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科普|一文看懂可编程存储器(值得分享!)

 q1338 2019-01-28

今天我们介绍一种新的存储器类型--可编程存储器。不同于之前介绍的静态存储器(SRAM)科普|一文看懂缓存(值得转发收藏)和动态存储器(DRAM)你真的了解内存吗?一文看懂内存!(值得收藏),可编程存储器programmable memory)可以将程序存储在存储器中。

可编程存储器介绍

按照分类,可以将可编程存储器分为一次可编程存储器和多次可编程存储器。两者的区别在于可以进行编程烧录的次数。只能一次性烧录程序后不可更改或删除的就是一次可编程存储器了,同理推之多次可编程。

早在1956年受美国空军所托,美国科学家周文俊发明了可编程只读存储器(programmable read only memory,PROM)。此时的PROM还都是一次可编程存储器。当时有两种方法实现一次可编程只读存储器,一种是通过大电流熔断熔丝,只是这种熔丝一旦断了是不可复原的。还有另外一种则是通过肖特基二极管进行永久击穿,实现一次性烧录。

后来发现上面的烧录方式太浪费芯片了,而且在使用单片机中,需要不断改写程序。如果只有一次可编程只读存储器,也不是很方便,而且还很浪费。所以后来就有Intel公司的工程师发明了EPROM,用于单片机代码的存储。而EPROM相比之前存储器的进步之处在于,其有专门的EPROM擦除器,利用紫外线进行数据擦除,从而实现多次可编程的效果。

科普|一文看懂可编程存储器(值得分享!)

单片机芯片内含EEPROM

而后来人们发现用紫外线擦除数据也不方便,就发明了电可擦除存储器(Electrically erasable programmable read only memory , EEPROM ),采用电而不再是用紫外线进行数据擦除。

EEPROM的发明者我们有必要铭记,因为EEPROM为后来的闪存(Flash)的出现提供了理论基础。EEPROM的发明人有两位。一位是当年贝尔实验室肖克利的助理施敏,现任台湾交大教授。还有另外一位是美籍韩国同事姜大元。如果没有记错,姜大元后来回去韩国创业的公司被三星收购,三星也就是以那个公司为起点,开启了三星半导体帝国的伟大征程。

下面简单介绍下EEPROM的基本原理,EEPROM通过将电子锁在floating gate(浮栅)中,来实现0或1的存储,通常有电子代表1,无电子代表0。即使没有电的时候也能数据也能保存,因此EEPROM属于我们之前介绍的非易失性存储器类型。通过控制Control gate的电压实现浮栅中的电子,当控制端施加正的大电压时可将电子吸入浮栅中,困住电子。当控制端施加负的大电压时电子便可以通过遂穿效应逃出浮栅。所以EEPROM相比紫外线擦除,用电压擦除数据方便多了。

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EEPROM原理图

关于EEPROM和闪存Flash的区别主要是在擦除的范围,EEPROM是单个字节现在也能多个字节进行擦除,而Flash则是一个字区(block)进行擦除,因此flash的擦除速度更快。

新型存储技术对应类型

现在出现了很多新型存储器,各自对应到可编程存储器中不太一样。电阻性存储器则是属于一次可编程存储器。而铁电随机存取存储器和磁性随机存取存储器则可以实现多次可编程操作。

总结

可编程存储器可以分为一次可编程和多次可编程存储器。现在可编程存储器已经成为存储器的重要分支。随着人类需求的提升,新型存储器有望迎来新一轮发展。

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