Informe Memoria EPROM, EEPROM Y FLASH
Francisco Sánchez, Sebastián Zúñiga & Danilo Cuichan 13 de enero 2018. Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE. Sistemas Digitales – NRC: NRC: 2156 Ing. Pablo Molina
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Introducción Las memorias de un ordenador son dispositivos electrónicos y mecánicos que permiten l a memorización temporal o definitiva de las informaciones y de los resultados de las elaboraciones. Existen numerosos tipos de memorias con diferentes características y con diferentes reacciones ante los acontecimientos inesperados como, por ejemplo, un corte de corriente eléctrica. Las memorias se subdividen habitualmente en las siguientes categorías:
Memorias ROM
Memorias RAM
Memorias de masa
Memorias ROM ROM son las iniciales de Read Only Memory, es decir, memoria de sola lectura. Físicamente, la memoria ROM está constituida por algunos circuitos integrados en los que están permanentemente memorizadas las informaciones de base del ordenador, es decir, todo lo que la máquina necesita para el correcto funcionamiento y para el reconocimiento de todos los periféricos a ella conectados. La característica de la memoria ROM es la de no sufrir por los cortes inesperados de corriente, golpes accidentales o virus; esté tranquilo, por tanto, ya que si su ordenador se cayera en medio de un corte de luz inesperado, es muy difícil que la memoria ROM corra el riesgo de ser dañada.
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Memorias RAM RAM son las iniciales de Random Access Memory, o sea, memoria de acceso casual. Físicamente la memoria RAM está constituida por algunos circuitos integrados en los que se memorizan los programas en ejecución y todos los datos transit orios, o sea, los resultados intermedios de las elaboraciones. En caso de un corte de luz, incluso de pocos segundos de duración, todo el contenido de la RAM se perderá.
Memorias de masa Las memorias de masa están constituidas por lo general por soportes de forma y grandeza diferentes, transportables como disquetes o que también pueden estar conectados con el ordenador permanentemente como es el caso del disco duro. Este tipo de memorias tiene la ventaja de tener capacidades de memorización muy variables y por soportes como los discos duros y los CD-Rom, también muy grandes. La memoria di masa que usa todos los días con su ordenador de forma más o menos consciente es precisamente el disco duro.
EPROM •
Una EPROM (erasable programmable read only memory), es una memoria borrable y programable, o lo que es lo mismo reprogramable. Esto quiere decir que puede guardarse información en la memoria, luego borrarla e introducir otra. Esto permite realizar de manera sencilla modificaciones, ampliaciones y correcciones del contenido de la memoria.
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Es un tipo de chip de memoria ROM inventado por el ingeniero Dov Frohman que retiene los datos cuando la fuente de energía se apaga. En otras palabras, es no volátil. Está
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formada por celdas de FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection Metal-Oxide Semiconductor) o transistores de puerta flotante. Cada uno de ellos viene de fábrica sin carga, por lo que es leído como un 1. •
La EPROM dispone, como cualquier memoria de un bus de direcciones y de un bus de datos. Internamente cada bit se almacena en una matriz de células de memoria. Cuando la EPROM está activa y en modo de lectura, se produce la decodifica ción de las direcciones y el contenido de las células de memoria seleccionadas se entrega a la salida.
Bus de direcciones El bus de direcciones dispone de tantas líneas como sean necesarias para seleccionar cada una de las posiciones de memoria. Puesto que el bus de datos normalmente tiene una longitud de palabra de 8 bits, 1 byte, cada posición de memoria direccionada selecciona 8 células de memoria a la vez. Por ejemplo, una memoria de 2KB, (2048 bytes o 2048 posiciones de memoria) dispone de un bus de 11 bits, (2 elevado a 11 son 2048) y una memoria de 32KB, 32768 bytes, tiene 15 líneas de dirección (2 elevado a 15 son 32768).
Bus de datos El bus de datos, normalmente de 8 bits para presentar palabras de 1 byte, presenta en las patillas D0 a D7, el contenido de la memoria en el modo de lectura y recibe datos en el modo de programación. Por esta doble función dispone de salida triestado. En modo de lectura las patillas de los datos entregan el contenido de la dirección seleccionada o bien, mediante una señal de control, permanecen en estado de alta impedancia. En modo programación las patillas de datos actúan como entrada.
Programación Antes de realizar la programación, la EPROM debe estar completamente borrada, si no es así solo se podrán pasar los bits que estén a 1 a 0.El borrado de la EPPROM es la única manera de cambiar los bits de 0 a 1.Una EPROM no puede ser borrada parcial o selectivamente, de
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manera que por más pequeña que fuese la eventual modificación a realizar en su contenido, inevitablemente se deberá borrar y reprogramar en su totalidad, a no ser que sólo sea necesario pasar 1 a 0, si bien se recomienda en cualquier caso realizar el borrado y la nueva programación. Una EPROM borrada tiene todas las posiciones con el dato FFh de manera que es necesario verificar que todos los bytes contienen FFh antes de programar. Si después de media hora de borrado una EPROM contiene todavía bits puestos a 0, debe desechars e. Sólo puede escribirse una posición de memoria al mismo ti empo.
Borrado Para borrar una EPROM es necesario "descargar" las células de memoria mediante una fuerte irradiación con luz ultravioleta. A este efecto, la EPROM va provista de una ventana de cuarzo, transparente a los rayos UV. Al incidir éstos se produce una corriente fotoeléctrica que evacua la carga de todas las células de memoria. Para conseguir un borrado total y que el tiempo de exposición no sea excesivamente largo, conviene tener en cuenta:
Longitud de onda de la fuente UV, 253,7 nanómetros.
Lámpara de ultravioletas con una potencia de 12 mW/cm2.
Tiempo de borrado de EPROM de 15 a 20 minutos.
Distancia entre la fuente de UV y la EPROM, de 2 a 3 centímetro
El tiempo de borrado puede aumentarse hasta 30 minutos en caso de que la memoria haya sufrido varias reprogramaciones. Existen en el mercado aparatos borradores de EPROM que garantizan estas condiciones y además permiten borrar varias memorias simultáneamente.
Funcionamiento interno La EPROM tiene tantas celdas de memoria como bits deban alnmacenarse, así una memoria de 2KB tiene 16384 celdas de memoria (2048x8bits).La EPROM almacena los bits en celdas formadas a partir de transistores de tipo FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection Metal-
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Oxide Semiconductor) un tipo de MOSFET cuya puerta está rodeada por óxido de silicio y, en consecuencia, totalmente aislada.La cantidad de carga eléctrica almacenada sobre la puerta aislada o flotante determina que el bit de la celda contenga un 1 o un 0; las celdas cargadas son leídas como un 0, mientras que las que no lo están son leídas como un 1. Tal como las EPROMs salen de fábrica, todas las celdas se encuentran descargadas, por lo cual el bit asociado es un 1; de ahí que una EPROM virgen presente el valor hexadeci mal FF en todas sus direcciones. Cuando un bit de una celda debe ser cambiado o programado de un 1 a un 0, con la ayuda de una tensión relativamente alta (la tensión de programación Vpp), se crea un campo eléctrico mediante el cual algunos electrones ganan suficiente energía como para atravesar la capa que aísla la puerta flotante. En la medida que estos electrones se acumulan en la puerta flotante, esta toma una carga negativa, lo que finalmente produce que la celda tenga un 0.
Uso practico Una vez grabada una EPROM con la información pertinente, por medio de un "programador" se instala en el sistema correspondiente donde será utilizada como dispositivo de lectura solamente. Eventualmente, ante la necesidad de realizar alguna modificación en la información contenida o bien para ser utilizada en otra aplicación, la EPROM se retira del sistema, se borra mediante la exposición a luz ultravioleta, se programa con los nuevos datos, y se vuelve a instalar en el sistema de uso como una memoria de lectura solamente.
Tipos de memoria EPROM Tipo de EPROM
Última dirección
Tamaño — bits
Tamaño — bytes
Longitud (hex)
1702, 1702A
2 Kibit
256
100
000FF
2704
4 Kibit
512
200
001FF
(hex)
6
2708
8 Kibit
1 KiB
400
003FF
2716, 27C16
16 Kibit
2 KiB
800
007FF
2732, 27C32
32 Kibit
4 KiB
1000
00FFF
2764, 27C64
64 Kibit
8 KiB
2000
01FFF
27128, 27C128
128 Kibit
16 KiB
4000
03FFF
27256, 27C256
256 Kibit
32 KiB
8000
07FFF
27512, 27C512
512 Kibit
64 KiB
10000
0FFFF
27C010, 27C100
1 Mibit
128 KiB
20000
1FFFF
27C020
2 Mibit
256 KiB
40000
3FFFF
27C040
4 Mibit
512 KiB
80000
7FFFF
27C080
8 Mibit
1 MiB
100000
FFFFF
Señales de control de la memoria 2716 CE, (chip enable, activo a nivel bajo) Esta entrada habilita o activa a la memoria. Sirve para disminuir el consumo de esta al entrar en "modo de espera" o "standby".
/OE (output enable, activo a nivel bajo) Esta entrada controla la salida y activa o desactiva los "drivers" de salida de la memoria. Cuando es 0, el dato está disponible suponiendo que /CE ha estado a 0 y la dirección ha permanecido estable durante un tiempo pequeño. Cuando es 1 coloca las salidas en estado de alta impedancia.
Vpp (Tensión de programación)
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•
Esta entrada permite aplicar a las células de memoria una tensión relativamente alta y que crea el campo eléctrico que permite cargar la puerta flotante de los transistores FAMOS y así grabar la EPROM.
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Las tensiones de programación varían en función tanto del dispositivo, como del fabricante, así nos encontramos con tensiones de programación de 12,5V, 13V, 21V y 25V.
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IMPORTANTE: Superar la Vpp requerida por la EPROM en 1,5 o 2 voltios puede dañarla.
PGM (Programación) Cuando se aplica un pulso de una duración determinada a esta entrada es cuando se hace efectiva la grabación de la posición de memoria direccionada. De hecho, en la programación de la EPROM puede mantenerse aplicada la Vpp o tensión de programación y el pulso en PGM efectúa la programación.
Consideraciones de diseño con EPROM Dadas las características de las EPROM es necesario un cuidadoso desacoplamiento de la corriente de alimentación para evitar la aparición de picos de tensión transitorios. Cuando se desarrolle el sistema donde se utilice hay que tener en cuenta, los tres segmentos en los que se puede encontrar la corriente que alimenta la EPROM:
Nivel de corriente Standby.
Nivel de corriente activa.
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Corriente transitoria producida con la bajada y subida de flancos de impulso en /CE.
Conclusiones: •
EEPROMS y EPROMS son dispositivos electrónicos para ser instalado en tableros de circuito, que puede almacenar información que sólo puede ser leído desde el dispositivo proporcionando instrucciones de equipo local sin la necesidad de un ordenador completo. Además, ambos dispositivos pueden ser completamente borrado y reprogramado con nuevas informaciones muchas veces.
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La mayor diferencia entre EEPROMS y EPROMS es manera de información se borra y se almacena. Las EPROMS mayores necesitan a retirarse del circuito y reprogramado en un dispositivo separado o, en el caso de algunos modelos de generación anteriores, expuestas a la luz UV. EEPROMS puede tener datos selectivamente borrar o reprogramado sin retirarlas, hacer reprogramación más rápido y más fácil.
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Referencias Electronica teoria-practica. Memoria EPROM: multiplexores Recuperado el 11 de enero de 2018, de
http://electronica-teoriaypractica.com/memoria-eprom/
Museo
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bits, Memoria
EPROM
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http://www.museo8bits.com/wiki/index.php?title=Memoria_EPROM Wanadoo.
Dispositivos
digitales.
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http://perso.wanadoo.es/pictob/eprom.htm
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