Een embedded systeem gebruikt verschillende soorten geheugenmodules voor een breed scala aan taken, zoals opslag van softwarecode en instructies voor hardware. Deze softwarecodes en instructies worden gebruikt om programmeer de microcontroller
Verschillende soorten geheugen
Een geheugenmodule is een fysiek apparaat dat wordt gebruikt om programma's of gegevens tijdelijk of permanent op te slaan voor gebruik in digitale elektronica. Er zijn verschillende soorten geheugens in een ingebed systeem, elk met hun eigen specifieke werkingsmodus. Een efficiënt geheugen verhoogt de prestaties van embedded systemen.
2 soorten geheugenmodules
Verschillende soorten geheugenmodules voor elk systeem hangt af van de aard van de toepassing van dat systeem. De vereisten voor geheugenprestaties en capaciteit zijn klein voor goedkope systemen. Selectie van een geheugenmodule is de meest kritische vereiste bij het ontwerpen van een op microcontroller gebaseerd project
De volgende algemene typen geheugenmodule kunnen worden gebruikt in een ingebed systeem.
- Vluchtig geheugen
- Niet-vluchtig geheugen
Vluchtige geheugenmodule - RAM
Vluchtige geheugenapparaten zijn soorten opslagapparaten die hun inhoud vasthouden totdat er stroom op wordt gezet.
Als de stroom wordt uitgeschakeld, verliezen deze herinneringen hun inhoud.
Een voorbeeld van een vluchtig geheugenapparaat is Random Access Memory (RAM)
Vluchtige geheugenmodule-RAM
De RAM-geheugenchip, ook wel hoofdgeheugen genoemd, is een opslaglocatie waarmee informatie snel kan worden opgeslagen en geopend vanaf een willekeurige locatie met een geheugenmodule. De geheugencel waartoe toegang kan worden verkregen voor informatieoverdracht naar of van elke gewenste willekeurige locatie wordt een willekeurig toegankelijk geheugen genoemd.
Een RAM-geheugen is ontworpen met een verzameling opslagcellen. Elke cel bevat BJT of MOSFET gebaseerd op type geheugenmodule. Het 4 * 4 RAM-geheugen kan bijvoorbeeld 4 bit aan informatie opslaan.
Elke instructie van een rij en kolom in deze matrix is een geheugencel. Elk blok met het label BC vertegenwoordigt de binaire cellen met zijn 3 ingangen en 1 uitgang. Elk blok bestaat uit 12 binaire cellen.
Intern gegevensopslagcircuit voor RAM-geheugen
Voor elk geheugenblok is elk woord dat wordt uitgevoerd door de decoder de geselecteerde invoer. De decoder wordt ingeschakeld met de geheugeninschakelingsingang. Wanneer de geheugeninschakelpen op een logisch laag niveau staat, zijn alle uitgangen van de decoder op een logisch laag niveau en selecteert het geheugen geen woord. Wanneer de activeringspin zich op een logisch hoog niveau bevindt, wordt de parallelle uitgang die overeenkomt met de seriële ingang gegeven als geselecteerde invoer voor elk geheugenblok.
Intern gegevensopslagcircuit voor RAM-geheugenchip
Zodra het woord is geselecteerd, bepaalt de lees- en schrijfpin voor elk blok de werking. Als de lees / schrijf-pin een logisch laag niveau heeft, wordt de invoer naar het geheugenblok geschreven. Als de lees / schrijf-pin een logisch hoog niveau heeft, wordt de uitvoer uit elk blok gelezen.
Niet-vluchtig geheugen-ROM-geheugen
Niet-vluchtige geheugens zijn geheugenchips met permanente opslag die opgeslagen informatie kunnen ophalen, zelfs als de stroom is uitgeschakeld. Een voorbeeld van een niet-vluchtig geheugenapparaat is Read Only Memory (ROM).
De ROM staat voor Alleen-lezen geheugen ROM kan alleen worden gebruikt om van te lezen, maar er kan niet op worden geschreven. Deze geheugenapparaten zijn niet vluchtig.
Niet-vluchtig geheugen-ROM-geheugen
De informatie wordt tijdens de fabricage permanent in dergelijke geheugens opgeslagen. Het ROM kan instructies opslaan die nodig zijn om de computer op te starten wanneer de computer van stroom wordt voorzien. Deze bewerking wordt bootstrap genoemd.
Een ROM-geheugencel is ontworpen met een enkele transistor. Het ROM-geheugen wordt niet alleen gebruikt in de computers, maar ook in andere elektronische apparaten zoals controllers, micro-ovens, wasmachines etc.
Een ROM-familie is ontworpen met een verzameling opslagcellen. Elke geheugencel bevat een bipolaire of MOSFET-transistor op basis van soorten geheugen.
Soorten RAM-chips beschikbaar
De RAM-familie omvat twee belangrijke geheugenapparaten, namelijk
Statisch willekeurig toegankelijk geheugen (SRAM)
De Static Random Access Memory-module is een type RAM dat de databits in het geheugen bewaart zolang er stroom wordt geleverd. De SRAM hoeft niet periodiek te worden vernieuwd. Het statische RAM-geheugen biedt snellere toegang tot de gegevens en is duurder dan DRAM.
Statisch willekeurig toegankelijk geheugen (SRAM)
Elk bit in een SRAM wordt opgeslagen in vier transistors die twee kruislings gekoppelde inverters vormen. Twee extra transistors - typen dienen om de toegang tot de opslagcellen te regelen tijdens lees- en schrijfbewerkingen. Een typisch SRAM gebruikt zes transistors om elk geheugenbit op te slaan. Deze opslagcellen hebben twee stabiele toestanden die worden gebruikt om ‘0’ en ‘1’ aan te duiden.
Voordelen:
- De externe SRAM biedt grote opslagcapaciteiten dan on-chip geheugens.
- De SRAM-apparaten zijn zelfs te vinden in kleinere en grotere capaciteiten.
- De SRAM's hebben doorgaans een zeer lage latentie en hoge prestaties.
- Het SRAM-geheugen kan heel gemakkelijk worden ontworpen en gekoppeld in vergelijking met andere geheugens
Toepassingen:
- De externe SRAM is behoorlijk effectief als een snellere buffer voor middelgrote blokken gegevens. U kunt externe SRAM gebruiken om gegevens te bufferen die niet in het geheugen op de chip passen en die een lagere latentie vereisen dan wat DRAM biedt.
- Als uw systeem een geheugenblok van meer dan 10 MB nodig heeft, kunt u verschillende soorten geheugens overwegen, zoals SRAM.
Dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen:
Het Dynamic Random Access Memory is een type RAM-module dat elk bit aan gegevens opslaat in een afzonderlijke condensator. Dit is een efficiënte manier om de gegevens in het geheugen op te slaan, omdat er minder fysieke ruimte nodig is om de gegevens op te slaan.
Dynamic Access Random Memory (DRAM)
Een bepaalde grootte van DRAM kan meer hoeveelheden gegevens bevatten dan een SRAM-chip met dezelfde grootte. De condensatoren in DRAM moeten constant worden opgeladen om hun lading te behouden. Dit is de reden waarom DRAM meer stroom nodig heeft.
Elke DRAM-geheugenchip bestaat uit opslaglocaties of geheugencellen. Het bestaat uit een condensator en een transistor die zowel actief als inactief kunnen zijn. Elke DRAM-cel wordt een bit genoemd.
Wanneer de DRAM-cel een waarde heeft in actieve toestand ‘1’, is de lading hoog. Wanneer de DRAM-cel een waarde heeft in de inactieve toestand ‘0’, is de lading onder een bepaald niveau.
Voordelen:
- De opslagcapaciteit is erg hoog
- Het is een goedkoop apparaat
Toepassingen:
- Het wordt gebruikt voor het opslaan van grote blokken gegevens
- Het wordt gebruikt bij het uitvoeren van microprocessorcode
- Toepassingen waarbij geheugentoegang met lage latentie vereist is.
Soorten ROM-herinneringen
Verschillende soorten geheugen in de ROM-familie hebben vier belangrijke geheugenapparaten:
Programmeerbaar alleen-lezen geheugen:
Het programmeerbare alleen-lezen geheugen (PROM) kan slechts één keer door de gebruiker worden gewijzigd. De PROM is vervaardigd met een reeks zekeringen. De chip wordt geprogrammeerd door de PROM-programmeur waarbij enkele zekeringen zijn doorgebrand. De open zekeringen worden gelezen als enen, terwijl de doorgebrande zekeringen worden gelezen als nullen.
Programmeerbaar alleen-lezen geheugen
Uitwisbaar programmeerbaar alleen-lezen geheugen:
Uitwisbaar programmeerbaar alleen-lezen geheugen
Het uitwisbare programmeerbare alleen-lezen geheugen is een van de speciale typen geheugenmodules die een willekeurig aantal keren kunnen worden geprogrammeerd om de fouten te corrigeren. Het kan zijn inhoud behouden totdat het wordt blootgesteld aan ultraviolet licht.
Het ultraviolette licht wist de inhoud waardoor het geheugen kan worden geprogrammeerd. Om de EPROM-geheugenchip te schrijven en te wissen, hebben we een speciaal apparaat nodig genaamd PROM-programmeur.
De EPROM wordt geprogrammeerd door elektrische lading te forceren op een klein stukje polysiliciummetaal dat bekend staat als zwevende poort, dat zich in de geheugencel bevindt. Als er lading aanwezig is in deze poort, is de cel geprogrammeerd, d.w.z. het geheugen bevat ‘0’. Als er geen lading in de poort aanwezig is, is de cel niet geprogrammeerd, d.w.z. het geheugen bevat ‘1’.
Elektrisch uitwisbaar programmeerbaar alleen-lezen geheugen
EEPROM is een door de gebruiker gemodificeerde alleen-lezen geheugenchip die een aantal keren kan worden gewist en geprogrammeerd.
Elektrisch verwijderbaar programmeerbaar leesbaar geheugen
Deze geheugenapparaten worden gebruikt in computers en andere elektronische apparaten om een kleine hoeveelheid gegevens op te slaan die moeten worden opgeslagen wanneer de voeding wordt verwijderd. De inhoud van EEPROM wordt gewist door deze bloot te stellen aan elektrische lading.
De EEPROM-gegevens worden met 1 byte aan gegevens tegelijk opgeslagen en verwijderd. De EEPROM hoeft niet van de computer te worden verwijderd om te worden gewijzigd. Voor het wijzigen van de inhoud is geen extra uitrusting nodig.
De moderne EEPROM maakt paginabewerkingen met meerdere bytes mogelijk en heeft een beperkte levensduur. De EEPROM kan worden ontworpen met 10 tot 1000 schrijfcycli. Wanneer het aantal schrijfbewerkingen is voltooid, stopt de EEPROM met werken.
EEPROM is een opslagapparaat dat kan worden geïmplementeerd met minder standaarden in celontwerp. De meest voorkomende cel is samengesteld uit twee transistors. De opslagtransistor heeft een zwevende meter vergelijkbaar met EPROM. De EEPROMs heeft twee families die serieel EEPROM en parallel EEPROM zijn. De parallelle EEPROM is sneller en kosteneffectiever dan serieel geheugen.
Flash-geheugen:
Het flashgeheugen is het meest gebruikte apparaat voor elektronica en computerapparatuur. Het flash-geheugen is een van de speciale soorten geheugen die kunnen worden gewist en geprogrammeerd met een gegevensblok. Het flashgeheugen behoudt zijn gegevens, zelfs als er helemaal geen stroom is. Het flash-geheugen is populair omdat het snel en efficiënt werkt dan EEPROM.
Flash-geheugen
De flash-geheugenmodule is ontworpen voor ongeveer 100.000 - 10.000.000 schrijfcycli. De belangrijkste beperking met het flash-geheugen is het aantal keren dat er gegevens naar kunnen worden geschreven. De gegevens kunnen zo vaak als gewenst uit het flash-geheugen worden gelezen, maar na een bepaald aantal schrijfbewerkingen werkt het niet meer.
On-Chip-geheugen
Het On-Chip-geheugen verwijst naar elke geheugenmodule zoals RAM, ROM of andere geheugens, maar die wordt fysiek op de microcontroller zelf afgesloten. Anders microcontrollers -types net als de 8051 heeft microcontroller een beperkt On-Chip ROM-geheugen. Het kan echter worden uitgebreid tot maximaal 64 KB extern ROM-geheugen en 64 KB extern RAM-geheugen.
On-chip geheugen
De / EA-pin wordt gebruikt om de externe en interne geheugens van de microcontroller te besturen. Als / EA-pin is aangesloten op 5V, worden gegevens opgehaald van of naar het interne geheugen van de microcontroller. Wanneer / EA-pin is verbonden met de grond, worden de gegevens opgehaald van of naar de externe geheugens.
Ik hoop dat je nu een duidelijk begrip hebt van verschillende soorten geheugen. Hier is een basisvraag voor u: welk type ROM en RAM wordt gewoonlijk gebruikt om een ingebed systeem te ontwerpen en waarom?
Geef uw antwoorden in het commentaargedeelte hieronder.
Foto tegoed:
Verschillende soorten geheugenmodules door klbict
Vluchtige geheugenmodule-RAM door wikimedia
Niet-vluchtig geheugenmodule-ROM-geheugen door nest
Statisch willekeurig toegankelijk geheugen door 2.bp.blogspot
Dynamic Random Access Memory door directe industrie
Programmeerbaar alleen-lezen geheugen door touque
Uitwisbaar programmeerbaar alleen-lezen geheugen door qcwo
Elektrisch uitwisbaar programmeerbaar alleen-lezen geheugen door vleermuizen
Flash-geheugen door versleuteld-tbn1.gstatic
