MEMORIE A SEMICONDUTTORE

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1 MEMORIE A SEMICONDUTTORE Le memorie sono dispositivi che consentono di immagazzinare nel tempo informazioni espresse in forma binaria. Esse assumono grande importanza nei sistemi di elaborazione dati, dove servono per memorizzare il programma e conservare i dati parziali durante il lavoro e quelli finali al termine del processo. DEFINIZIONI Le memorie sono organizzate in parole (word) di lunghezza fissa. Normalmente le parole sono formate da multipli di 8 bit, ovvero da uno o più byte. Ad ogni parola corrisponde una locazione di memoria individuata da un indirizzo (address). La capacità di una memoria individua il numero di bit che essa può contenere. La capacità risulta quindi pari al prodotto degli n bit di lunghezza della singola parola per il numero m delle parole contenibili nella memoria stessa h h h h h h h FF7h FF8h FF9h FFAh FFBh FFCh FFDh FFFh n = Numero di bit della parola m = Numero di indirizzi della memoria C = n x m bit CLASSIFICAZIONE Una prima classificazione può essere la seguente: Prof. Eugenio A. Marchesini - ITIS L.di Savoia Chieti a.s

2 1. Memoria operativa o di lavoro (working storage): è caratterizzata da elevata velocità e contiene programmi e dati su cui il sistema sta operando (tipicamente RAM); 2. Memoria tampone (buffer memory): ancora più veloce della precedente, è realizzata con registri e serve all immagazzinamento per un breve tempo di limitate quantità di dati in fase di elaborazione (registri interni al microprocessore); 3. Memorie di massa (bulk storage): è caratterizzata da un elevata capacità di immagazzinamento, ma è più lenta e svolge funzioni di archivio (nastri magnetici, hard disk, ecc.). Altra distinzione fra memorie: Volatili: perdono le informazioni contenute in assenza di alimentazione elettrica; Non volatili: conservano le informazioni anche in assenza di alimentazione elettrica; Ad accesso casuale: (random access): memorie nelle quali è possibile accedere in modo diretto alla locazione di memoria scelta, e quindi sono più veloci; Ad accesso sequenziale dette anche Seriali (sequential access): memorie nelle quali i dati vengono scritti uno dietro l altro, come nei nastri magnetici MEMORIE A SEMICONDUTTORE Nella figura è rappresentata una suddivisione del tipo di memorie attualmente utilizzate. Prof. Eugenio A. Marchesini - ITIS L.di Savoia Chieti a.s

3 Memorie ROM Le memorie ROM (Read Only Memory): sono memorie a sola lettura. Esse vengono scritte in fabbrica e non sono più modificabili; sono di tipo non volatile. In commercio esistono ROM di capacità che vanno da 256 bit fino a 1 Mbit Memorie PROM Le memorie PROM (Programmable ROM) sono memorie ROM, ma programmabili dall utente attraverso un apposito dispositivo di programmazione. Tuttavia esse programmabili una sola volta, dopo di che diventano come le ROM. Memorie EPROM Le memorie EPROM (Erasable PROM) sono memorie sia programmabili che cancellabili più volte. La programmazione avviene utilizzando appositi programmatori, mentre la cancellazione avviene esponendo il componente a luce ultravioletta attraverso una apposita finestrelle presente sul chip. Memorie EEPROM (E²PROM) Le memorie EEPROM (Electrically Erasable PROM) sono memorie programmabili e cancellabili più volte, ma la cancellazione avviene con comandi elettrici ed è effettuata con il dispositivo di programmazione. Alcuni tipi sono predisposti anche per la programmazione e cancellazione on board, ovvero senza togliere il chip dal suo circuito. Inoltre la cancellazione, essendo fatta per via elettrica, può essere anche selettiva, per cui si possono modificare solo i dati che si intendono variare. Prof. Eugenio A. Marchesini - ITIS L.di Savoia Chieti a.s

4 Memorie EAROM Le memorie EAROM (Electrically Alterable ROM) sono memorie sono simili alle EEPROM, ma non hanno avuto successo per motive commerciali e tecnici. Memorie FLASH Sono memorie a semiconduttore di tipo non volatile, programmabili e cancellabili per via elettrica, come le EEPROM, ma permettono il raggiungimento di capacità più elevate a costi più contenuti. Non possono essere cancellati selettivamente, ma solo per settori di memoria. Sono attualmente usate nelle memory stick e nelle memory card. Memorie RAM Le memorie RAM (Random Access Memory) sono memorie sia a lettura che a scrittura di tipo volatile. Esistono Ram di tipo Statico, le SRAM, e di tipo dinamico, le DRAM. La differenza di tipo costruttivo, consiste nella diversa tecnologia usata per memorizzare i dati. Nelle DRAM viene usata una piccola capacità per la memorizzazione del dato, ottenendo così circuiti integrati di dimensioni minori a partità di capacità rispetto alla SRAM. Tuttavia l uso della capacità, che tende a perdere il dato memorizzato, richiede una tecnica che contraddistingue il funzionamento delle DRAM, ovvero la tecnica del rinfresco (refresh) che ciclicamente provvede a ripristinare il livello logico delle celle di memoria. Nei PC vengono correntemente usate memorie di tipo DRAM di tipo sincrono, le SDRAM (Syncronous DRAM), che si differenziano dalle precedenti perché lavorano in modo sincronizzato con il segnale di clock del sistema. Questo permette di ottenere tempi di accesso molto piccoli, dell ordine di 7 12 ns. Al loro interno hanno un proprio segnale di clock attualmente disponibile fio a 200 MHz. Prof. Eugenio A. Marchesini - ITIS L.di Savoia Chieti a.s

5 Esistono attualmente memorie di tipo SDRAM di tipo DDR (Double Data Rate), che sfruttano in modo più efficiente il ciclo di clock e presentano dopo la sigla una cifra (DDR2, DDR3) che ne indica le successive evoluzioni. Ulteriore distinzione nelle memorie RAM va fatta tra le ECC-RAM e NON ECC RAM. Le memorie ECC (Error Correcting Code) hanno un circuito per la correzione dei dati e sono in genere usate sui server; per contro risultano più lente delle memorie non-ecc generalmente usate su macchine desktop. Memorie NVRAM Non volatile random access ( NVRAM ) is the general name used to describe any type of random access memory which does not lose its information when power is turned off. This is in contrast to the most common forms of random access memory today, DRAM and SRAM, which both require continual power in order to maintain their data. NVRAM is a subgroup of the more general class of non-volatile memory types, the difference being that NVRAM devices offer random access, unlike hard disk. The best-known form of NVRAM memory today is flash memory. Some drawbacks to flash memory include the requirement to write it in larger blocks than many computers can atomically address, and the relatively limited longevity of flash memory due to its finite number of writeerase cycles (most consumer flash products at the time of writing can only withstand around 100,000 rewrites before memory begins to deteriorate). Another drawback is the performance limitations preventing flash from matching the response times and, in some cases, the random addressability offered by traditional forms of RAM. Several newer technologies are attempting to replace flash in certain roles, and some even claim to be a truly universal memory, offering the performance of the best SRAM devices with the non-volatility of flash. Prof. Eugenio A. Marchesini - ITIS L.di Savoia Chieti a.s

6 Si riporta di seguito una tabella riepilogativa dei principali tipi di memorie a semiconduttore. Tipo Volatile Scrivibile Cancella Max Cicli di Costo (per Dimensione cancellazione byte) Velocità SRAM Sì Sì Byte Illimitato Costoso Veloce DRAM Sì Sì Byte Illimitato Moderata Moderata Masked ROM No No n / a n / a Economico Veloce PROM No Una volta, con un programmatore dispositivo n / a n / a Moderata Veloce Sì, con un Limitato EPROM No programmatore dispositivo Tutto il Chip (consultare il datasheet) Moderata Veloce EEPROM No Sì Byte Flash No Sì Settore Limitato (consultare il datasheet) Limitato (consultare il datasheet) NVRAM No Sì Byte Illimitato Costoso Moderata Costoso (SRAM + batteria) Veloce da leggere, lento a cancellazione / scrittura Veloce da leggere, lento a cancellazione / scrittura Veloce Prof. Eugenio A. Marchesini - ITIS L.di Savoia Chieti a.s