Одним из древнейших изобретений является колесо, широко используемое в различных областях практической деятельности человека. Однако, судя по всему, мы уже вступили в эру его заката. Колесики-шестереночки в различных устройствах будут вращаться еще очень долго, но постепенно сфера применения вращательного движения и механического привода будет сокращаться. В системах обработки и хранения мультимедийной информации это происходит уже в наши дни.
В. Матюшкин
Корень проявившихся сейчас проблем колеса состоит в механической природе вращательного движения. Когда-то замена трения скольжения гораздо более слабым трением качения дала колоссальный толчок прогрессу. Теперь же, с развитием более высоких технологий, былое преимущество колеса превраща- ется в его недостаток. Во многих случаях стали возможными более эффективные, удобные и отличающиеся компактностью решения, которые, к тому же, выгоднее энергетически, потому что они исключают затраты на раскрутку и под держание вращения “колес” в самых различных ипостасях, а также упраздняют за ненадобностью связанные с ними механизмы.
Весьма ярко тенденция отказа от вращающихся элементов проявляется в радиоэлектронной аппаратуре. Их заменяют органы настройки в виде кнопок или сенсоров. Теперь необязательно крутить верньер приемника при настройке на станцию: конденсатор переменной емкости с вращающимися пакетами пластин уступил место неподвижному варикапу, управление емкостью которого происходит не механическим, а электрическим путем. В принципе, подобные решения возможны и в аналоговой аппаратуре, но особенно естественно и просто они реализуются в цифровых трактах обработки сигналов. Однобитовый характер кнопки – “Нажато”/”Отжато” – прекрасно согласуется с двоичным оцифровыванием, нередко обеспечивая и более высокое качество сигнала, и отсутствие помех регулирования, да и просто удобный сервис. Этим и объясняется постепенное вытеснение одно- и многооборотных органов настройки аналогового типа.
Вертится и “помнит” все
Если в трактах обработки аудио-и видео информации отказ от “вертушек” дается сравнительно легко, то в системах записи и хранения очень долго господствовали именно вращающиеся носители звука и изображения. Это связано с тем, что развернутый аналоговый “портрет” сигнала необходимо было как-то компактно “уложить” в то или иное хранилище. Сначала это умели делать только механическим способом. Совсем не случайно первый аппарат для записи звука – фонограф, изобретенный Т. Эдисоном в 1877 г., производил запись на восковую поверхность вращающегося цилиндриче ского валика. Запись на валике представляла собой винтообразную модули рованную канавку. К намного более удобному диску грампластинки с ее спиральной канавкой Э. Берлинер пришел лишь год спустя в граммофоне.
Грампластинка процарствовала почти целый век и уже на наших глазах фактически была вытеснена лазерным компакт-диском. Но, по большому счету, принцип-то прежний, просто старую “вертушку” заменила более современная, хоть информация и записывается уже не в аналоговой, а в цифровой форме. Механика и вместе с ней неизбежные силы трения ушли только из самого процесса взаимодействия головки и носителя, который стал бесконтактным.
Магнитные диски (винчестеры и дискеты), применяемые в вычислительной технике, работают точно по такому же принципу: вращающийся носитель – перемещающаяся головка. Магнитная лента и кинопленка тоже фактически пред ставляют собой ту же, только свернутую на бобинах, спираль носителя, часть которой в развернутом виде участок за участком предстает перед считывающим устройством.
Итак, движущиеся друг относительно друга носитель и активная головка являются типовым техническим решением для систем хранения информации. Даже книгу можно отнести к этому классу, так как при чтении глаза движутся и сканируют напечатанный текст, а рука переворачивает страницы.
“Скрижали” для звука и цвета
Писатели-фантасты давно мечтали о неподвижных носителях информации, неких “магических кристаллах”, выдающих свое аудио-и видео содержимое по первому требованию. Мечты эти оказались пророческими. Фантастика в который раз вошла в нашу жизнь, на этот раз в виде устройств твердотельной памяти.
Первоначально это были микросхемы с очень небольшими по современным меркам объемами памяти в единицы килобайт, которые не способны сохранять качественное видео и звук. Годились они, разве что, для электронных музыкальных шкатулок, чтобы в нужный момент издавать писклявую мелодию. Впрочем, исходя из тогдашних возможностей, они и разрабатывались для применения в качестве встроенных в электронные приборы запоминающих узлов.
Есть две основные разновидности ми кросхем памяти: ОЗУ (оперативные запоминающие устройства или RAM – Random Access Memory) и ПЗУ (постоянные запоминающие устройства или ROM – Read Only Memory). Первые позволяют многократно записывать и считывать данные, но являются энергозависимыми: при отключении питания вся находящаяся вних информация исчезает. По этой причине они подходят для хранения только текущей информации и используются, например, в оперативной памяти компьютеров. На вторые запись производится один раз, причем изменить или стереть ее уже нельзя. Зато они энергоне зависимы и могут сохранять данные многие годы. В компьютерах их применяют для хранения базовой, не подлежащей изменению информации.
В последнем поколении микросхем достигнуто сочетание энергонезависимости (хранение данных не требует энергии) с возможностью многократной перезаписи. Эти полупроводниковые интегральные микросхемы известны c середины 80-х годов прошлого века как флэш-память (flash memory). Сегодня флэш-память можно найти в самых разных цифровых устройствах. Ее используют в качестве носителя микропрограмм для микроконтроллеров жестких дисков и CD-ROM, для хранения BIOS в персональных компьютерах. Флэш-память применяют в принтерах, видеоплатах, сотовых телефонах, электронных часах и записных книжках, телевизорах, кондиционерах, микроволновых печах и стиральных машинах. Этот список можно продолжать и продолжать.
Информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет) и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5–10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жестких дисков). Основное преимущество флэш-памяти перед жесткими дисками и носителями CDROM состоит в том, что флэш-память потребляет значительно (примерно в 10–20 и более раз) меньше энергии во время работы. В устройствах CD-ROM, жестких дисках, кассетах и других механических носителях информации большая часть энергии уходит на приведение в движение механики этих устройств. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических носителей. Размеры флэш-карты составляют от 20 до 40 мм в длину и ширину, их толщина не превышает 3 мм.
Флэш-карта может быть вмонтирована в мобильное устройство, а может быть переносной и использоваться в нескольких устройствах (например, флэш-карту цифрового фотоаппарата можно прочитать на обычном компьютере). В настоящее время микросхемы флэш-памяти производят более 50 компаний по всему миру.
Флэш-память стала основным типом сменной памяти, применяемой в цифровых мультимедийных устройствах, таких, как mp3-плейеры и игровые приставки. Начало этому было положено в 1997 г., когда сменная флэш-карта впервые стала использоваться в цифровых фотокамерах. Это были так называемые флэш-карты (flash cards). Они и по виду напоминают не радиоэлектронное устройство, каким являются полупроводниковые микросхемы, а обычные игральные карты, но малых размеров.
В отличие от многих других типов полупроводниковой памяти, ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов. Ячейки флэш-памяти бывают как на одном, так и на двух транзисторах. В простейшем случае каждая ячейка хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора со специальной электрически изолированной областью (“плавающим” затвором – floating gate), способной хранить заряд многие годы. Наличие или отсутствие заряда кодирует один бит информации. Современную флэш-память обычно изготавливают по 0,13 или 0,18 микронной технологии. В последнее время появились микросхемы флэш-памяти, позволяющие одновременную запись и стирание (RWW – Read While Write или Simultaneous R/W) в разные блоки памяти.
Успехи физики твердого тела и совершенствование технологий позволили к настоящему времени увеличить емкость самых продвинутых флэш-карт до 2 Гбайт. Решительным рывком они оставили далеко позади компактдиск (CD) и наступают на пятки DVDдиску, имея гораздо меньшие размеры. Казалось бы, компактный носитель с такой большой памятью вполне может стать заменой лазерным дискам и тем более грампластинке. И заменой полноценной: ничто не мешает заполнять его несжатыми звуковыми файлами, а не только файлами в формате mp3, как это привыкли делать во времена, когда память флэш-карт была недостаточна. Их пока еще не продают в музыкальных магазинах с уже готовыми записями лишь из-за проблем тиражирования. Запись на флэш-карту – далеко не такой быстрый процесс, как штамповка CD, DVD и винила, она может потребовать в зависимости от скоростных свойств используемых устройств и самой карты несколько минут.
Поэтому заполнять карты памяти музыкой пока в основном предпочитают предоставлять пользователям, хотя в продаже имеются карты небольшого объема (в основном 16…64 Мб) с записями мультиков и игр. Для подобных целей флэш-карта со скромной емкостью оказалась оптимальным вариантом: емкость дискеты в данном случае слишком мала, а CD – чересчур велика.
Несмотря на это, очередной бастион всемогущего Колеса, казалось бы не зыблемый, вот вот падет. И укоротит ему век флэш-карта, запись и воспроизведение которой происходит без механических перемещений.
Флэш-карта мчится удалая
Флэш-карту с любимой музыкой хочется, естественно, захватить с собой в дорогу. В принципе, для ее проигрывания подойдет и портативный mp3 плейер со сменной флэш-памятью, если, например, его выход подключить к одному из входов имеющегося в автомобиле головного устройства. Конечно, управлять этим плейером во время движения будет не очень удобно. Лучше, если в автомобиле имеется специальный проигрыватель флэш-карт.
Такие проигрыватели – пока редкие гости на наших просторах. По сравнению с CD и DVD ресиверами и чейнджерами их мало. Да и числом моделей они еще значительно уступают “вертушкам”. Но все же они есть.
Начало в 2000 г. положил Rockford Fosgate, впервые продемонстрировав уникальный твердотельный чейнджер на восемь карточек памяти. С высоты сегодняшнего дня это изделие со своими восемью слотами (slot – щель, гнездо или карман в виде узкой щели в корпусе, в глубине которой находится разъем для стыковки с выводами вставляемой флэш-карты) кажется анахронизмом из-за из быточности технического решения: суммарная емкость восьми карточек того времени составляет примерно десятую долю емкости современной карты. О новых моделях чейнджеров флэш-карт что-то ничего не слышно.
А вот среди автомобильных ресиверов флэш-карт имеется определенный выбор. Технические решения таких ресиверов многообразны. Хотя с первого взгляда их порой не отличить от привычного ресивера размером 1/2DIN, пока не отыщется на панели управления скромная прорезь слота. Обычно их возможности не ограничиваются только узлом считывания флэшкарты. Имеются также и CD или DVDплейер, а подчас и жесткий диск – HDD. Налицо компромисс переходного периода: старое (“вертушки”) и новое (неподвижные флэш-карты) сосуществуют рядом.
Имеются модели, воспроизводящие информацию непосредственно с флэш-карты. Достаточно вставить ее в слот – и можно слушать музыку. В других флэш- карта служит только переносчиком информации на жесткий диск ресивера и сама по себе не проигрывается. Понятно, что это ограничение вовсе не обязательно, и логичны решения HDD ресиверов с проигрываемыми из слота картами.
Раз в одном устройстве объединены проигрыватели флэш-карт и лазерный, а также жесткий диск, то, естественно, напрашивается решение обеспечить обмен информацией между их носителями. Здесь возможны различные комбинации, и выбрать подходящий вариант – дело вкуса и пристрастий. Только при этом нужно быть внимательным. Различных типов флэш-карт сейчас насчитывается нимного, ни мало – пятнадцать, и число это обещает в ближайшее время еще возрасти. Они отличаются друг от друга нетолько своими размерами, но и количеством контактов и функциональным назначением последних, что затрудняет обмен данными между различными устройствами. Флэш-картам еще далеко до единого стандарта CD. Они затмевают своим разнобоем даже DVD, все типы которых читаются на одном и том же современном дисководе. Подобного по универсальности слота для флэш-карт пока еще не существует.
Несмотря на сложности роста, об одном неоспоримом преимуществе флэш-карт следует сказать особо: их воспроизведение не подвержено сбоям на самой ухабистой дороге. Это все цело является следствием отсутствия движущихся частей капризной прецизионной механики (обязательной для CD, DVD приво дов и HDD), которая чувствительна к сильной тряске.
Домашнее задание
Наличие в автомобиле карт ресиве ра требует возможности заполнения флэш-карт желаемой информацией. Даже если в ресивере имеется опция записи на карту с лазерного диска или тюнера, в дороге этим заниматься просто не когда. Готовят карты дома, используя для этой цели персональный компьютер (ПК).
ПК может иметь слот под карты того или иного типа. Вы проявили дальновидность, если все ваши цифровые устройства оборудованы однотипными слотами. В общем же случае для чтения и записи карт с помощью ПК не обойтись без “картовода” – подключаемого к ПК специального устройства. В народе их назы вают “картридерами”, т.е. “читалками карт”, хотя все они не только читают, но и записывают. Карт ридер позволяет обращаться с картой памяти как с обычным сменным диском.
Ридер позволит легко загрузить карты музыкальными файлами, картинками и вообще любыми данными. Это позволяет использовать карты как средство переноса файлов общего назначения.
Цифровые фотокамеры старшего по коления практически требуют использования карт ридера для чтения заполненной снимками карты. Единственным альтернативным способом является передача данных от камеры к компьютеру по последовательному кабелю. Самые быстрые последовательные порты могут работать со скоростью немногим больше 10 кбайт/с. По сравнению с флоппи диском они медлительны, как черепахи.
Более современные цифровые камеры лучше совместимы с ПК, будучи оборудованы USB разъемами, позволяющими адресоваться к камере как к диску и осуществлять намного более быстрый перенос данных (со скоростью порядка 1 Мбайт/с). Разумеется, для этого компьютер тоже должен иметь USB разъем. Но если нужно скопировать информацию с одной карты на другую, то без карт ридера не обойтись: он позволит записать поступившую в компьютер информацию на другую карту.
Карт ридеры отличаются друг от друга количеством поддерживаемых типов карт и соответственно имеют один или несколько слотов, в последнем случае их называют мультиридерами. Имеются универсальные карт ридеры, поддерживающие все существующие типы карт. Подключение ридера к компьютеру в зависимости от модели производится через USB , PCMCIA , SCSI , LPT или FireWire порт. Разработанные в последнее время ридеры работают со скоростью нескольких Мбайт/с. Пока самыми распространенными являются ридеры с интерфейсомUSB.
Существует и другая возможность пе реноса данных с карты на компьютер. Вследствие своей конструкции некоторые типы карт посредством простого переходного устройства – адаптера PCMCIA – можно устанавливать в слот PCMCIA любого портативного компьютера, изначально не оснащенного устройством чтения карт данного типа, и использовать в качестве внешнего диска подобно стандартной РС card. Существуют также адаптеры CompactFlash для SD/MMC и xD, позволяющие указанным картам работать с CF слотом не только компьютера, но и любого устройства, скажем, той же фотокамеры.
Многоликий “Янус”
При всем многообразии карт-флэш памяти, можно выделить следующие основные типы. PC Card (PCMCIA) или ATA Flash Самым старым и самым большим по размеру следует признать PC Card. Ранее этот тип карт назывался PCMCIA (Personal Computer Memory Card Inter national Association). Карта снабжена контроллером ATA. Благодаря этому обеспечивается эмуляция обычного жесткого диска. PC Card бывает объемом до 2 Гб. Существует три типа PC Card (I, II и III). Все они отличаются толщиной (3,3, 5,0 и 10,5 мм соответственно) при одинаковых длине и ширине 85,6 х54 мм. Все три типа обратно совместимы между собой (в более толстом разъеме всегда можно использовать более тонкую карту, поскольку толщина разъема у всех типов одинакова – 3,3 мм).
CompactFlash, сокращенно CF. Разработана компанией SanDisk в 1994 г. Выпускается двух типов – CF type I и CF type II. Разъемы Compact Flash расположены на торце карты, электрическии функционально повторяя назначение контактов PCMCIA. Таким образом, чтобы установить CompactFlash в слот PCM CIA, достаточно простейшего адаптера CF PCMCIA, повторяющего своими размерами обычную PC Card. Благодаря тому, что скоростной предел интерфейса карт CompactFlash довольно высок (5…7 Мб/с) и, что самое привлекательное, легко и просто поддается увеличению, высокому теоретически достижимому объему памяти (137 Гб), а также тому, что у них фактически нет конкурентов по емкости и цене, этот стандарт остается самым популярным и перспективным, несмотря на большие по сравнению с другими картами размеры (42 х 36 х 4 мм). По мнению специалистов, CompactFlash является сейчас наиболее универсальным типом флэш-карт и может использоваться во многих устройствах.
SmartMedia, или SM (SSFDC – Solid State Floppy Disk Card) – очень дешевая и ультратонкая (толщиной всего три четверти миллиметра) флэш-карта. Малая цена достигается за счет предельно простой конструкции (единственная из рассматриваемых здесь она не имеет встроенного контроллера), однако и минусы налицо: не столь высокая защищенность информации от случайного стирания. На карте имеется специальное углубление (в форме кружочка). Если на это место при клеить соответствующей формы токо проводящий стикер, то карта будет защищена от записи. Разработана в 1995 г. компаниями Toshiba и Samsung.
xD.Picture Card (eXtreme Digital). Размеры карты 20 х 25 х 1,7 мм. Контакты у XD расположены так же, как и у SmartMedia, на лицевой части карты. На вопросы пользователей, не будет ли проблем с такими контактами, представители компании объясняют, что с контактами такой конструкции нужно обращаться аккуратно и протирать их сухой тряпочкой в случае загрязнения или попадания на них влаги. Как и Smart Media, xD не содержит контроллера. Теоретически емкость карт xD может достигать 8 Гбайт. Скорость записи данных на xD достигает 3 Мбайт/с, а скорость чтения – 5 Мбайт/с. Карта разработана в качестве замены SmartMedia и продается по сравнимой со SmartMedia цене (возможно, из-за отсутствия встроенного контроллера), благо чипы для xD Pic ture Card производит Toshiba. Разработана в 2002 г. компаниями Fujifilm и Olympus.
Multimedia Card (MMC). Основное достоинство этого типа – миниатюрность и максимально низкое энергопотребление, но при этом достаточно низкая скорость чтения и записи. Размеры стандартной карты 24 х 32 х 1,4 мм, укороченной – 24 х 18 х 1,4 мм. Используется в мобильных телефонах и других миниатюрных устройствах. Разработана в 1997 г. компаниями Hitachi, SanDisk и Siemens Semiconductors (Infineon Technologies).
SecureDigital (SD). Ее размер немногим больше MMC, но скорость чтения и емкость значительно выше. Цена, соответственно, дороже. Фактически карточки SD являются дальнейшим развитием стандарта MMC. На карточке присутствует переключатель защиты от записи (как на дискетах). Карты SD содержат так называемый механизм защиты авторских прав. SD и MMC обратно совместимы, т.е. карточки MMC можно вставить и использовать в разъеме для карт SD, а вот наоборот сделать не получится. Впрочем, сейчас почти все устройства оборудованы именно разъемом SD (чаще все го он даже называется SD/MMC). Разработана компаниями Matsushita, SanDisk, Toshiba в 2000 г.
MemoryStick (MS). Размеры 24 х 32 х 1,4 (2,1) мм, довольно высокая защита информации, скорость чтения и записи сопоставимы с SecureDigital (SD). Имеет переключатель защиты от записи (Write Protection Switch). Существует разновидность Memory Stick – Memory Stick Magic Gate (сокращенно MG). От обычной “голубой палочки памяти” Memory Stick, MG отличается лишь белым цветом и поддержкой механизма “защиты авторских прав” – Magic Gate. Разработана в 1998 г. компанией Sony.
Memory Stick Duo. От обычной MS Duo отличается меньшими размерами и массой. При использовании MemoryStick Duo в устройствах, предназначенных для обычных карточек Memory Stick, требуется специальный адаптер. Также существует модификация этого формата флэш-памяти – Memory Stick Duo MG. Карточки Duo появились в продаже в июле 2002 г. Разработаны в 2000 г. компанией Sony.
Мал золотник, да дорог
Значительная цена флэш-карт все еще сдерживает их широкое распространеие в качестве сменного носителя информации. Посудите сами, легко ли вы ложить $30 и более за кусочек пластмассы размером с половину спичечного коробка, но значительно более тонкий и легкий. Впрочем, с каждым днем они становятся все дешевле.
Если вы решили позволить себе это удовольствие, то флэш-карте следует отдать предпочтение хотя бы потому, что она не боится случайных падений на пол и царапин (царапать ее можно хоть до потери глянца поверхности пластиковой оболочки, лишь бы не задеть контакты). В условиях же пребывания в сильных электромагнитных полях, при большой запыленности, жаре, сильной вибрации флэш-карта оказывается вне конкуренции.
Как обычно, при выборе надо учитывать индивидуальные потребности. Чем выше объем памяти, скорость работы, меньше размеры карты, тем больше цена. Разнообразие моделей в пределах каждого типа флэш-карт позволяет выбрать именно то, что надо. Для примера можно сказать, что на флэш-карту объемом 256 Мб может поместиться порядка 50 качественных фотографий, или 3-4 часа музыки в формате mp3, или около 30 мин качественного видео.
Спрос на флэш-память растет с каждым годом, количество компаний, выпускающих этот тип памяти, стремительно увеличивается, а цена так же быстро падает. Занимая в начале своего пути лишь небольшую рыночную нишу, сейчас флэш – одна из основных технологий по лупроводниковой памяти, и несомненно, что в ближайшие 5-7 лет мы станем свидетелями расцвета технологии флэш-памяти.
Соответственно перспективы лазерных, жестких и флоппи-дисков представляются весьма мрачными. За них немного обидно и грустно, ведь в сущности – это совсем не плохие вещи. Но поступь прогресса неумолима. Колесо решительно изгоняется еще из одной сферы, где совсем недавно оно было незаменимо. Если кому-то это покажется преувеличением, пусть вспомнит, долго ли просуществовали дискеты 5,25”.
Родословная флэш-памяти
Флэш-память появилась не вдруг и не на пустом месте, а явилась развитием всех предшествующих разработок в области микросхем памяти.
Флэш-память исторически произошла от полупроводникового ROM, одна ко ROM памятью не является, а всего лишь имеет похожую организацию. Функ ционирует же флэш подобно RAM. В отличие от RAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают. Замены памяти RAM флэш-памятью не происходит из-за двух особенностей флэш-памяти: флэш работает существенно медленнее и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10 000 до 1 000 000 для разных типов).
ROM (Read Only Memory) – память только для чтения. Русский эквивалент – ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). По другому данный вид памяти на зывается Mask.ROM (масочное ПЗУ). Память устроена в виде адресуемого массива ячеек (матрицы), каждая ячейка которого может кодировать единицу информации. Данные на ROM записывались во время производства путем нанесения по маске (отсюда и название) алюминиевых соединительных дорожек литографическим способом. Наличие или отсутствие в соответствующем месте такой дорожки кодирует “0” или “1”. Mask ROM отличается невозможностью модификации содержимого после изготовления, а также длительностью и сложностью производственного цикла (4-8 недель). Однако при больших объемах производства их стоимость была низкой, они обладали высокой скоростью доступа к ячейке памяти, высокой надежностью микросхемы и устойчивостью к электро магнитным полям.
PROM (Programmable ROM), или одно - кратно программируемые ПЗУ (ППЗУ). В качестве ячеек памяти в данном типе памяти использовались плавкие перемычки. В отличие от Mask ROM, в PROM появилась возможность кодировать (“пережигать”) ячейки при наличии специального устройства для записи (программатора). Программирование ячейки в PROM осуществляется разрушением (“прожигом”) плавкой перемычки при подаче высокого напряжения. Возможность самостоятельной записи информации в них сделало их пригодными для штучного и мелко серийного производства. Обладая всеми преимуществами Mask ROM, они не допускали перезаписи, имели большой процент брака и нуждались в длительной термической тренировке, без которой надежность хранения данных была невысокой. PROM практически полностью вышла из употребления в конце 80-х годов.
EPROM. Различные источники по разному расшифровывают аббревиатуру EPROM: как Erasable Programmable ROM или Electrically Programmable ROM (стираемые ППЗУ или электрически программируемые ПЗУ). В EPROM перед записью необходимо произвести стирание (соответственно появилась возможность перезаписывать содержимое памяти). Стирание ячеек EPROM выполняется сразу для всей микросхемы посредством облучения чипа ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами в течение нескольких минут. Микросхемы, стирание которых производится путем засвечивания ультрафиоле том, были разработаны компанией Intel в 1971 г., и носят название UV-EPROM-(приставка UV – Ultraviolet – ультрафиолет). Они содержат окошки из кварцевого стекла, которые по окончании процесса стирания заклеивают.
В EPROM стирание приводит все биты стираемой области в одно состояние (обычно во все единицы, реже – во все нули). Запись на EPROM, как и в PROM, также осуществляется на программаторах (отличающихся от программаторов для PROM). Однако количество циклов перезаписи у них невелико, модификация части (а не всех сразу) хранимых данных невозможна, и высока вероятность “недотереть” (что в конечном итоге приведет к сбоям) или передержать микросхему под ультрафиолетовым светом, что может уменьшить срок службы микросхемы и даже привести к ее полной негодности. В настоящее время EPROM практически полностью вытеснена с рынка EEPROM и Flash.
EEPROM (Electronically EPROM) – электрически стираемые ППЗУ были разработаны в 1979 г. в той же Intel. В 1983 г. вышел первый образец на 16 кбит. Главной отличительной особенностью EEPROM от выше рассмотренных типов энергонезависимой памяти является возможность перепрограммирования при подключении к стандартной системной шине микропроцессорного устройства. В EEPROM появилась возможность производить стирание отдельной ячейки с помощью электрического тока. Для EEPROM стирание каждой ячейки выполняется автоматически при записи в нее новой информации, т.е. можно изменить данные в любой ячейке, не затрагивая остальные. Процедура стирания обычно существенно продолжительнее процедуры записи. У EEPROM по сравнению с EPROM увеличился ресурс работы, она стала проще в обращении, но достигнуто это за счет более высокой стоимости.
Flash (полное историческое название Flash Erase EEPROM)
Память впервые была разработана компанией Toshiba в 1984 г., и уже на следующий год было начато производство 256 кбит микросхем флэш-памяти в промышленных масштабах. В конце 80 х годов прошлого столетия флэш-память начали использовать в качестве альтернативы UV-EPROM. В 1988 г. Intel разработала собственный вариант флэш-памяти.
Технологически флэш-память родственна как EPROM, так и EEPROM. Основное отличие флэш-памяти от EEPROM заключается в том, что стирание содержимого ячеек выполняется либо для всей микросхемы, либо для определенного блока (кластера, кадра или страницы). Обычный размер такого блока составляет 256 или 512 байт, однако в некоторых видах флэш-памяти объем блока может достигать 256 Кб. Следует заметить, что существуют микросхемы, позволяющие работать с блоками разных размеров (для оптимизации быстродействия). Стирать можно как блок, так и содержимое всей микросхемы сразу. Таким образом, в общем случае для того, чтобы изменить один байт, сначала в буфер считывается весь блок, где содержится подлежащий изменению байт, стирается содержимое блока, изменяется значение байта в буфере, после чего производится запись измененного в буфере блока. Такая схема существенно снижает скорость записи небольших объемов данных в произвольные области памяти, однако значительно увеличивает быстродействие при последовательной записи данных большими порциями. Себестоимость производства флэш-памяти ниже за счет более простой организации.
