиты от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями посредством выводов. Корпуса стандартизованы для упрощения технологического процесса изготовления изделий из разных микросхем. Число стандартных корпусов исчисляется сотнями!
В российских корпусах расстояние между выводами измеряется в миллиметрах и наиболее часто это 2,5 мм или 1,25 мм. У импортных микросхем расстояние измеряют в дюймах, используя величину 1/10 или 1/20 дюйма, что соответствует 2,54 и 1,28 мм. В корпусах до 16 выводов эта разница не значительна, а при больших размерах идентичные корпуса уже несовместимы.
В современных импортных корпусах для поверхностного монтажа применяют и метрические размеры: 0,8 мм; 0,65 мм и другие.
Специфические названия микросхем
Из большого количества цифровых микросхем изготавливались процессоры. Фирма Intel 4004, которая выполняла функции процессора. Такие микросхемы получили название микропроцессор. Микропроцессоры фирмы Intel совершенствовались: Intel 8008, Intel 8080, Intel 8086, Intel 8088 (на основе двух последних микропроцессоров фирма персональные компьютеры).
Микропроцессор выполняет в основном функции АЛУ (арифметико-логическое устройство), а дополнительные функции связи с периферией выполнялись с помощью специально для этого изготовленных наборов микросхем. Для первых микропроцессоров число микросхем в наборах исчислялось десятками, а сейчас это набор из двух-трех микросхем, который получил термин чипсет.
Микропроцессоры со встроенными контроллерами памяти и ввода-вывода, ОЗУ и ПЗУ, а также другими дополнительными функциями называют микроконтроллерами.
Процессор, он же чипсет, он же чип, он же платформа, он же система на кристалле или на что обратить внимание при выборе
«Любая, достаточно развитая технология неотличима от магии»
Более 24 тыс. различных устройств, более тысячи различных производителей – огромная фрагментация — и это только на Android… Как в таком море вариантов выбрать то, что нужно именно вам?
На картинке выше – один прямоугольник соответствует одной модели смартфона, чем больше площадь, тем больше количество на сетях мобильных операторов в мире. Источник картинки: здесь.
Выбор смартфона стал затруднителен как никогда. Лет десять назад дизайн смартфонов имел куда большее значение, каждый новый девайс был уникален внешне – погуглите, посмотрите, например, как выглядели «мультимедийные компьютеры» Nokia N-series! (Например). Это были реальные произведения инженерного искусства. И в первую очередь, дизайн помогал определиться с выбором. Сейчас — другое дело: все смартфоны сенсорные, почти без кнопок, без движущихся частей, прямоугольные, с ходу не просто отличить.
Поражает воображение инженера сейчас другое. Небольшой параллелепипед в руке стал очевидно самым плотно укомплектованным собранием патентов. Еще в 2012 году «в области технологий изготовления смартфонов разным фирмам по всему миру принадлежит около 250 000 патентов. Трудно сказать, сколько из них может иметь отношение к одному отдельно взятому мобильному устройству, однако, в среднем, современный коммуникатор таит в себе около 110 000 патентов».
Очевидно, что используемых патентов будет становиться только больше. Области используемых патентов постоянно расширяются: это, в первую очередь, беспроводные технологии и компьютерные науки. Большая их часть – это алгоритмы, реализованные в чипсете. Современный чипсет смартфона – главный компонент, определяющий возможности устройства, его отличительные характеристики, те самые фишки, интересные дельты.
Процессор, мобильный процессор, система на кристалле (SoC), чип, чипсет, СБИС, платформа – это близкие термины, которые широко используются, не будем сейчас углубляться в отличия: кому что больше нравится, кто как привык говорить — пусть так и будет.
Главное, что хотелось бы автору подчеркнуть в этой статье, это то что, используемый чипсет – крайне важный фактор, на который имеет смысл обращать внимание при выборе вашего нового смартфона. Упоминаемые выше сотни тысяч патентов в первую очередь реализованы в нем.
Самые современные чипы – это, действительно, инженерное чудо. Задумайтесь: миллиард транзисторов в кремниевом квадратике размером, например, 14*14мм! Автор в своем детстве занимался в радиокружке и тогда примерно такого же размера был один транзистор – выглядел как маленькая пуговица с тремя ножками — такая вот миниатюризация за 30 лет. Сейчас при производстве флагманских чипсетов уже используется технология 10 нм, а это значит, что один транзистор тоньше человеческого волоса в 2500 раз.
Вычислительная система современного чипсета является гетерогенной, т.е. распределенной, неоднородной, разные типы задач распределены между несколькими специализированными процессорными подсистемами (CPU, GPU, ISP, DSP, DPU, VPU, NPU), модемом сотовой связи и интегрированной в чипсет памятью.
Каждая из составляющих чипсета заслуживает отдельного разговора. Например, от того, какой модем стоит в чипсете вашего смартфона, зависит по каким стандартам сотовой связи он может работать, какой функционал поддерживает. В качестве примера предлагаю посмотреть здесь. В этой статье чуть подробнее поговорим только о CPU, точнее только о часто обсуждаемой теме ядер, а затем перейдем собственно к рекомендациям по выбору чипсета.
Несколько слов о количестве ядер. Часто приходится слышать в салоне сотовой связи, что чем больше, тем лучше. Это конечно не так. Вот лишь несколько соображений:
— Для начала, говоря про ядра, мы должны понимать, что речь идет об одной из частей системы на кристалле – а именно, о центральном процессоре (CPU). CPU занимается общим управлением чипсета и приложениями от 3-х сторон.
— Закон Амдала никто не отменял. «Закон Амдала» (англ. Amdahl’s law, иногда также Закон Амдаля-Уэра) — иллюстрирует ограничение роста производительности вычислительной системы с увеличением количества вычислителей. Джин Амдал сформулировал закон в 1967 году, обнаружив простое по существу, но непреодолимое по содержанию ограничение на рост производительности при распараллеливании вычислений: «В случае, когда задача разделяется на несколько частей, суммарное время её выполнения на параллельной системе не может быть меньше времени выполнения самого длинного фрагмента».
— Пока в программах для смартфонов мало параллелизма. Главная специфика работы смартфона — это работа в режиме прерываний. В спящем режиме задействованы ядра с минимальным энергопотреблением.
— Больше ядер – больше энергопотребление, а это один из самых критичных параметров для смартфона.
— До недавнего времени во всех iPhone-ах было всего 2 ядра CPU, в iPad-е – 3 ядра CPU. Этого числа ядер было вполне достаточно и для премиального сегмента. Что уж говорить о среднем или бюджетном вариантах.
— Еще одна мысль – те вендоры, которые делают больше ядер, не имеют возможности разместить что-то другое т.к. физический размер чипсета имеет ограничения.
— Самые крутые на сегодня флагманские процессоры для смартфонов – октакоры, т.е. восьмиядерные CPU, — пока больше не нужно.
— Другая тема – это тактовая частота центрального процессора. Сейчас максимальная частота флагманов достигает 2.45 ГГц и нужна для непродолжительных высоких нагрузок (например, при обработке 4К30 видео, при передаче данных по сети LTE со скоростями до 1 Гбит/с) или для задач бенчмаркинга (требует отдельной статьи, поэтому опустим «для ясности»).
Итак, на какие чипы стоит обратить внимание? Ниже представлена сводная таблица. Процессоры компании Qualcomm есть во всех ценовых сегментах. Это однозначный лидер. Модемные чипы компании (т.е. без AP — процессора приложений) также используются и в iPhone-ах. По остальным производителям картина не однозначна, что-то удается лучше, над чем-то еще предстоит поработать.
Что такое компьютерный чип?
Мы не знали бы ни персональных компьютеров, ни мобильных телефонов размером со спичечный коробок, ни игровых приставок, да и множества других электронных устройств, широко применяемых в быту, науке и промышленности.
Именно из кремния делаются так называемые микрочипы (или, говоря по-научному, интегральные микросхемы ), которые позволяют в доли секунды проводить сложнейшие вычисления и обрабатывать огромные объемы информации, записанной в виде цифрового кода.
Что такое компьютерный чип?
Как Вы знаете, современный компьютер работает с двоичным кодом – с информацией, записанной в виде всего лишь двух цифр – единицы и нуля. Поэтому вычислительная машина представляет собой очень сложную комбинацию множества простейших элементов – переключателей, каждый из которых может занимать всего лишь два положения: «1″ и «0″.
Вакуумные электронные лампы
Вакуумные электронные лампы.
Транзистор
Что из себя представляет транзистор? Это соединение трех кусочков материалов с особенными свойствами электропроводимости. Такие материалы называются полупроводниками.
Интегральные микросхемы
Технология создания микрочипов зародилась в 50-е годы 20 века, но промышленное производство микросхем началось в 70-е годы. С тех пор чипы становились все совершеннее и сегодня уже невозможно представить себе электронику без маленьких тоненьких кремниевых пластинок с огромными возможностями.
Как производят кремниевые чипы?
Производство чистого кремния.
С помощью сверхпрочной алмазной пилы кремниевый цилиндр распиливается на тончайшие (не более четверти миллиметра) кружочки. По-английски их называют «вэйферами», что можно перевести на русский язык как «вафелька».
Чистый кремний не пропускает ток, но если на него напылить микроскопические частички металла, то отдельные его области приобретут свойства полупроводника и вокруг этих областей можно построить микроскопические транзисторы. То, что происходит с «вафелькой» далее больше напоминает не сборку электронной аппаратуры, а засветку и проявку фотобумаги.
Чип готов? Ничего подобного! Для того, чтобы кремениевая пластина превратилась наконец в настоящую электронную схему, в которой были бы соединены друг с другом тысячи и миллионы электронных компонентов, всю описанную выше операцию придется повторить много раз: новый слой эмульсии, новая схема-«маска», новое засвечивание ультрафиолетом и новое напыление. Так, слой за слоем формируется электронный чип.
Обычно на одном круглом «вэйфере» напыляются сразу много будущих чипов, имеющих квадратную форму. Когда все готово, «Вафельку» разрезают алмазной пилой. К каждой из полученных кремниевых пластинок приваривают ножки-контакты, и заключают получившийся чип в пластиковый корпус. Теперь осталось смонтировать его на печатной плате устройства, для которого чип предназначен, и – в работу.
Что такое чип памяти и как программировать микросхемы
Главная страница » Что такое чип памяти и как программировать микросхемы
Микросхемы разного назначения применяются в составе электроники современной техники. Огромное многообразие такого рода компонентов дополняют микросхемы памяти. Этот вид радиодеталей (среди электронщиков и в народе) зачастую называют просто – чипы. Основное назначение чипов памяти – хранение определённой информации с возможностью внесения (записи), изменения (перезаписи) или полного удаления (стирания) программными средствами. Всеобщий интерес к чипам памяти понятен. Мастерам, знающим как программировать микросхемы памяти, открываются широкие просторы в области ремонта и настройки современных электронных устройств.
О чипах – микросхемах хранения информации
Микросхема памяти — это электронный компонент, внутренняя структура которого способна сохранять (запоминать) внесённые программы, какие-либо данные или одновременно то и другое. По сути, загруженные в чип сведения представляют собой серию команд, состоящих из набора вычислительных единиц микропроцессора.
Следует отметить: чипы памяти всегда являются неотъемлемым дополнением микропроцессоров – управляющих микросхем. В свою очередь микропроцессор является основой электроники любой современной техники.
Набор электронных компонентов на плате современного электронного устройства. Где-то среди этой массы радиодеталей приютился компонент, способный запоминать информацию
Таким образом, микропроцессор управляет работой электронной техники, а чип памяти хранит сведения, необходимые микропроцессору. Программы или данные хранятся в чипе памяти как ряд чисел — нулей и единиц (биты). Один бит может быть представлен логическими нулем (0) либо единицей (1).
В единичном виде обработка битов видится сложной. Поэтому биты объединяются в группы. Шестнадцать бит составляют группу «слов», восемь бит составляют байт — «часть слова», четыре бита — «кусочек слова».
Программным термином для чипов, что используется чаще других, является байт. Это набор из восьми бит, который может принимать от 2 до 8 числовых вариаций, что в общей сложности даёт 256 различных значений.
Для представления байта используется шестнадцатеричная система счисления, где предусматривается использование 16 значений из двух групп:
Поэтому в комбинациях двух знаков шестнадцатеричной системы также укладываются 256 значений (от 00h до FFh). Конечный символ «h» указывает на принадлежность к шестнадцатеричным числам.
Организация микросхем (чипов) памяти
Для 8-битных чипов памяти (наиболее распространенный тип) биты объединяются в байты (8 бит) и сохраняются под определённым «адресом». По назначенному адресу открывается доступ к байтам. Вывод восьми битов адреса доступа осуществляется через восемь портов данных.
Организация структуры запоминающего устройства. На первый взгляд сложный и непонятный алгоритм. Но при желании разобраться, понимание приходит быстро
Например, 8-мегабитный чип серии 27c801 имеет в общей сложности 1048576 байт (8388608 бит). Каждый байт имеет свой собственный адрес, пронумерованный от 00000h до FFFFFh (десятичное значение 0 — 1048575).
Помимо 8-битных чипов памяти, существуют также 16-битные чипы памяти. Есть микросхемы последовательного доступа, характеризуемые как 1-битные и 4-битные чипы памяти. Правда, последние из отмеченных микросхем теперь уже практически не встречаются.
Микросхемы памяти EPROM (серия 27… 27C …)
Термином «EPROM» зашифрована аббревиатурой техническая характеристика микросхем — стираемая программируемая память только читаемая (Erasable Programmable Read Only Memory). Что это значит в деталях?
Одна из модификаций запоминающих устройств, особенность исполнения которой заключается в наличии специального окна. Благодаря этому окну, ультрафиолетом стирается информация
Несмотря на расшифровку куска аббревиатуры – «только для чтения» (Read Only Memory), информация доступна для стирания и перезаписи, но только с помощью программатора. Часть аббревиатуры — «Erasable», сообщает о возможности стирания данных.
Структура чипов серии 27… 27C… поддерживает стирание информации методом воздействия на ячейки хранения интенсивным ультрафиолетовым излучением (длина волны 254 нм). Обозначение аббревиатуры «программируемый» (Programmable) указывает на возможность программирования, когда любая цифровая информация может быть заложена в чип.
Для программирования чипов требуется программатор. К примеру, 27 серия успешно прошивается устройствами «Batronix Eprommer» или «Galep-4».
Программатор микросхем Batronix — эффективный и продуктивный инструмент программирования запоминающих устройств. Поддерживает работу с широким набором чипов, включая 27 серию
Тип памяти серии 27… 27C… сохраняет записанные программатором данные до следующего программирования с функцией стирания или без таковой. Допускается многократное программирование без стирания, при условии изменения битов только от состояния единицы до состояния нуля или имеющих состояние нуль.
Если же требуется запрограммировать чип памяти с изменением бита от состояния нуля до состояния единицы, прежде необходимо применить функцию стирания. Такая функция предусмотрена в конструкциях микросхем.
Конфигурация исполнения серии 27…, 27C..
Микросхемы 27 серии выпускаются с окном из кварцевого стекла для засветки ультрафиолетом или без окна. Конфигурация чипа без окна не поддерживает функцию ультрафиолетового стирания. Такой тип микросхем (без окна) относят к чипам EPROM, которые программируются за один раз. Маркируются чипы как OTP (One Time Programmable) — одноразовое программирование.
Запоминающее программируемое устройство из группы однократно программируемых EPROM (One Time Programmable). В настоящее время редко применяемые
На устройствах с окном после стирания ультрафиолетом и последующего программирования, кварцевое окно закрывают наклейкой. Так защищают данные от возможного повреждения светом.
Солнечные лучи содержат ультрафиолет, а это значит – свет солнца способен стирать информацию, записанную в микросхеме. Правда, чтобы полностью стереть данные солнечным светом, потребуется несколько сотен часов прямого воздействия солнечных лучей.
Также следует отметить особенности EPROM серии 27C… Символ «С» в данном случае указывает на принадлежность чипа к семейству CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductor) — комплементарный метал-оксидный полупроводник.
Этот вид микросхем памяти отличается сниженной производительностью по отношению к семейству NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor) — N-канальный метал-оксидный полупроводник.
Кроме того, серия 27C требует меньшего напряжения питания (12,5В). Между тем обе конфигурации исполнения совместимы. Поэтому, к примеру, микросхема 2764 вполне заменима на чип 27C64.
Микросхемы памяти EEPROM серии 28C…
Здесь первое отличие заметно в аббревиатуре типа памяти – EEPROM, что означает электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).
Построение этой серии практически идентично 27 чипам. Однако 28 серия позволяет стирать отдельные байты или всё пространство памяти электрическим способом, без применения ультрафиолета.
Серия запоминающих устройств, поддерживающая электрический метод стирания информации. Этот вид входит уже в состав группы EEPROM — электрически стираемых постоянных запоминающих устройств
Поскольку отдельные байты можно стереть, не удаляя всю хранимую информацию, эти отдельные байты могут быть перезаписаны. Однако процесс записи EEPROM занимает больше времени, чем программирование EPROM. Разница до нескольких миллисекунд на байт.
Чтобы компенсировать этот недостаток, чипы подобные AT28C256, оснащаются функцией блочного программирования. При таком подходе к программированию, одновременно (блоком) загружаются 64, 128 или 256 байт. Блочный способ сокращает время программирования.
Чипы памяти FLASH EEPROM серии 28F …, 29C …, 29F …
Эти чипы можно стирать электрически — полностью или блоками, а некоторые (подобные AT28C …) могут программироваться блоками.
Между тем Flash-память не всегда применимо использовать в качестве замены обычного чипа. Причины, как правило, заключаются в разной конфигурации корпусного исполнения.
Устройства записи и хранения данных, поддерживающие технологию программирования Flash-memory. Отличаются исполнением корпуса с большим числом контактов (32). Входят в группу EPROM
Простой пример, когда Flash-память доступна только в корпусах на 32 контакта или более. Поэтому, допустим, чип 28F256 на 32 вывода не совместим с чипом 27C256, имеющим 28 контактных выводов. При этом микросхемы имеют одинаковый объём памяти и другие параметры, подходящие для замены.
Чипы EEPROM с последовательным доступом (24C …, 25C …, 93C …)
Микросхемы памяти с последовательным интерфейсом отличаются тем, что вывод данных и наименование имен в них происходят частями (последовательно).
Последовательный процесс позволяет получить доступ только к одному биту за раз, и доступный адрес также передаётся по битам. Но последовательное программирование имеет явное преимущество в плане конфигурации корпусов.
Всего восемь контактных ножек достаточно запоминающему устройству серии 24C и подобным для полноценной работы на запись и хранение данных
Это преимущество успешно используется. Практически все EEPROM последовательного доступа изготавливаются в виде 8-контактных малогабаритных микросхем. Такое исполнение корпуса видится более практичным, удобным.
Запоминающие устройства ОЗУ серии 52 …, 62 …, 48Z …, DS12 …, XS22 …
Аббревиатура ОЗУ (RAM) расшифровывается как «память произвольного доступа» (Random Access Memory). Также микросхемы серии 52 …, 62 … и подобные часто характеризуются «оперативными запоминающими устройствами».
Их отличительные черты – скоростная запись без необходимости предварительного стирания. Здесь видится некоторое преимущество относительно других изделий. Но есть и недостаток – чипы ОЗУ отмеченной и других серий утрачивают все записанные и сохранённые данные при отключении питания.
Однако имеется альтернатива – память NVRAM (Non Volatile Random Access Memory) – энергонезависимая память серий 48, DS, XS и подобная, с произвольным доступом. Этот вид чипов выделяется среди основных преимуществ микросхем RAM высокой скоростью перезаписи и простым программированием. Потеря питания не оказывает влияние на сохранённую информацию.
Устройства записи и хранения информации, которые не боятся отключения питания. Их структура предусматривает эффективную защиту данных
Как же способом достигается энергетическая независимость NVRAM? Оказывается, производителями используются две методики:
Для первого варианта: при отключении питания происходит автоматический переход на внутренний источник энергии. По словам производителей чипов с АКБ, энергии встроенного уникального аккумулятора вполне достаточно на 10 лет работы.
Для второго варианта: технология предусматривает копирование данных пространства памяти NVRAM на встроенное пространство EEPROM. Если утрачивается питание, копия информации остаётся нетронутой и после восстановления энергии, автоматически копируется на NVRAM.
Маркировка и взаимозаменяемость компонентов
Выведенная на корпусе маркировка чипа памяти традиционно содержит:
Также на корпусах нередко отмечаются сведения о производителе. Независимо от производителя, многие микросхемы памяти совместимы.
Маркировка — структура записи на корпусе программируемого устройства, раскрывающая основные сведения, по которым можно подобрать аналог на замену при необходимости
Также микросхемы памяти должны иметь одинаковый размер (объём) и равноценное или меньшее время доступа. Желательно выбирать корпус, подходящий по температурному диапазону. Следует отметить: размер памяти задается в битах, не в байтах. За цифрой объёма обычно следует обозначение версии (например, «F»).
Далее, через дефис, отмечается максимально разрешенная скорость доступа в наносекундах — время задержки между циклами ввода адреса и вывода данных на порты чипа памяти. Время задержки обозначается двумя цифрами (например, «70» соответствует 70 нс, а вот «10» соответствует 100 нс). Наконец, завершают маркировку изделия тип корпуса и допустимый диапазон температур.
Пример расшифровки маркировки микросхемы памяти M27C1001-10F1:
Из практики программирования запоминающих устройств
На видео ниже демонстрируется пример из практики инженера-электронщика, касающийся программирования специальных чипов, наделённых функционалом электрической «памяти»:
При помощи информации: Batronix