Memorias Programables

Memorias
programables.
Resumen.
Bibliografía

Las computadoras y otros tipos de sistemas
requieren el almacenamiento permanente o semipermanente
de un gran número de datos
binarios. Los sistemas basados en microprocesadores necesitan de la
memoria para almacenar los programas y
datos generados durante el procesamiento y disponer de
ellos cuando sea necesario.
Las modernas técnicas de circuitos
integrados permiten combinar miles e incluso millones
de puertas dentro de un solo encapsulado. Esto ha llevado a
la fabricación de diseños más
complejos como los dispositivos lógicos
programables, memorias
y microprocesadores, que proporcionan dentro de un solo
chip circuitos que requieren gran cantidad de
componentes discretos.
Las memorias son dispositivos
de almacenamiento de datos binarios de largo o corto
plazo .La memoria
es un componente fundamental de las computadoras digitales
y está presente en gran parte de los sistemas
digitales. La memoria de acceso aleatorio (RAM,
random access
memory) almacena datos temporalmente, la memoria de
sólo lectura
(ROM, Read only memory) los guarda de manera permanente. La
ROM forma parte del grupo de
componentes llamados dispositivos lógicos
programables (PLD, programmable logic devices), que emplean
la información almacenada para definir
circuitos lógicos.
Dispositivos que son capaces de proveer el medio
físico para almacenar esta información. Y
aunque esta es su tarea fundamental (más del 90 % de
las memorias se dedican a este fin) también se
pueden utilizar para la implementación de circuitos
combinacionales y pueden sustituir la mayor parte de la
lógica de un sistema.
Los chips LSI pueden programarse para realizar
funciones
específicas. Un dispositivo lógico
programable (PLD) es un chip LSI que contiene una estructura de circuito "regular", pero que
permite al diseñador adecuarlo para una
aplicación específica. Cuando un PLD
típico deja la fábrica de IC, aún no
está listo para una función específica, sino que
debe ser programado por el usuario para que realice la
función requerida en una aplicación
particular. Los chips con la mayor funcionalidad por unidad
de área han sido los chips de memoria, que contienen
arreglos rectangulares de celdas de memoria. Uno de los PLD
es el chip "de memoria de sólo lectura".
En una primera clasificación, se puede distinguir
entre memorias de almacenamiento masivo, caracterizadas por
ser memorias baratas y lentas, y memorias semiconductoras o
memorias de estado
sólido, más caras y rápidas. En las
primeras, la prioridad es disponer de una gran capacidad de
almacenamiento, como ocurre en los discos
duros, en tanto que en las segundas, la prioridad es
disponer de velocidades de acceso rápidas
compatibles con la mayor capacidad de almacenamiento
posible Que son las habitualmente utilizadas como memorias
de almacenamiento de programa y
de datos en la mayoría de las aplicaciones. Que
ofrece cada tipo de memoria así como las
tecnologías de fabricación, que han permitido
un espectacular avance en las velocidades y escalas de
integración en los últimos
años.
Podemos considerar una memoria como un conjunto de
M registros
de N bits cada uno de ellos. Estos registros ocupan las
posiciones desde el valor 0
hasta M-1. Para acceder a cada registro es
necesaria una lógica de selección. En general, para cada
registro se pueden realizar procesos
de lectura y de escritura. Para realizar todas estas
operaciones son necesarios los siguientes
terminales Terminales de datos (de entrada
y de salida). En nuestro caso son necesarios N
terminales:
Terminales de direcciones, son
necesarios m, de tal forma de 2m=M
Terminales de control.
Son los que permiten especificar si se desa realizar una
operación de escritura o de lectura, seleccionar el
dispositivo.
/CS (Chip select): Es el terminal
de selección de chip (habitualmente es activo con
nivel bajo.
1 Las primeras son las relacionadas con nuestros
conocidos discos de ordenador, y las últimas
están abriendo en la actualidad un atractivo abanico
de posibilidades: desde los discos magnetoópticos
hasta las memorias holográficas.
R/W (Read/Write): Selecciona el
modo de operación (lectura o escritura) sobre
la
memoria. habitualmente con valor bajo es activo el
modo de escritura.
OE (Output Enable). Controla
el
estado de alta impedancia de los terminales de salida
del dispositivo.
INTRODUCCIÓN
1. Es una memoria de sólo lectura que se
  programan mediante máscaras. Es decir, el
  contenido de las celdas de memoria se almacena durante
  el proceso de fabricación para
  mantenerse después de forma irrevocable. Desde
  el instante en que el fabricante grabo las
  instrucciones en el Chip, por lo tanto la escritura de
  este tipo de memorias ocurre una sola vez y queda
  grabado su contenido aunque se le retire la
  energía.
  Se usa para almacenar información vital
  para el funcionamiento del sistema: en la gestión del proceso de arranque,
  el chequeo inicial del sistema, carga del sistema
  operativo y diversas rutinas de control de dispositivos de entrada/salida suelen
  ser las tareas encargadas a los programas grabados en
  ROM. Estos programas forman la llamada BIOS
  (Basic Input Output System). Junto a la BIOS se
  encuentra el chip de CMOS donde se almacenan los
  valores que determinan la configuración
  hardware del sistema, como tipos de
  unidades, parámetros de los discos duros, fecha
  y hora del sistema… esta información no se
  pierde al apagar la
  computadora. Estos valores se pueden modificar por medio
  del SETUP.
  La memoria
  ROM constituye lo que se ha venido llamando
  Firmware, es decir, el software metido físicamente en
  hardware. De cara a los fines del usuario es una
  memoria que no sirve para la operación de su
  programa, sólo le aporta mayores funcionalidades
  (información) del equipo.
  Si tenemos idea de cómo se fabrican los
  circuitos integrados, sabremos de donde viene el
  nombre. Estos se fabrican en obleas (placas de silicio)
  que contienen varias decenas de chips. Estas obleas se
  fabrican a partir de procesos fotoquímicos,
  donde se impregnan capas de silicio y oxido de silicio,
  y según convenga, se erosionan al exponerlos a
  la luz.
  Como no todos los puntos han de ser erosionados, se
  sitúa entre la luz y la oblea una mascara con
  agujeros, de manera que donde deba incidir la luz, esta
  pasará. Con varios procesos similares pero
  más complicados se consigue fabricar los
  transistores y diodos micrométricos que componen
  un chip. El elevado coste del diseño de la máscara
  sólo hace aconsejable el empleo de los microcontroladores con este tipo de
  memoria cuando se precisan cantidades superiores a
  varios miles de unidades.
  Los PCs vienen con una cantidad de ROM, donde
  se encuentras los programas de BIOS (Basic Input Output
  System), que contienen los programas y los datos
  necesarios para activar y hacer funcionar el computador y sus periféricos.
  La ventaja de tener los programas
  fundamentales del computador almacenados en la ROM es
  que están allí implementados en el
  interior del computador y no hay necesidad de cargarlos
  en la memoria desde el disco de la misma forma en que
  se carga el DOS. Debido a que están siempre
  residentes, los programas en ROM son muy a menudo los
  cimientos sobre los que se construye el resto de los
  programas (incluyendo el DOS).
  Estas memorias, cuyo nombre procede de
  las iniciales de Read Only Memory son solo de lectura.
  Dentro de un proceso de elaboración de datos de
  una computadora, no es posible grabar
  ningún dato en las memorias ROM. Son memorias
  perfectas para guardar microprogramas, sistemas
  operativos, tablas de conversión,
  generación de caracteres etc.
  Las características
  fundamentales de las memorias ROM son:
  1. Alta densidad: la estructura de la
  celda básica es muy sencilla y permite altas
  integraciones.
  2. No volátiles: el contenido de
  la memoria permanece si se quita la alimentación.
  3. Coste: dado que la programación se realiza a nivel
  de máscaras durante el proceso de
  fabricación, resultan baratas en grandes
  tiradas, de modo que el coste de fabricación se
  reparte en muchas unidades y el coste unitario es
  baja.
  4. Sólo lectura:
  únicamente son programables a nivel de
  máscara durante su
  fabricación.
  Su contenido, una vez fabricada, no se puede
  modificar.
  Hay muchos tipos de ROM:
  Una ROM puede estar fabricada tanto en
  tecnología bipolar como
  MOS.
  La figura muestra celdas ROM bipolar. La presencia
  de una unión desde una línea de fila a la
  base de un transistor representa un ‘1’
  en esa posición. En las uniones
  fila/columna en las que no existe
  conexión de base, las líneas de la
  columna
  permanecerán a nivel bajo
  (‘0’) cuando se direccione la
  fila.
  La figura 5.15 muestra celdas ROM con
  transistores MOS. Básicamente son iguales que
  las anteriores, excepto que están fabricadas con
  MOSFETs.
  Para ver el gráfico
  seleccione la opción "Descargar" del menú
  superior
2. MEMORIA ROM (READ ONLY
  MEMORY)
  Una alternativa para proyectos pequeños es el uso de
  una de las memorias de sólo lectura programables
  o PROM (programmable read only memories),
  memoria basada en semiconductores que contiene
  instrucciones o datos. Éstas existen en muchas
  variantes, pero todas permiten que el usuario programe
  el dispositivo por si mismo, ahorrándose el alto
  costo de la producción de la máscara.
  En la PROM (programable ROM), o memoria programable de
  sólo lectura los contenidos pueden ser
  leídos pero no modificados por un programa de
  usuario. Sus contenidos no se construyen, como la ROM,
  directamente en el procesador cuando éste se
  fabrica, sino que se crean por medio de un tipo
  especial "programación", ya sea por el
  fabricante, o por especialistas técnicos de
  programación del usuario. El proceso de
  programación es destructivo: una vez grabada, es
  como si fuese una ROM normal.
  Las operaciones muy importantes o largas que
  se habían estado ejecutando mediante programas,
  se pueden convertir en microprogramas y grabarse
  permanentemente en una pastilla de memoria programable
  sólo de lectura. Una vez que están en
  forma de circuitos electrónicos, estas tareas se
  pueden realizar casi siempre en una fracción del
  tiempo que requerían antes. La
  flexibilidad adicional que se obtiene con la PROM puede
  convertirse en una desventaja si en la unidad PROM se
  programa un error que no se puede corregir. Para
  superar esta desventaja, se desarrolló la EPROM,
  o memoria de solo lectura
  reprográmale.
  Las prestaciones de las memorias PROM son
  similares a las anteriores, con la única
  salvedad del proceso de programación. La
  escritura de la memoria PROM tiene lugar fundiendo los
  fusibles necesarios por lo que la memoria PROM solo
  puede ser programada una vez. Ahora la hace el usuario
  usando un equipo programador y, además, se rompe
  con la dependencia de la fábrica y los enormes
  costes de las máscaras.
  MÉTODO DE PROGRAMACIÓN DE
  LA MEMORIA PROM
  Para conseguir que la información que
  se desea grabar sea inalterable, se utilizan dos
  técnicas: por destrucción de fusible o
  por destrucción de unión.
  La idea es básicamente la misma que las
  ideas ROM convencionales, pero en este caso todas las
  celdas tienen diodos, por lo cual la memoria viene
  programada de fábrica con todos 1. Cada diodo
  tiene conectado un fusible, cuya funcionalidad es
  similar a la que podemos ver en fuentes de alimentación o
  estabilizadores de tensión: cuando se produce
  una sobretensión, el fusible se quema y, por lo
  tanto, el circuito se abre. De esta manera, el diodo
  pierde contacto con el mundo exterior y el lector de
  memoria nunca sabe de su existencia, así que a
  esa celda la interpreta como un cero. Por lo tanto para
  programar un chip de memoria PROM; con un dispositivo
  llamado programador (por cierto, un nombre muy original
  xD), se les aplica a las celdas correspondientes una
  tensión superior a la que son capaces de
  soportar los fusibles, y así quedan definidos
  todos los bits de la memoria en cuestión. Como
  podemos ver, este tipo de memorias tiene una falencia:
  no pueden ser reprogramadas.
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  superior
  La pastilla es insertada en un dispositivo que
  genera en las salidas de la ROM (usadas como entradas)
  los valores lógicos de cada palabra. Para cada
  posición, se genera un pulso de hasta 30V por la
  entrada Vpp=Vcc, que produce una circulación de
  corrientes que funden delgadas conexiones fusibles en
  serie con diodos o transistores que se quiere
  desconectar. Así se obtienen los ceros que deben
  resultar en las salidas, dado que el chip "virgen"
  viene con todos los diodos conectados. Este proceso
  dura pocos minutos.
  El proceso de programación de una
  PROM generalmente se realiza con un equipo
  especial llamado quemador. Este equipo emplea un
  mecanismo de interruptores electrónicos
  controlados por software que permiten cargar las
  direcciones, los datos y genera los pulsos para fundir
  los fusibles del arreglo interno de la memoria. En la
  figura se indica de forma esquemática la
  función del programador.
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  superior
  Programación de un
  PROM
  ARQUITECTURA DE LA
  PROM
  Estructura básica de un PLD
  Un dispositivo programable por el usuario es
  aquel que contiene una arquitectura general pre-definida en la
  que el usuario puede programar el diseño final
  del dispositivo empleando un conjunto de herramientas de desarrollo. Las arquitecturas generales
  pueden variar pero normalmente consisten en una o
  más matrices de puertas AND y OR para
  implementar funciones lógicas. Muchos
  dispositivos también contienen combinaciones de
  flip-flops y latches que pueden usarse como elementos
  de almacenaje para entrada y salida de un dispositivo.
  Los dispositivos más complejos contienen
  macrocélulas. Las macrocélulas permiten
  al usuario configurar el tipo de entradas y salidas
  necesarias en el diseño
  Para
  ver el gráfico seleccione la opción
  "Descargar" del menú superior
  Las PROM son memorias programables de sólo
  lectura. Aunque el nombre no implica la lógica
  programable, las PROM, son de hecho lógicas. La
  arquitectura de la mayoría de las PROM consiste
  generalmente en un número fijo de
  términos AND que alimenta una matriz programable OR. Se usan
  principalmente para decodificar las combinaciones de
  entrada en funciones de salida.
  1. Las Aplicaciones más
    importantes:
  3. Microprogramación
  4. Librería de subrutinas
  5. Programas de sistema
  6. Tablas de función
3. MEMORIA PROM (PROGRAMMABLE READ ONLY
  MEMORIES)
  Las EPROM, o Memorias sólo de Lectura
  Reprogramables, se programan mediante impulsos
  eléctricos y su contenido se borra
  exponiéndolas a la luz ultravioleta (de
  ahí la ventanita que suelen incorporar este tipo
  de circuitos), de manera tal que estos rayos atraen los
  elementos fotosensibles, modificando su
  estado.
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  superior
  – Vista de la Ventanita de
  una EPROM –
  PROGRAMACIÓN DE UNA MEMORIA
  EPROM
  Las EPROM se programan insertando el chip en
  un programador de EPROM. y aplicando en un pin
  especial de la memoria una tensión entre 10 y 25
  Voltios durante aproximadamente 50 ms,
  según el dispositivo, al mismo tiempo se
  direcciona la posición de memoria y se pone la
  información a las entradas de datos. Este
  proceso puede tardar varios minutos dependiendo de la
  capacidad de memoria.
  La memoria EPROM, se compone de un
  arreglo de transistores MOSFET de Canal N
  de compuerta aislada. En la figura se observa el
  transistor funcionando como celda de memoria en una
  EPROM.
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  superior
  Celda de memoria de una
  EPROM
  Cada transistor tiene una compuerta flotante
  de SiO2 (sin conexión
  eléctrica) que en estado normal se encuentra
  apagado y almacena un 1 lógico. Durante
  la programación, al aplicar una tensión
  (10 a 25V) la región de la compuerta queda
  cargada eléctricamente, haciendo que el
  transistor se encienda, almacenando de esta forma un
  0 lógico. Este dato queda almacenado de
  forma permanente, sin necesidad de mantener la
  tensión en la compuerta ya que la carga
  eléctrica en la compuerta puede permanecer por
  un período aproximado de 10
  años.
  Las EPROMs también emplean transistores
  de puerta dual o FAMOS (Floating Gate
  Avalanche-Injection Metal-Oxide Semiconductor) de
  cargas almacenadas.
  Estos transistores son similares a los
  transistores de efecto de campo (FETs) canal-P, pero
  tienen dos compuertas. La compuerta interior o flotante
  esta completamente rodeada por una capa aislante de
  dióxido de silicio; la compuerta superior o
  compuerta de control es la efectivamente conectada a la
  circuitería externa.
  Inicialmente, la puerta flotante esta
  descargada, y el transistor se comporta como un
  transistor MOS normal. No obstante, mediante un equipo
  programador, se puede acumular carga en la puerta
  flotante aplicando una sobre tensión a la puerta
  y al drenador del transistor. Esta acumulación
  de electrones en la segunda puerta tiene el efecto de
  aumentar la umbral del transistor a un valor tal que no
  conduce aunque se direccione la celda. Así pues
  la cantidad de carga eléctrica almacenada sobre
  la compuerta 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 la 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 hexadecimal FF en todas sus
  direcciones.
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  superior
  Cuando un dado bit de una celda debe ser
  cambiado o programado de un 1 a un 0, se hace pasar una
  corriente a través del canal de transistor desde
  la fuente hacia la compuerta (obviamente, los
  electrones siguen el camino inverso). Al mismo tiempo
  se aplica una relativamente alta tensión sobre
  la compuerta superior o de control del transistor,
  creándose de esta manera un campo
  eléctrico fuerte dentro de las capas del
  material semiconductor.
  Ante la presencia de este campo
  eléctrico fuerte, algunos de los electrones que
  pasan el canal fuente-compuerta ganan suficiente
  energía como para formar un túnel y
  atravesar la capa aislante que normalmente aísla
  la compuerta flotante. En la medida que estos
  electrones se acumulan en la compuerta flotante, dicha
  compuerta toma carga negativa, lo que finalmente
  produce que la celda tenga un 0.
  Funcionamiento
  de una EPROM
  Recordemos que son memorias de acceso
  aleatorio, generalmente leídas y eventualmente
  borradas y reescritas.
  Una vez grabada una EPROM con la
  información pertinente, por medio de un
  dispositivo especial que se explicará luego, la
  misma es instalada en el sistema correspondiente donde
  efectivamente 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 es retirada del
  sistema, borrada mediante la exposición a luz ultravioleta con
  una longitud de onda de 2537 Angstroms (unidad de
  longitud por la cual 1 A = 10-10 m),
  programada con los nuevos datos, y vuelta a instalar
  para volver a comportarse como una memoria de lectura
  solamente. Por esa exposición para su borrado es
  que es encapsulada con una ventana transparente de
  cuarzo sobre la pastilla o "die" de la
  EPROM.
  Es atinente aclarar que una EPROM no puede ser
  borrada parcial o selectivamente; de ahí que por
  más pequeña que fuese la eventual
  modificación a realizar en su contenido,
  inevitablemente se deberá borrar y reprogramar
  en su totalidad.
  Los tiempos medios de borrado de una EPROM, por
  exposición a la luz ultravioleta, oscilan entre
  10 y 30 minutos.
  Con el advenimiento de las nuevas
  tecnologías para la fabricación de
  circuitos integrados, se pueden emplear métodos eléctricos de
  borrado. Estas ROM pueden ser borradas sin necesidad de
  extraerlas de la tarjeta del circuito. Además de
  EAPROM suelen ser denominadas RMM (Read Mostly
  Memories), memorias de casi-siempre lectura, ya que no
  suelen modificarse casi nunca, pues los tiempos de
  escritura son significativamente mayores que los de
  lectura.
  Las memorias de sólo lectura presentan
  un esquema de direccionamiento similar al de las
  memorias RAM. El microprocesador no puede cambiar el
  contenido de la memoria ROM.
  Entre las aplicaciones generales que
  involucran a las EPROM debemos destacar las de manejo
  de sistemas microcontrolados. Todo sistema
  microcontrolado y/o microprocesado (se trate de una
  computadora personal o de una máquina
  expendedora de boletos para el autotransporte…) nos
  encontraremos con cierta cantidad de memoria
  programable por el usuario (la RAM), usualmente en la
  forma de dispositivos semiconductores contenidos en un
  circuito integrado (no olvidemos que un relay biestable
  o un flip-flop también son medios de
  almacenamiento de información).
  Estos dispositivos semiconductores integrados
  están generalmente construidos en
  tecnología MOS (Metal-Oxide Semiconductor,
  Semiconductor de Oxido Metálico) o -más
  recientemente- CMOS (Complementary Metal-Oxide
  Semiconducto o Semiconductor de Oxido Metálico
  Complementario). Lamentablemente, estos dispositivos
  RAM adolecen de un ligero inconveniente, que es, como
  ya se ha comentado, su volatibilidad.
  Dado que cualquier sistema microprocesado
  requiere de al menos un mínimo de memoria no
  volátil donde almacenar ya sea un sistema
  operativo, un programa de aplicación, un
  lenguaje intérprete, o una simple
  rutina de "upload", es necesario utilizar un
  dispositivo que preserve su información de
  manera al menos semi-permanente. Y aquí es donde
  comienzan a brillar las EPROMs.
  Tal como mencionáramos
  anteriormente, el proceso de borrado de los datos
  contenidos en una EPROM es llevado a cabo exponiendo la
  misma a luz ultravioleta. El punto reside en que la
  misma contiene fotones (Cuantos de energía
  electromagnética) de energía
  relativamente alta.
  La
  familia 2700
  Los dispositivos EPROM de la
  familia 2700 contienen celdas de almacenamiento de
  bits configuradas como bytes direccionables
  individualmente. Habitualmente esta organización interna suele
  denominarse como 2K x 8 para el caso de
  una 2716, 8k x 8 para una 2764,
  etc.
  Por razones de compatibilidad (tanto con
  dispositivos anteriores como con dispositivos futuros),
  la gran mayoría de las EPROMs se ajustan a
  distribuciones de terminales o "pin-outs"
  estándar. Para el caso mas usual, que es el
  encapsulado DIP (Dual In-Line Package) de 28 pines, el
  estándar utilizado es el JEDEC-28.
  En cuanto a la programación de estos
  dispositivos (si bien conceptualmente obedece siempre a
  la metodología descripta
  anteriormente) en realidad existe una relativamente
  alta variedad de implementaciones
  prácticas.
  Si bien en la actualidad parece haberse
  uniformado razonablemente, las tensiones de
  programación varían en función
  tanto del dispositivo, como del fabricante; así
  nos encontramos con tensiones de programación
  (Vpp) de 12,5V, 13V, 21V y 25V.
  Lo mismo sucede con otros parámetros
  importantes que intervienen en el proceso de
  grabación de un EPROM, como es el caso de la
  duración de dicho pulso de programación y
  los niveles lógicos que determinan distintos
  modos de operación.
  PROGRAMADOR/
  EMULADOR DE FLASH EPROM
  La manera más cómoda, aunque también la
  más costosa de desarrollar circuitos
  microcontroladores consiste en simular la parte
  principal del controlador con la ayuda de un emulador.
  Una de opciones más baratas consiste en emplear
  un programa monitor junto con un emulador de
  memorias EPROM. Desafortunadamente, la mayoría
  de los programas monitores consumen algunos de los
  recursos del controlador. Esta seria
  desventaja se resuelve utilizando el emulador de
  memorias EPROM, que se comporta básicamente
  igual que una memoria
  RAM de un doble puerto: a un lado se encuentra la
  interfase, como una memoria EPROM, mientras que al otro
  lado proporciona las señales necesarias para
  introducir el flujo de datos a la memoria
  RAM.
  Cuando compañías como AMD
  desarrollaron las memorias EPROM "Flash" con una
  tensión de programación de 5V y un
  ciclo de
  vida que permitía programar la memoria hasta
  100.000 veces, se abrieron las puertas a un nuevo
  modelo de emulador de memorias EPROM. El
  diseño que se presenta no solo actúa como
  un emulador con una enorme capacidad de almacenamiento,
  sino que también funciona como un programador de
  memorias EPROM "Flash", ahorrándose comprar un
  sistema exclusivamente dedicado a programar.
  Cuando se termine de trabajar con el emulador
  durante la fase del diseño, se dispondrá
  en la memoria EPROM "Flash" del código definitivo, que se
  sacará del emulador y se introducirá en
  el circuito que se vaya a utilizar en la
  aplicación. Como los precios de las memorias EPROM "Flash" no
  son mucho mayores que los de las memorias EPROM
  convencionales, la ventaja adicional que se ha descrito
  es sin costo.
  Ejemplo de Borrador de una
  EPROM
  Fotografías de algunos borradores de
  eproms
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  superior
4. MEMORIA EPROM
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  La memoria EEPROM es programable
  y borrable eléctricamente y su nombre proviene
  de la sigla en inglés Electrical Erasable
  Programmable Read Only Memory. Actualmente estas
  memorias se construyen con transistores de
  tecnología MOS (Metal Oxide
  Silice) y MNOS (Metal Nitride-Oxide
  Silicon).
  Las celdas de memoria en las EEPROM son
  similares a las celdas EPROM y la diferencia
  básica se encuentra en la capa aislante
  alrededor de cada compuesta flotante, la cual es
  más delgada y no es fotosensible.
  Las memorias EEPROM (Electrically Erasable
  Programmable Read-Only Memory) son memorias no
  volátiles y eléctricamente borrables a
  nivel de bytes. La posibilidad de programar y borrar
  las memorias a nivel de bytes supone una gran
  flexibilidad, pero también una celda de memoria
  más compleja. Además del transistor de
  puerta flotante anterior, es preciso un segundo
  transistor de selección. El tener 2 transistores
  por celda hace que las memorias EEPROM sean de baja
  densidad y mayor coste. La
  programación requiere de tiempos que oscilan
  entre 157s y 625s=byte. Frente a las memorias EPROM, presenta la
  ventaja de permitir su borrado y programación en
  placa, aunque tienen mayor coste debido a sus dos
  transistores por celda.
  Estas memorias se presentan, en cuanto a
  la
  organización y asignación de
  patillas, como la UVPROM cuando están
  organizadas en palabras de 8 bits. Se programan de
  forma casi idéntica pero tienen la posibilidad
  de ser borradas eléctricamente. Esta
  característica permite que puedan ser
  programadas y borradas "en el circuito".
  Debido a que la célda elemental de este
  tipo de memorias es más complicada que sus
  equivalentes en EPROM o PROM (y por ello bastante
  más cara), este tipo de memoria no dispone en el
  mercado de una variedad tan amplia, y es
  habitual tener que acudir a fabricantes especializados
  en las mismas (ejemplo: Xicor).
  24LC256
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  superior
  En cuanto a la forma de referenciar los
  circuitos, estas memorias suelen comenzar con el
  prefijo 28, de forma que la 2864 indica una memoria
  EEPROM de 64Kbytes, equivalente en cuanto a patillaje y
  modo de operación de lectura a la UVPROM
  2764.
  Una ventaja adicional de este tipo de memorias
  radica en que no necesitan de una alta tensión
  de grabado, sirven los 5 voltios de la tensión
  de alimentación habitual.
  CE = CHIP ENABLE: Permite Activar el Circuito
  Integrado
  OE = OUTPUT ENABLE: Permite Activar La Salida
  Del Bus De
  Datos
  LECTURA
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  Ventajas de la EEPROM:
  La programación y el borrado pueden
  realizarse sin la necesidad de una fuente de luz UV y
  unidad programadora de PROM, además de poder hacerse en el mismo circuito
  gracias a que el mecanismo de transporte de cargas mencionado en el
  párrafo anterior requiere
  corrientes muy bajas.
  Las palabras almacenadas en memoria se pueden
  borrar de forma individual.
  Para borra la información no se
  requiere luz ultravioleta.
  Las memorias EEPROM no requieren
  programador.
  De manera individual puedes borrar y
  reprogramar eléctricamente grupos de caracteres o palabras en el
  arreglo de la memoria.
  El tiempo de borrado total se reduce a 10ms en
  circuito donde su antepasado inmediato requería
  media hora bajo luz ultravioleta externa.
  El tiempo de programación depende de un
  pulso por cada palabra de datos de 10 ms, versus los 50
  ms empleados por una ROM programable y
  borrable.
  Se pueden reescribir aproximadamente unas 1000
  veces sin que se observen problemas para almacenar la
  información.
  Para reescribir no se necesita hacer un
  borrado previo.
  Aplicaciones de las Memorias
  EEPROM
  Encontramos este tipo de memorias en aquellas
  aplicaciones en las que el usuario
  necesita almacenar de forma permanente
  algún tipo de información; por ejemplo en
  los receptores de TV o magnetoscopios para memorizar
  los ajustes o los canales de
  recepción.
  EJEMPLO DE MEMORIA EEPROM –
  28C64A
  Esta memoria tiene una capacidad de 8K X
  8 (64 KB).
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  EEPROM 28C64A
  En la figura se indica la disposición
  de los pines de esta memoria la cual se encuentra
  disponible en dos tipos de encapsulados (DIL y
  PLCC).
5. MEMORIA EEPROM (ELECTRICAL ERASABLE
  PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORY)
6. MEMORIA FLASH
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La memoria FLASH es similar a la
EEPROM, es decir que se puede programar y borrar
eléctricamente, son de alta densidad (gran capacidad
de almacenamiento de bits). Alta densidad significa que se
puede empaquetar en una pequeña superficie del chip,
gran cantidad de celdas, lo que implica que cuanto mayor
sea la densidad, más bits se pueden almacenar en un
chip de tamaño determinado. Sin embargo esta
reúne algunas de las propiedades de las memorias
anteriormente vistas, y se caracteriza por tener alta
capacidad para almacenar información y es de
fabricación sencilla, lo que permite fabricar
modelos
de capacidad equivalente a las EPROM a menor costo
que las EEPROM.
ESTRUCTURA DE LA MEMORIA
FLASH
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Aparte de que las memorias EPROM "Flash" tienen
una entrada de escritura, mientras están funcionando
se comportan como las EPROM normales. La única
diferencia se encuentra en como se cargan y se borran los
datos en la memoria. Mientras que durante el proceso de
programación de las memorias EPROM convencionales se
necesita una tensión bien definida durante cierto
intervalo de tiempo, y para borrar el componente hay que
exponerlo a luz ultravioleta, en las E.Flash ambos procesos
están controlados y se llevan a cabo internamente.
Para tal efecto la memoria recibe una secuencia de comandos
predefinida (borrar, programar) que incluye algunas
precauciones especiales (determinadas por el fabricante)
destinadas a evitar que se borre cualquier dato por
error.
El comando se transfiere a la memoria EPROM
"Flash" mediante una serie de operaciones de escritura. Los
dos primeros comandos "Lectura/Reset" preparan la memoria
para operaciones de lectura. El comando
"Autoselección" permite leer el código del
fabricante y el tipo de dispositivo. El comando "Byte"
carga el programa dentro de la memoria EPROM, mientras que
"Borrar Chip" actúa durante el proceso de borrado,
que no dura más de un minuto. Desde el punto de
vista lógico podemos afirmar que la memoria EPROM
"Flash" está dividida en sectores que se pueden
borrar individualmente con la ayuda del comando "Borrar
Sector".
Las memorias EPROM "Flash" disponen de otro
mecanismo, basado en la división en sectores, que
las protege de acciones
de escritura o lectura no deseadas. Cuando un sector
está protegido de esta forma no se puede realizar
una operación de lectura o sobre escritura con una
tensión de 5V. Este hecho es muy importante y se
debe tener siempre presente cuando se utilicen estos
dispositivos. Solamente se puede eliminar esta
protección con la ayuda de un programador
especial.
Durante el proceso de programación o
borrado se puede leer, mediante un comando de acceso en
"lectura", el estado de la memoria EPROM "Flash" en la
misma posición que el byte de programado o borrado.
Mientras se borra un sector se puede leer cualquier
dirección que pertenezca al
sector.
APLICACIONES DE LA MEMORIA
FLASH
La Memoria Flash es ideal para docenas de
aplicaciones portátiles. Tomemos como ejemplo las
cámaras digitales. Insertando una tarjeta de Memoria
Flash de alta capacidad directamente en la cámara,
usted puede almacenar cientos de imágenes de alta resolución.
Cuando este listo para bajarlas, simplemente retire la
tarjeta y transfiérala a su computadora de
escritorio o portátil para su procesamiento. Las
tarjetas
de Memoria Flash se ajustan a entradas Tipo II (con o sin
adaptador, dependiendo del tipo de tarjeta Flash). Ahora
esta usted listo para cargar en segundos todas las
imágenes capturadas para observarlas, manipularlas,
enviarlas por correo
electrónico o imprimirlas. Ya nunca necesitara
comprar rollos para fotografía. Sea cual sea su
aplicación o equipo portátil.
Actualmente, los usos de Memoria Flash se
están incrementando rápidamente. Ya sean
cámaras digitales, Asistentes Digitales
Portátiles, reproductores de música digital o teléfonos
celulares, todos necesitan una forma fácil y
confiable de almacenar y transportar información
vital.
Se utilizan en la fabricación de BIOS para
computadoras. , generalmente conocidos como FLASH-BIOS. La
ventaja de esta tecnología es que permite
actualizar el bios con un software proporcionado
por el fabricante, sin necesidad de desmontar el chip del
circuito final, ni usar aparatos especiales.
Por esto la Memoria Flash se ha convertido en poco tiempo
en una de las más populares tecnologías de
almacenamiento de datos. Es más flexible que un
diskette y puede almacenar hasta 160MB de
información. Es más y mucho mas rápida
que un disco
duro, y a diferencia de la memoria RAM, la Memoria
Flash puede retener datos aun cuando el equipo se ha
apagado.
La Memoria Flash es ideal para docenas de aplicaciones
portátiles. Tomemos como ejemplo las cámaras
digitales. Insertando una tarjeta de Memoria Flash de alta
capacidad directamente en la cámara, usted puede
almacenar cientos de imágenes de alta
resolución. Cuando este listo para bajarlas,
simplemente retire la tarjeta y transfiérala a su
computadora de escritorio o portátil para su
procesamiento. Las tarjetas de Memoria Flash se ajustan a
entradas Tipo II (con o sin adaptador, dependiendo del tipo
de tarjeta Flash). Ahora esta usted listo para cargar en
segundos todas las imágenes capturadas para
observarlas, manipularlas, enviarlas por correo
electrónico o imprimirlas. Ya nunca necesitara
comprar rollos para fotografía.
EJEMPLO DE MEMORIA FLASH –
27F256
La capacidad de esta memoria es de 32K X 8 y como
memoria Flash tiene la característica
particular de ser borrada en un tiempo muy corto (1 seg.).
El tiempo de programación por byte es de 100 ms y el
tiempo de retención de la información es de
aproximadamente 10 años.
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Memoria Flash
27F256
En la figura se indica la disposición de
los pines de esta memoria con sus características
técnicas básicas.
DIFERENCIA ENTRE MEMORIAS EEPROM Y EPROM
FLASH
La diferencia de las memorias flash con las EEPROM
reside en su velocidad: Son más rápidas en
términos de programación y borrado, aunque
también necesitan de una tensión de grabado
del orden de 12 voltios.
Otra diferencia la encontramos en que en las
EEPROM se puede borrar de forma
selectiva cualquier byte, mientras que en las
memorias FLASH sólo admite el borrado total de la
misma.
Por otra parte esta memorias son bastante
más baratas que las EEPROM, debido a que utilizan
una tecnología más sencilla y se fabrican con
grandes capacidades de
almacenamiento. Un dato puede ser significativo:
el tiempo de borrado de un byte es del orden de 100
seg.
TABLA COMPARATIVA ENTRE
MEMORIAS
MEMORIAS
PROGRAMABLES
RESUMEN

MEMORIAS PROGRAMABLES

MEMORIA ROM (READ ONLY
MEMORY)

Es una memoria de sólo lectura que se
programan mediante máscaras. Es decir, el contenido
de las celdas de memoria se almacena durante el proceso de
fabricación para mantenerse después de forma
irrevocable. Desde el instante en que el fabricante grabo
las instrucciones en el Chip, por lo tanto la escritura de
este tipo de memorias ocurre una sola vez y queda grabado
su contenido aunque se le retire la
energía.

Se usa para almacenar información vital
para el funcionamiento del sistema: en la
gestión del proceso de arranque, el chequeo inicial
del sistema, carga del sistema operativo y diversas rutinas
de control de dispositivos de entrada/salida suelen ser las
tareas encargadas a los programas grabados en ROM. Estos
programas forman la llamada BIOS (Basic Input Output
System). Junto a la BIOS se encuentra el chip de CMOS donde
se almacenan los valores que determinan la
configuración hardware del sistema, como tipos de
unidades, parámetros de los discos duros, fecha y
hora del sistema… esta información no se pierde al
apagar la computadora. Estos valores se pueden modificar
por medio del SETUP.

La ventaja de tener los programas fundamentales
del computador almacenados en la ROM es que están
allí implementados en el interior del computador y
no hay necesidad de cargarlos en la memoria desde el disco
de la misma forma en que se carga el DOS. Debido a que
están siempre residentes, los programas en ROM son
muy a menudo los cimientos sobre los que se construye el
resto de los programas (incluyendo el DOS).

Una ROM puede estar fabricada tanto en
tecnología bipolar como MOS.

MEMORIA PROM (PROGRAMMABLE READ ONLY
MEMORIES)

En la PROM (programable ROM), o memoria
programable de sólo lectura los contenidos pueden
ser leídos pero no modificados por un programa de
usuario. Sus contenidos no se construyen, como la ROM,
directamente en el procesador cuando éste se
fabrica, sino que se crean por medio de un tipo especial
"programación", ya sea por el fabricante, o por
especialistas técnicos de programación del
usuario. El proceso de programación es destructivo:
una vez grabada, es como si fuese una ROM
normal.

Las operaciones muy importantes o largas que se
habían estado ejecutando mediante programas, se
pueden convertir en microprogramas y grabarse
permanentemente en una pastilla de memoria programable
sólo de lectura. Una vez que están en forma
de circuitos electrónicos, estas tareas se pueden
realizar casi siempre en una fracción del tiempo que
requerían antes. La flexibilidad adicional que se
obtiene con la PROM puede convertirse en una desventaja si
en la unidad PROM se programa un error que no se puede
corregir. Para superar esta desventaja, se
desarrolló la EPROM, o memoria de solo lectura
reprográmale.

Para conseguir que la información que se
desea grabar sea inalterable, se utilizan dos
técnicas: por destrucción de fusible o por
destrucción de unión.

El proceso de programación de una
PROM generalmente se realiza con un equipo especial
llamado quemador. Este equipo emplea un mecanismo de
interruptores electrónicos controlados por software
que permiten cargar las direcciones, los datos y genera los
pulsos para fundir los fusibles del arreglo interno de la
memoria. En la figura se indica de forma esquemática
la función del programador.

Las Aplicaciones más
importantes:
Microprogramación
Librería de subrutinas
Programas de sistema
Tablas de función

MEMORIA EPROM

Las EPROM, o Memorias sólo de Lectura
Reprogramables, se programan mediante impulsos
eléctricos y su contenido se borra
exponiéndolas a la luz ultravioleta (de ahí la
ventanita que suelen incorporar este tipo de circuitos), de
manera tal que estos rayos atraen los elementos
fotosensibles, modificando su estado.

Las EPROM se programan insertando el chip en un
programador de EPROM. y aplicando en un pin especial
de la memoria una tensión entre 10 y 25 Voltios
durante aproximadamente 50 ms, según el
dispositivo, al mismo tiempo se direcciona la posición
de memoria y se pone la información a las entradas de
datos. Este proceso puede tardar varios minutos dependiendo
de la capacidad de memoria.

Cuando un dado bit de una celda debe ser cambiado o
programado de un 1 a un 0, se hace pasar una corriente a
través del canal de transistor desde la fuente hacia la
compuerta (obviamente, los electrones siguen el camino
inverso). Al mismo tiempo se aplica una relativamente alta
tensión sobre la compuerta superior o de control del
transistor, creándose de esta manera un campo
eléctrico fuerte dentro de las capas del material
semiconductor.

Ante la presencia de este campo eléctrico
fuerte, algunos de los electrones que pasan el canal
fuente-compuerta ganan suficiente energía como para
formar un túnel y atravesar la capa aislante que
normalmente aísla la compuerta flotante. En la medida
que estos electrones se acumulan en la compuerta flotante,
dicha compuerta toma carga negativa, lo que finalmente produce
que la celda tenga un 0.

Los tiempos medios de borrado de una EPROM, por
exposición a la luz ultravioleta, oscilan entre 10 y 30
minutos.

Tal como mencionáramos anteriormente, el
proceso de borrado de los datos contenidos en una EPROM es
llevado a cabo exponiendo la misma a luz ultravioleta. El punto
reside en que la misma contiene fotones (Cuantos de
energía electromagnética) de energía
relativamente alta.

MEMORIA EEPROM (ELECTRICAL ERASABLE PROGRAMMABLE
READ ONLY MEMORY)

La memoria EEPROM es programable y borrable
eléctricamente y su nombre proviene de la sigla en
inglés Electrical Erasable Programmable Read Only
Memory. Actualmente estas memorias se construyen con
transistores de tecnología MOS (Metal Oxide
Silice) y MNOS (Metal Nitride-Oxide
Silicon).

Las celdas de memoria en las EEPROM son
similares a las celdas EPROM y la diferencia
básica se encuentra en la capa aislante alrededor de
cada compuesta flotante, la cual es más delgada y no
es fotosensible.

Las memorias EEPROM (Electrically Erasable
Programmable Read-Only Memory) son memorias no
volátiles y eléctricamente borrables a nivel de
bytes. La posibilidad de programar y borrar las memorias a
nivel de bytes supone una gran flexibilidad, pero
también una celda de memoria más compleja.
Además del transistor de puerta flotante anterior, es
preciso un segundo transistor de selección. El tener 2
transistores por celda hace que las memorias EEPROM sean de
baja densidad y mayor coste. La programación requiere
de tiempos que oscilan entre 157s y 625s=byte. Frente a las memorias EPROM,
presenta la ventaja de permitir su borrado y
programación en placa, aunque tienen mayor coste
debido a sus dos transistores por celda.

Una ventaja adicional de este tipo de memorias
radica en que no necesitan de una alta tensión de
grabado, sirven los 5 voltios de la tensión de
alimentación habitual.


LECTURA	0	0	1
ESCRITURA	0	1	0

Ventajas de la
EEPROM:

Las palabras almacenadas en memoria se pueden borrar
de forma individual.

Para borra la información no se requiere luz
ultravioleta.

Las memorias EEPROM no requieren
programador.

De manera individual puedes borrar y reprogramar
eléctricamente grupos de caracteres o palabras en el
arreglo de la memoria.

Para reescribir no se necesita hacer un borrado
previo.

MEMORIA FLASH

La memoria FLASH es similar a la EEPROM,
es decir que se puede programar y borrar eléctricamente,
son de alta densidad (gran capacidad de almacenamiento de
bits). Alta densidad significa que se puede empaquetar en una
pequeña superficie del chip, gran cantidad de celdas, lo
que implica que cuanto mayor sea la densidad, más bits
se pueden almacenar en un chip de tamaño determinado.
Sin embargo esta reúne algunas de las propiedades de las
memorias anteriormente vistas, y se caracteriza por tener alta
capacidad para almacenar información y es de
fabricación sencilla, lo que permite fabricar modelos de
capacidad equivalente a las EPROM a menor costo que las
EEPROM.

Aparte de que las memorias EPROM "Flash" tienen una
entrada de escritura, mientras están funcionando se
comportan como las EPROM normales. La única diferencia
se encuentra en como se cargan y se borran los datos en la
memoria. Mientras que durante el proceso de programación
de las memorias EPROM convencionales se necesita una
tensión bien definida durante cierto intervalo de
tiempo, y para borrar el componente hay que exponerlo a luz
ultravioleta, en las E.Flash ambos procesos están
controlados y se llevan a cabo internamente. Para tal efecto la
memoria recibe una secuencia de comandos predefinida (borrar,
programar) que incluye algunas precauciones especiales
(determinadas por el fabricante) destinadas a evitar que se
borre cualquier dato por error.

Durante el proceso de programación o borrado se
puede leer, mediante un comando de acceso en "lectura", el
estado de la memoria EPROM "Flash" en la misma posición
que el byte de programado o borrado. Mientras se borra un
sector se puede leer cualquier dirección que pertenezca
al sector.

APLICACIONES DE LA MEMORIA
FLASH

La Memoria Flash es ideal para docenas de aplicaciones
portátiles. Tomemos como ejemplo las cámaras
digitales. Insertando una tarjeta de Memoria Flash de alta
capacidad directamente en la cámara, usted puede
almacenar cientos de imágenes de alta resolución.
Cuando este listo para bajarlas, simplemente retire la tarjeta
y transfiérala a su computadora de escritorio o
portátil para su procesamiento. Las tarjetas de Memoria
Flash se ajustan a entradas Tipo II (con o sin adaptador,
dependiendo del tipo de tarjeta Flash). Ahora esta usted listo
para cargar en segundos todas las imágenes capturadas
para observarlas, manipularlas, enviarlas por correo
electrónico o imprimirlas. Ya nunca necesitara comprar
rollos para fotografía. Sea cual sea su
aplicación o equipo portátil.

Actualmente, los usos de Memoria Flash se están
incrementando rápidamente. Ya sean cámaras
digitales, Asistentes Digitales Portátiles,
reproductores de música digital o teléfonos
celulares, todos necesitan una forma fácil y confiable
de almacenar y transportar información vital.

TABLA COMPARATIVA ENTRE
MEMORIAS