يستخدم النظام المضمن أنواعًا مختلفة من وحدات الذاكرة لمجموعة واسعة من المهام مثل تخزين رمز البرنامج وتعليمات الأجهزة. يتم استخدام رموز البرامج والتعليمات في برمجة الميكروكونترولر .
أنواع الذاكرة المختلفة
وحدة الذاكرة هي جهاز مادي يستخدم لتخزين البرامج أو البيانات على أساس مؤقت أو دائم لاستخدامها في الإلكترونيات الرقمية. هناك أنواع مختلفة من الذكريات في النظام المضمن ، ولكل منها طريقة تشغيل خاصة بها. تزيد الذاكرة الفعالة من أداء الأنظمة المضمنة.
2 أنواع وحدات الذاكرة
أنواع مختلفة من وحدات الذاكرة لـ أي نظام يعتمد على طبيعة التطبيق من هذا النظام. أداء الذاكرة ومتطلبات القدرة صغيرة للأنظمة منخفضة التكلفة. يعد اختيار وحدة الذاكرة من أهم المتطلبات في تصميم ملف مشروع قائم على متحكم .
يمكن استخدام الأنواع العامة التالية من وحدات الذاكرة في نظام مضمن.
- ذاكرة متقلبة
- ذاكرة غير متطايرة
وحدة الذاكرة المتغيرة - RAM
أجهزة الذاكرة المتطايرة هي أنواع من أجهزة التخزين التي تحتفظ بمحتواها حتى يتم تطبيق الطاقة عليها.
عندما يتم فصل الطاقة ، تفقد هذه الذكريات محتواها.
مثال على جهاز الذاكرة المتطايرة هو ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)
وحدة الذاكرة المتطايرة- RAM
شريحة ذاكرة RAM ، يشار إليها باسم الذاكرة الرئيسية ، هي موقع تخزين يسمح بتخزين المعلومات والوصول إليها بسرعة من موقع عشوائي باستخدام وحدة الذاكرة. تسمى خلية الذاكرة التي يمكن الوصول إليها لنقل المعلومات من أو إلى أي موقع عشوائي مرغوب بذاكرة الوصول العشوائي.
تم تصميم ذاكرة RAM مع مجموعة من خلايا التخزين. تحتوي كل خلية على BJT أو موسفيت بناءً على نوع وحدة الذاكرة. على سبيل المثال ، يمكن لذاكرة RAM 4 * 4 تخزين 4 بت من المعلومات.
كل تعليمات من صف وعمود في هذه المصفوفة هي خلية ذاكرة. تمثل كل كتلة تحمل اسم BC الخلايا الثنائية بمدخلاتها الثلاثة ومخرجها 1. تتكون كل كتلة من 12 خلية ثنائية.
دائرة تخزين البيانات الداخلية لذاكرة RAM
لكل كتلة ذاكرة ، كل كلمة ناتجة من وحدة فك الترميز هي المدخلات المختارة. يتم تمكين وحدة فك التشفير مع إدخال تمكين الذاكرة. عندما يكون دبوس تمكين الذاكرة في المستوى المنطقي المنخفض ، تكون جميع مخرجات وحدة فك التشفير في المستوى المنطقي المنخفض ولا تحدد الذاكرة أي كلمة. عندما يكون دبوس التمكين في المستوى المنطقي العالي ، يتم إعطاء الإخراج المتوازي المقابل للإدخال التسلسلي كمدخل محدد لكل كتلة ذاكرة.
دائرة تخزين البيانات الداخلية لشريحة ذاكرة RAM
بمجرد تحديد الكلمة ، يحدد دبوس القراءة والكتابة لكل كتلة العملية. إذا كان دبوس القراءة / الكتابة عند مستوى منطقي منخفض ، تتم كتابة الإدخال على كتلة الذاكرة. إذا كان دبوس القراءة / الكتابة في المستوى المنطقي العالي ، تتم قراءة الإخراج من كل كتلة.
ذاكرة ROM غير متطايرة
الذكريات غير المتطايرة هي أنواع تخزين دائمة لرقائق الذاكرة والتي يمكنها استعادة المعلومات المخزنة حتى عند إيقاف تشغيل الطاقة. مثال على جهاز ذاكرة غير متطاير هو Read Only Memory (ROM).
ROM لتقف على اقرأ الذاكرة فقط . يمكن استخدام ROM للقراءة فقط ، ولكن لا يمكن الكتابة عليه. أجهزة الذاكرة هذه غير متطايرة.
ذاكرة ROM غير متطايرة
يتم تخزين المعلومات بشكل دائم في مثل هذه الذكريات أثناء التصنيع. يمكن لـ ROM تخزين الإرشادات المطلوبة لبدء تشغيل الكمبيوتر عند توفير الطاقة للكمبيوتر. يشار إلى هذه العملية باسم التمهيد.
تم تصميم خلية ذاكرة ROM بترانزستور واحد. لا تستخدم ذاكرة ROM فقط في أجهزة الكمبيوتر ولكن أيضًا في الأجهزة الإلكترونية الأخرى مثل وحدات التحكم والأفران الصغيرة والغسالات وما إلى ذلك.
تم تصميم عائلة ROM مع مجموعة من خلايا التخزين. تحتوي كل خلية ذاكرة على ترانزستور ثنائي القطب أو ترانزستور MOSFET بناءً على أنواع الذاكرة.
أنواع رقائق ذاكرة الوصول العشوائي المتوفرة
تشتمل عائلة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) على جهازي ذاكرة مهمين هما
ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM)
وحدة ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة هي نوع من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) التي تحتفظ بتات البيانات في ذاكرتها طالما يتم توفير الطاقة. لا يحتاج SRAM إلى التحديث بشكل دوري. توفر ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة وصولاً أسرع إلى البيانات وهي أغلى من DRAM.
ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM)
يتم تخزين كل بت في ذاكرة SRAM في أربعة ترانزستورات تشكل اثنين من المحولات المتقاطعة. اثنان إضافيان الترانزستورات - أنواع تعمل على التحكم في الوصول إلى خلايا التخزين أثناء عمليات القراءة والكتابة. يستخدم SRAM عادةً ستة ترانزستورات لتخزين كل بت ذاكرة. تحتوي خلايا التخزين هذه على حالتين ثابتتين تستخدمان للإشارة إلى '0' و '1'.
مزايا:
- توفر ذاكرة SRAM الخارجية سعات تخزين كبيرة مقارنة بالذاكرة الموجودة على الرقاقة.
- يمكن العثور على أجهزة SRAM بسعات أصغر وأكبر.
- عادةً ما يكون للذاكرة SRAM زمن انتقال منخفض جدًا وأداء عالٍ.
- يمكن تصميم ذاكرة SRAM والتعامل معها بسهولة مقارنة بالذكريات الأخرى
التطبيقات:
- تعتبر ذاكرة SRAM الخارجية فعالة جدًا كمخزن مؤقت أسرع لكتلة البيانات متوسطة الحجم. يمكنك استخدام ذاكرة SRAM الخارجية لتخزين البيانات التي لا تتناسب مع الذاكرة الموجودة على الرقاقة وتتطلب زمن انتقال أقل مما يوفره DRAM.
- إذا كان نظامك يتطلب كتلة من الذاكرة أكبر من 10 ميجابايت ، فيمكنك التفكير في أنواع مختلفة من الذكريات مثل SRAM.
ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية:
ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكي هي نوع من وحدات ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) التي تخزن كل بت من البيانات داخل مكثف منفصل. هذه طريقة فعالة لتخزين البيانات في الذاكرة لأنها تتطلب مساحة مادية أقل لتخزين البيانات.
ذاكرة عشوائية الوصول الديناميكي (DRAM)
يمكن أن يحتوي حجم معين من DRAM على كميات بيانات أكثر من شريحة SRAM بالحجم نفسه. يجب إعادة شحن المكثفات في الذاكرة الحيوية باستمرار للحفاظ على شحنتها. هذا هو السبب الذي يجعل DRAM يتطلب المزيد من الطاقة.
تتكون كل شريحة ذاكرة DRAM من مواقع تخزين أو خلايا ذاكرة. وهي مكونة من مكثف وترانزستور يمكنها الاحتفاظ بحالة نشطة أو غير نشطة. يشار إلى كل خلية DRAM على أنها بت.
عندما تحتفظ خلية DRAM بقيمة في الحالة النشطة '1' ، تكون الشحنة في حالة عالية. عندما تحتفظ خلية DRAM بقيمة في الحالة غير النشطة '0' ، تكون الشحنة أقل من مستوى معين.
مزايا:
- سعة التخزين عالية جدا
- إنه جهاز منخفض التكلفة
التطبيقات:
- يتم استخدامه لتخزين كتلة كبيرة من البيانات
- يتم استخدامه في تنفيذ كود المعالج الدقيق
- التطبيقات التي تتطلب الوصول إلى الذاكرة بزمن انتقال منخفض.
أنواع ذاكرة القراءة فقط
الأنواع المختلفة من الذاكرة في عائلة ROM لها أربعة أجهزة ذاكرة مهمة وهي:
ذاكرة للقراءة فقط قابلة للبرمجة:
يمكن تعديل ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) مرة واحدة بواسطة المستخدم. يتم تصنيع PROM بسلسلة من الصمامات. تمت برمجة الشريحة بواسطة مبرمج PROM حيث يتم حرق بعض الصمامات. تقرأ الصمامات المفتوحة كواحد ، بينما تقرأ الصمامات المحترقة على أنها أصفار.
ذاكرة للقراءة فقط قابلة للبرمجة
ذاكرة للقراءة فقط قابلة للبرمجة:
ذاكرة للقراءة فقط قابلة للبرمجة
تعد ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح والقابلة للبرمجة أحد الأنواع الخاصة من وحدات الذاكرة التي يمكن برمجتها أي عدد من المرات لتصحيح الأخطاء. يمكنه الاحتفاظ بمحتوياته حتى تعرضه للأشعة فوق البنفسجية.
يمحو الضوء فوق البنفسجي محتوياته مما يجعل من الممكن برمجة الذاكرة. لكتابة ومحو شريحة ذاكرة EPROM ، نحتاج إلى جهاز خاص يسمى PROM programmer.
تمت برمجة EPROM عن طريق فرض شحنة كهربائية على قطعة صغيرة من معدن بولي سيليكون تعرف باسم البوابة العائمة ، والموجودة في خلية الذاكرة. عند وجود شحنة في هذه البوابة ، تتم برمجة الخلية ، أي تحتوي الذاكرة على '0'. عندما لا تكون الشحنة موجودة في البوابة ، فإن الخلية غير مبرمجة ، أي أن الذاكرة تحتوي على '1'.
قابل للبرمجة للمسح الكهربائي للقراءة فقط الذاكرة :
EEPROM عبارة عن شريحة ذاكرة معدلة من قبل المستخدم للقراءة فقط والتي يمكن محوها وبرمجتها لعدد من المرات.
كهربائيا للمسح برمجة ذاكرة القراءة فقط
تُستخدم أجهزة الذاكرة هذه في أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الأخرى لتخزين كمية صغيرة من البيانات التي يجب حفظها عند إزالة مصدر الطاقة. يتم مسح محتوى EEPROM بتعريضه لشحنة كهربائية.
يتم تخزين بيانات EEPROM وإزالتها 1 بايت من البيانات في المرة الواحدة. لا يلزم إزالة ذاكرة EEPROM من الكمبيوتر لتعديلها. لا يتطلب تغيير المحتوى معدات إضافية.
تسمح EEPROM الحديثة بعمليات صفحة متعددة البايت ولها عمر محدود. يمكن تصميم EEPROM من 10 إلى 1000 دورة كتابة. عند اكتمال عدد عمليات الكتابة ، تتوقف ذاكرة EEPROM عن العمل.
EEPROM هو جهاز تخزين يمكن تنفيذه بمعايير أقل في تصميم الخلية. تتكون الخلية الأكثر شيوعًا من ترانزستورات. يحتوي ترانزستور التخزين على مقياس عائم مماثل لـ EPROM. تحتوي وحدات EEPROM على عائلتين هما EEPROM التسلسلي و EEPROM المتوازي. ذاكرة EEPROM المتوازية أسرع وأقل تكلفة من الذاكرة التسلسلية.
ذاكرة متنقله:
ذاكرة الفلاش هي الجهاز الأكثر استخدامًا للإلكترونيات وأجهزة الكمبيوتر. تعد ذاكرة الفلاش من بين أنواع الذاكرة الخاصة التي يمكن محوها وبرمجتها مع كتلة من البيانات. تحفظ ذاكرة الفلاش بياناتها حتى مع عدم وجود طاقة على الإطلاق. تحظى ذاكرة الفلاش بشعبية كبيرة لأنها تعمل بسرعة وكفاءة مقارنة بـ EEPROM.
ذاكرة متنقله
تم تصميم وحدة ذاكرة الفلاش لحوالي 100000-100000 دورة كتابة. القيد الرئيسي في ذاكرة الفلاش هو عدد المرات التي يمكن فيها كتابة البيانات عليها. يمكن قراءة البيانات من ذاكرة الفلاش عدة مرات حسب الرغبة ، ولكن بعد عدد معين من عمليات الكتابة ، ستتوقف عن العمل.
ذاكرة على رقاقة
يشار إلى ذاكرة On-Chip إلى أي وحدة ذاكرة مثل RAM أو ROM أو ذكريات أخرى ولكن ذلك يخرج فعليًا من وحدة التحكم الدقيقة نفسها. مختلف ميكروكنترولر - أنواع مثل متحكم 8051 يحتوي على ذاكرة ROM محدودة على رقاقة. ومع ذلك ، فإن لديها القدرة على التوسع إلى 64 كيلوبايت كحد أقصى من ذاكرة ROM الخارجية و 64 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي الخارجية.
ذاكرة على الرقاقة
يتم استخدام دبوس / EA للتحكم في الذكريات الخارجية والداخلية للميكروكونترولر. إذا تم توصيل دبوس / EA بجهد 5 فولت ، فسيتم جلب البيانات إلى أو من الذاكرة الداخلية لوحدة التحكم الدقيقة. عند توصيل دبوس / EA بالأرض ، يتم جلب البيانات إلى أو من الذكريات الخارجية.
أتمنى الآن أن يكون لديك فهم واضح لأنواع مختلفة من الذاكرة. إليك سؤال أساسي لك - لتصميم أي نظام مضمن ، ما هو نوع ROM و RAM المستخدم عادةً ولماذا؟
أعط إجاباتك في قسم التعليقات أدناه.
مصدر الصورة:
أنواع مختلفة من وحدات الذاكرة klbict
وحدة الذاكرة المتطايرة- RAM بواسطة ويكيميديا
الذاكرة غير المتطايرة - ذاكرة القراءة فقط من خلال عش
ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة بواسطة 2.bp.blogspot
ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية بواسطة الصناعة المباشرة
برمجة ذاكرة للقراءة فقط بواسطة توك
برمجة قابلة للمسح للقراءة فقط الذاكرة بواسطة qcwo
قابل للبرمجة للمسح الكهربائي للقراءة فقط من خلال الذاكرة الخفافيش
ذاكرة فلاش بواسطة المشفرة tbn1.gstatic
