Что такое ПЗУ. Для чего оно нужно, какие виды бывают

Как работает «постоянная память», для чего она нужна и как ее выбрать

Продолжаем рассказывать о ключевых элементах устройства\u000Aкомпьютера. Эта статья посвящена памяти ROM (ПЗУ) и ее роли в вычислительной технике. ПЗУ играет важную\u000Aроль в процессе загрузки компьютера. Когда компьютер включается, процессор\u000Aобращается к ПЗУ, чтобы получить начальную программу, которая запускает\u000Aзагрузку операционной системы с жесткого диска в оперативную память.

Этот\u000Aпроцесс, часто называемый процессом загрузки, опирается на код, хранящийся в\u000AПЗУ.

В небольших или встроенных компьютерных системах, например,\u000Aв бытовой технике, мобильных устройствах или другом специализированном\u000Aоборудовании, в ПЗУ могут храниться целые приложения или операционные системы,\u000Aкоторые просты и не требуют обновлений. Это особенно полезно в устройствах, где\u000Aстабильность и надежность важнее гибкости.

Что такое ПЗУ

ПЗУ – это «постоянное запоминающее устройство» (англ. ROM, Read-Only Memory), тип энергонезависимой памяти, используемой в компьютерах\u000Aи других электронных устройствах. В отличие от RAM (Random Access Memory), которая\u000Aиспользуется для временного хранения данных, меняющихся в процессе работы, ROM\u000Aсохраняет данные даже при выключении устройства.

Роль ПЗУ в работе компьютера чрезвычайно важна, потому что\u000Aоно влияет на все процессы: от запуска системы до управления оборудованием,\u000Aбезопасности и общей целостности системы. Оно гарантирует, что важные\u000Aинструкции будут постоянно готовы, обеспечивая стабильную и надежную работу с\u000Aмомента включения устройства.

С годами технология, лежащая в основе ПЗУ, развивалась, и\u000Aбыли разработаны различные формы, включая PROM (программируемое ПЗУ), EPROM\u000A(стираемое программируемое ПЗУ) и EEPROM (электрически стираемое\u000Aпрограммируемое ПЗУ), каждая из которых допускает различные уровни\u000Aперепрограммируемости.

Назначение постоянной памяти

Хранение микропрограммы

В ПЗУ обычно хранится микропрограмма или загрузчик,\u000Aнеобходимый для начальной загрузки системы и выполнения основных операций. Эта\u000Aмикропрограмма, часто называемая BIOS (Basic Input/Output System) в ПК,\u000Aинициализирует и тестирует оборудование при запуске перед загрузкой\u000Aоперационной системы из другого источника.

Постоянное хранилище

Поскольку ПЗУ нельзя легко переписать, оно используется для\u000Aхранения редко изменяемого программного обеспечения, например, системных\u000Aмикропрограмм и данных приложений, которые должны оставаться неизменными.

Безопасность и стабильность

Поскольку ПЗУ доступно только для чтения, хранящиеся на нем\u000Aданные не могут быть изменены случайно или с помощью вредоносного ПО, что\u000Aделает его безопасным и стабильным местом для хранения критически важного кода\u000Aи данных.

Виды ПЗУ и как они работают

ПЗУ работает как постоянное хранилище данных, которые должны\u000Aнадежно сохраняться даже при отключении питания устройства. Технология их\u000Aработы различается от типов памяти. Каждый из них предназначен для определенных\u000Aприложений, в зависимости от необходимости стабильности и гибкости хранения\u000Aданных. Классическое ПЗУ используется там, где данные никогда не должны\u000Aменяться, а такие типы, как EEPROM, выбираются там, где обновление данных может\u000Aбыть необходимым, но относительно редким.

Базовое (масочное) ПЗУ

Классическая форма ПЗУ изготавливается с постоянно\u000Aвстроенными в нее данными. Данные записываются во время изготовления чипа с\u000Aпомощью процесса, который физически кодирует данные на кремнии. Термин\u000A«масочная» происходит от использования фотомаски в процессе производства,\u000Aкоторая устанавливает данные как постоянную часть полупроводникового чипа. Обычно\u000Aдля этого используются маски, которые определяют, должен ли каждый бит в памяти\u000Aбыть 0 или 1. Из-за используемого процесса производства этот тип ПЗУ не может\u000Aбыть изменен после его создания.

Программируемое ПЗУ (PROM)

PROM представляет собой чистый чип памяти, и данные в него\u000Aмогут быть записаны один раз. Данные записываются с помощью специального\u000Aустройства, называемого программатором PROM или устройством записи PROM. Запись\u000Aв PROM включает в себя посылку высоковольтного электрического заряда в\u000Aопределенные места на чипе, который сжигает предохранитель или постоянно\u000Aизменяет состояние транзистора, тем самым сохраняя данные. После\u000Aпрограммирования данные в PROM не могут быть изменены.

Стираемое программируемое ПЗУ (EPROM)

EPROM можно стирать и перепрограммировать, потому что в нем\u000Aиспользуется другая технология. Данные в EPROM хранятся в транзисторах с\u000Aплавающим затвором. Когда EPROM программируются, электрический заряд\u000Aзадерживается в плавающем затворе, что изменяет поведение транзистора,\u000Aзаставляя его отображать 1 или 0. EPROM можно стереть, подвергнув их\u000Aвоздействию сильного ультрафиолетового света. Под действием ультрафиолетового\u000Aсвета заряд рассеивается, возвращая микросхему в исходное,\u000Aнезапрограммированное состояние.

Электрически стираемое программируемое ПЗУ (EEPROM)

EEPROM использует возможности перепрограммирования EPROM и\u000Aделает их более простыми и практичными. EEPROM можно стирать и\u000Aперепрограммировать в схеме с помощью электрических зарядов. В отличие от\u000AEPROM, ее не нужно вынимать из компьютера или подвергать воздействию\u000Aультрафиолетовых лучей. Вместо этого вы можете сбросить ее содержимое с помощью\u000Aпрямого приложения электрического заряда, что делает ее универсальной для\u000Aприложений, где данные нужно обновлять время от времени, например, в настройках\u000Aконфигурации.

Характеристики ПЗУ

ПЗУ имеют несколько отличительных характеристик, которые\u000Aопределяют их функциональность и применение в электронных системах.

При выборе ПЗУ (памяти только для чтения) для конкретного\u000Aприложения следует учитывать несколько характеристик, чтобы убедиться, что\u000Aвыбранный тип ПЗУ отвечает специфическим потребностям устройства или системы.

Тип памяти

Масочное ПЗУ. Лучше всего подходит для\u000Aкрупносерийного производства, где данные не будут меняться.

PROM (программируемое ПЗУ). Подходит для\u000Aмалосерийного производства или начальных этапов разработки, когда данные\u000Aнеобходимо запрограммировать один раз.

EPROM (стираемое программируемое ПЗУ). Используется\u000Aдля разработки и тестирования, когда данные необходимо стирать и\u000Aперепрограммировать с помощью ультрафиолетового света.

EEPROM (электрически стираемое программируемое ПЗУ).\u000AИдеально подходит для приложений, где требуется частое обновление данных;\u000Aстирается и перезаписывается с помощью электричества.

Емкость

Объем данных, которые должно хранить ПЗУ, определяет\u000Aнеобходимый объем памяти. Оцените потребности приложения в памяти с учетом\u000Aбудущих обновлений или расширений.

Долговечность и надежность

ПЗУ должно быть устойчивым к физическим воздействиям и\u000Aусловиям окружающей среды, таким как перепады температуры, влажность и\u000Aмеханические воздействия. Надежность имеет решающее значение для приложений,\u000Aсодержащих критически важные данные, такие как процессы загрузки или системные\u000Aпрошивки.

Время доступа (задержка)

Это время, которое проходит с момента начала операции чтения\u000Aдо получения данных. Более быстрое время доступа необходимо для приложений,\u000Aтребующих быстрой загрузки или извлечения данных.

Потребление энергии

Важно для устройств, работающих от батарей, где\u000Aэнергоэффективность имеет решающее значение. EEPROM и другие новые типы ПЗУ\u000Aмогут предложить лучшее управление питанием по сравнению со старыми типами ПЗУ.

Программируемость и стираемость

В зависимости от того, как часто необходимо обновлять или\u000Aизменять данные в ПЗУ, выбор более гибкого типа памяти, например EEPROM, может\u000Aоказаться более выгодным по сравнению с одноразовыми программируемыми\u000Aрешениями.

Стоимость

Бюджет, доступный для компонента памяти, может повлиять на\u000Aвыбор типа ПЗУ. Маскированные ПЗУ обычно дешевле при больших объемах, в то\u000Aвремя как EEPROM дороже, но обеспечивает большую гибкость.

Число циклов

Некоторые типы ПЗУ, например EEPROM, имеют ограниченное\u000Aколичество циклов записи-стирания. Это следует учитывать, если память\u000Aнеобходимо часто перезаписывать в течение всего срока службы изделия.

Безопасность данных

В приложениях, где важна безопасность, выбор ПЗУ, которое по\u000Aсвоей сути предназначено только для чтения и не может быть легко изменено\u000A(например, ПЗУ с маской), может предотвратить несанкционированное вмешательство\u000Aв программное обеспечение.

Выбор правильного типа ПЗУ предполагает баланс между этими\u000Aхарактеристиками в зависимости от конкретных требований и ограничений\u000Aприложения. Часто это компромисс между стоимостью, производительностью и\u000Aгибкостью.

В чем отличие ОЗУ и ПЗУ

Различия между ОЗУ и ПЗУ связаны с тем, что они играют разные\u000Aроли в вычислительных средах: ОЗУ обеспечивает динамическую память с быстрым\u000Aдоступом для активной обработки данных, а ПЗУ – стабильное и долговременное\u000Aхранение критически важных системных данных.

Волатильность

ОЗУ. Волатильна (теряет данные при выключении\u000Aпитания).

ПЗУ. Энергонезависима (сохраняет данные даже при\u000Aвыключении питания).

Функциональность

ОЗУ. Используется для временного хранения данных; в\u000Aней хранятся данные и программы, необходимые процессору при выполнении задач.

ПЗУ. Используется для постоянного хранения данных;\u000Aобычно хранит прошивку или программное обеспечение, которое редко меняется.

Перезаписываемость

ОЗУ. Возможность чтения и записи; данные могут быть\u000Aзаписаны в оперативную память и считаны из нее несколько раз.

ПЗУ. В основном только для чтения; традиционно данные\u000Aзаписываются в процессе производства и не могут быть изменены впоследствии\u000A(хотя некоторые современные типы, например EEPROM, могут быть перезаписаны).

Скорость

ОЗУ. Как правило, быстрее, чем ПЗУ, предназначена для\u000Aбыстрого получения и обработки данных.

ПЗУ. Медленнее по сравнению с ОЗУ, оптимизирована для\u000Aстабильного и надежного получения данных.

Использование

ОЗУ. Является основной памятью компьютера,\u000Aнепосредственно доступной центральному процессору для выполнения программ.

ПЗУ. Хранит\u000Aкритически важные программы, необходимые для загрузки компьютера и\u000Aинициализации оборудования.

Емкость

ОЗУ. Обычно имеет большую емкость по сравнению с ПЗУ\u000Aв современных компьютерах, что позволяет обрабатывать несколько программ одновременно.

ПЗУ. Меньше по объему, так как содержит только\u000Aосновные программы и данные, необходимые для работы системы.

Стоимость

ОЗУ. Более дорогая в расчете на единицу хранения\u000Aиз-за своей сложности и скорости.

ПЗУ. Менее дорогостоящая, особенно при больших объемах\u000Aпроизводства.

Форм-фактор

ОЗУ. Существует в виде съемного или встроенного\u000Aмодуля в цифровых устройствах.

ПЗУ. Обычно интегрирована в микроконтроллер или\u000Aспециальный раздел материнской платы устройства.

Читайте также:

Как выбрать видеокарту для гейминга, майнинга и монтажа

Тактовая частота процессора: что это, на что влияет, как\u000Aузнать

Как узнать температуру процессора

Материнская плата: что это, характеристики, из чего состоит,\u000Aкак работает

Устройство компьютера: из чего состоит ПК

CPU Fan Error: что это, как исправить ошибку

DisplayPort или HDMI: что лучше и в чем разница