Püsimälu: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub
P blokk > plokk
2. rida:
{{ToimetaAeg|kuu=detsember|aasta=2010}}
{{Mälu tüübid}}
'''Püsimälu''' ehk '''ROM''' (''read only memory'') on [[Mälu (arvuti)|arvutimälu]] liik, mis on tavaliselt ainult loetav või lugemine on oluliselt kiirem kui info talletamine. Püsimälu on kasutusel nii arvutites kui ka teistes elektroonikaseadmetes (näiteks [[elektrooniline mänguasi|elektroonilised mänguasjad]]). Vastupidiselt operatiivmälule ehk [[muutmälu]]le ei ole ROM [[haihtuv]] mälu, mis tähendab, et info säilib ka siis, kui puudub elektritoide. See võimaldab kasutada ROM-i [[tarkvara]] talletamiseks, mida arvuti esimesena kasutab – näiteks [[BIOS]] või [[püsivara]], mis on [[riistvara]] [[Konfiguratsioon (informaatika)|konfiguratsioon]]. PüsimälussePüsimällu (ROM) kirjutatud info on turvaliselt paigutatud, sest tingituna info kustutamise ja kirjutamise keerukusest on see ka suurema tõenäosusega kaitstud [[kurivara]] ehk arvutit kahjustavate programmide eest. Seetõttu on püsimälu kasutusel ka turvasüsteemides, kus võtmed salastatud info avamiseks on talletatud püsimälule, mida saab ainult füüsiliselt muuta ja välja vahetada. Kuna püsimälu on aeglasem kui [[muutmälu]], laetakselaaditakse see BIOS-i käivitamisel operatiivmälusseoperatiivmällu (RAM). SellineSee protsess kannab nime ''ROM shadowing''.
[[Pilt:AMIBIOS ROM-Chip 1992.JPG|thumb|Näide püsimälust, millele on talletatud [[BIOS]]]]
 
==Püsimälutüübid==
==Püsimälu tüübid==
[[Arvuti]]te arenguga käsikäes on arenenud ka püsimälu ja seetõttu on välja kujunenud mitu püsimälu tüüpi. Kõigile tüüpidele on omane talletatud info mitte haihtumine ning uue info kirjutamine ei ole võimalik või on aeglasem kui teabe lugemine. Kõikide mälude puhul on kasutusel [[kahendsüsteem]] ja mälupesade väärtus saab olla 1 või 0, kusjuures iga [[mälupesa]] vastab ühele bitile.
 
'''ROM''' (''read-only memory'' ehk ainult loetav mälu) – ei ole tänapäevaltänapäevastes arvutite juuresarvutites enam kasutusel.
 
'''[[PROM]]''' (''Programmable ROM'' ehk programmeeritav püsimälu) – võimalik programmeerida ühe korra. Tähis on 27xxxx.
 
'''[[EPROM]]''' (''Erasable PROM'' ehk kustutatav programmeeritav püsimälu) – juba programmeeritud kiibil on võimalik infot kustutada, kasutades selleks [[UV-kiirgus|UV-kiirguse]]t abil. Iseloomulik on kiibil olev aken, mille kaudu teostatakse kustutamine. Tähis on 27xxxx.
 
'''EEPROM või [[Välkmälu|FlashROM]]''' – (''Electronically Erasable PROM'' ehk elektrooniliselt kustutatav programmeeritav püsimälu) – infot on võimalik kirjutada ja kustutada süsteemist eraldamata, kasutades selleks süsteemi enda elektritoidet. OlemasOn kaks tüüpi, ühe puhul võimalik infot muuta ühe biti kaupa (EAPROM) ja teisel tehakse seda blokkideplokkide kaupa ([[välkmälu]]). Tähis 28xxxx või 29xxxx.
 
== ErinevateEri püsimälutüüpi tüüpidepüsimälude ehitus ==
===Mask ROM===
 
'''''Mask'' '''''ROM'' – info on kodeeritud valmistaja poolt ja hiljem seda enam muuta võimalik ei ole. Sellel tüübil on mitmeid puudusi, mistõttu tänaseks seda tüüpi enam ei kasutata. Uue ''mask'' ROMi valmistamisel kulub pikk aeg [[tarkvara]] loomisest lõpliku püsimälu saamiseni ja ainult suure arvu kiipide vajadusel on see soodne. Kuna info on füüsiliselt [[mikrokiip]]i kodeeritud, siis peab see olema staatiline (mitte muutuv), sest muudatuste tegemiseks on tarvis toota uus kiip, mis on kallis ja pikaajaline protsess.
 
Mask ROM-i [[elektriskeem]] on [[veerg|veergudest]] ja [[rida|ridadest]] koosnev [[mikrokiip]], kus iga veeru ja rea ristumiskohale vastab 1 [[bitbitt]]. Kiibi võrgustik koosneb [[word-liin|''word-''liinidest]] ([[inglise keel|inglise]] aadressi ''input'') ja [[bit-liin|bit-liinidest]] ([[inglise keel|inglise]] data ''output''), mis on omavahel valikuliselt ühendatud [[MOSFET]] transistorlülititega. Sõltuvalt sellest, kas word- ja bit-liinid on ristumiskohal ühendatud või ei ole, on nende väärtus vastavalt 1 või 0. Ühendus sõltub sellest, kas [[MOSFET]] [[transistor]]i [[juhtpais]] ühendatakse word-liiniga või mitte, seega pole see hiljem ümberprogrammeeritav. Analoogiana võib tuua [[CD-ROM]]-i, mis on samuti tehases valistatud ning kasutajal puudub võimalus CD-ROM-il olevat infot muuta.
[[Pilt:ROM.png|frame|center|Tehase poolt tehtud ROM mikrokiibis sõltub [[mälupesa]] väärtus sellest kas rea ehk ''word''-liini ja juhtpaisu (MOSFET) vahele on tekitatud ühendus. PROMi puhul on pilt sarnane kuna programmeerimisel põletatakse väärtuse "0" saamiseks mälupesades see ühendus läbi.]]
 
29. rida:
===Kustutatav programmeeritav püsimälu===
[[Pilt:Intel 2708 1KB EPROM.jpg|thumb|1 KB suurune Inteli EPROM, millel on selgelt näha EPROM-ile iseloomulikku akent ja seal sees olev mikrokiip]]
'''EPROM (Erasable PROM)''' – kustutatav programmeeritav ROM. Leiutati 1971. aastal ja programmeeritud kiipe on võimalik kustutada kasutades selleks kindla [[sagedus]]ega [[UV-kiirgus]]t. See vähendas püsimälu kasutamise hinda veelgi, sest ühte kiipi sai nüüd palju kordi kasutada (umbes 1000 tsüklit, enne kui UV-kiirgus EPROM-i ära kulutab). EPROM [[vooluring]] koosneb samuti veergudest ja ridadest, aga ühes mälupesas on kaks transistorit: [[juhtpais]] (control gate = [[MOSFET]]) ja [[ujuvpais]] ('''F'''loating '''G'''ate MOSFET)<ref>http://en.wikipedia.org/wiki/Floating_gate_transistor</ref>, mille vahel on õhuke elektrit mittejutiv [[oksiid]]ikiht. [[Ujuvpais]] on ühenduses reaga (''word''-liin) ainult läbi juhtpaisu ja kui see ühendus laseb voolu läbi on mälupesa väärtus 1. Programmeerimiseks kasutatakse [[Fowler-Nordheimi tunneliefekt]]i ja selleks tuleb [[mikrokiip]] süsteemist eemaldada. Mälupesale rakendatakse vastavat ''word-''liini pidi [[Pinge (elekter)|pinge]] 25V ja bit-liini pidi 5V, mille tulemusena ergastatud [[elektron]]id liiguvad läbi oksiidikihi ja jäävad sinna lõksu, andes ujuvpaisule [[negatiivne laeng|negatiivse laengu]].<ref>http://www.howstuffworks.com/framed.htm?parent=rom.htm&url=http://www.altera.com/literature/ds/dsconfig.pdf</ref> Laetud elektronid käituvad kui barjäär juht- ja ujuvpaisu vahel. [[Mälupesa sensor]] mõõdab läbivat [[laeng]]ut ja kui see on suurem kui 50% algsest, siis on väärtus 1 ning vähema puhul 0. Värskel EPROM-il on kõik ühendused lahti ja seega mälupesade väärtused 1.
[[Pilt:EPROM.png|frame|center|Info talletamine kasutades [[ujuvpaisu]] negatiivset laadimist EPROM-i näitel. Mälupesa programmeerimisel tekitatakse ujuvpaisule negatiivne laeng, mis takistab ''word''- ja bit-liini omavahelist ühendust. Kui vähem kui 50% algsest laengust juhtpaisule jõuab on mälupesa väärtus 0. ]]
 
Programmeeritud info kustutamiseks kasutades tööriista, mis kiirgab kindla sagedusega UV-valgust (standardiks 253,7 nm) läbi EPROM-il asuva akna, mis on tavalislt valmistatud [[kvarts]]ist ja protsess võtab tavaliselt aega umbes 10 minutit. Seega on võimalk näha EPROM-i infot talletavat [[mikrokiip]]i. UV-kiirgus [[ergastama|ergastab]] [elektron]e, et need saaksid läbi oksiidikihi tagasi liikuda ja ujuvpaisu negatiivne laeng kaob. Pikaajaline valgustamine võib EPROM-i nn ülekustutada, mis seisneb ujuvpaisu liigses laadimises ning ujuvpais pole võimeline enam elektrone hoidma.
 
===Elektrooniliselt kustutatav programmeeritav püsimälu===
 
'''EEPROM (Electronically Erasable PROM)''' – Väljavälja töötatud 1983. aastaaastal, ehituselt sarnane EPROM-ileiga, aga kodeeritud infot on võimalik kustutada elektri vahendusel. EEPROM-il olevat infot on võimalik muuta ilma spetsiaalsete tööriistadeta ning selle tegemiseks pole tarvis mälu süsteemist eemaldada. Kui EPROM-ililt kustutati kogu mikrokiibi info korraga, siis EEPROM-il saab kustutada ja muuta infot ühe biti haaval – '''EAROM (Elecrically alterable ROM)'''. Bit haaval muutuste tegemine on aeglane ja seega töötati 1980ndate keskeltöötas [[Toshiba|Toshiba 1980. aastate keskel]] poolt välja '''Flash EPROM-''' ehk [[välkmälu]], kus infot kirjutatakse ja kustutatakse paljudest mälupesadest koosnevate blokkideplokkide kaupa. Nimi Flash tuleneb kujutluspildist, et EEPROM mälu kustutamine toimub nagu fotoaparaadi välk. Välkmälu on kõige laialdasemalt kasutuselolev püsimälu ja võrreldes EPROM-ga on mälupesade vastupidavus oluliselt suurenenud, võimaldades kuni 100 000 kirjutamistsüklit.
 
EEPROM-il on erinevalt EPROM-ile lisaks üks selekteeriv transistor ja ühele mälupesale vastavad kaks rida (''word''- ja ''word´-''liin). ''Word''<nowiki>’</nowiki>-liin on kasutusel, et valida pingestatud veerust soovitud mälupesa, aktiveerides selekteeriva transistori<ref>http://www.youtube.com/watch?v=U6i8Xmi0Y20</ref>. Valitud pesas toimub seejärel EPROM-ileiga sarnane [[ujuvpaisuga]] transistorile tekitatud negatiivse laengu kustutamine, mis muudab mälupea väärtuse 0-lt tagasi 1-le. Selline süsteem võimaldabki EAPROM-i puhul biti kaupa kustutamist. [[Välkmälu]] puhul puudub selekteeriv transistor ja kustutamine toimub paljudele mälupesadele ühes blokisplokis korraga.
[[Pilt:EAPROM.png|frame|center|EAPROM-i puhul on võimalik kustutada infot ühe biti haaval. Selleks on EPROM-il kasutavale süsteemile lisatud juurde selekteeriv transistor, mis aktiveerib mälupesa olles pingestatud ''word'''-liini poolt. See annab võimaluse nii kirjutada kui ka kustudada infot bit haaval. Mälupesale väärtuse (1 või 0) andmiseks kasutatakse ujuvpaisu negatiivset laadimist.]]
 
45. rida:
Kuna püsimälu omadus, et uue info kirjutamine või vana muutmine on aeglane ja komplitseeritud, on ta muutnud vähe kasutatavaks ja seda spetsiifilistes rakendustes. Püsimäluga veel vaid tinglikult ja ajaloolistel põhjustel seotud [[välkmälu]] on praegusel hetkel väga laialdaselt kasutusel. Välkmälu on rakendatud arvutites, [[mobiiltelefon]]ides, [[MP3-mängija]]tes, [[mälukaart|mälukaartides]], [[kiipkaart|kiipkaartides]] jne. Traditsiooniline püsimälu on kasutusel arvutites käivitamiseks olulise info nagu näiteks [[BIOS]]-i salvestamiseks, füüsilistes [[krüpteerimine|krüpteerimisvõtmetes]] ja elektrilistes mänguasjades. Turvalisuse tagamisel on püsimälu suureks eeliseks, et sinna paigaldatud infot ei saa muuta ega kustutada.
 
Püsimälu olulisus info salvestina on aegade jooksul vähenenud (kui mitte arvestada välkmälu). Siiani on püsimälu kasutusel elektriliste seadmete käivitamiseks vajamineva info talletamiseks. Selleks võib olla [[BIOS]] aga ka [[püsivara]], mis sisaldab endast mingile riistvarale olulisi [[draiver|draivereid]]. Püsivara (inglise ''firmware'') vajavaid seadmeteks võivad olla näiteks [[DVD-ajam|DVD-ajamid]], [[kõvaketas|kõvakettad]], [[graafikakaart|graafikakaardid]], [[kuvar]]id, [[muusikakeskus]]ed, [[köögimasin]]ad jne. Siiski on ka selles rakenduses püsimälu välja vahetumas välkmäluga, seda põhjustab vajadus ka püsivara vahel uuendada. Näiteks suudavad tootjad väljatöötada püsivara draiverid, mis muudavad DVD-ajami töö optimaalsemaks või võimaldab muusikakeskuse püsivara uuendamine esitada mõnda uut [[helivorming]]ut. Ka on vähendanud püsimälu salvestusvahendina kasutamist [[muutmälu]] praeguseks välja kujunenud suurem lugemiskiirus. Tihti laetakselaaditakse arvuti käivitamisel püsimälule talletatud info muutmälussemuutmällu, et see oleks kiiremini ligipääsetav. Sellist protsessi kutsutakse ROM ''shadowing''-iks.
 
Püsimälu kasutamine on olnud laialt levinud [[mängukonsool]]ides mängude talletamiks<ref>http://www.wordiq.com/definition/Read_only_memory</ref>. Püsimälu kaitseks on mikrokiibid suletud plastikkarpiplastkarpi – [[kassett|mängukassetti]]. PüsimälussePüsimällu salvestatud info on füüsiliste mõjutuste suhtes vastupidav ja võimaldab pidevat [[ühilduv]]ate seadmete vahelist liigutamist. Püsimälu oli põhiliseks info talletamise vahendiks vanemates [[mängukonsool]]ides, tänapäeval on enam levinud [[optiline andmekandja|optilised andmekandjad]] nagu [[CD (andmekandja)|CD]], [[DVD]] ja [[Blueray]], kuna viimased on suure mahuga ning kergelt ja odavalt paljundatavad. PüsimälussePüsimällu talletatud mängud on muutumatud ja et säiliks mängus saavutatud edasiminek on tarvis lisasüsteeme nagu välkmälul põhinevad kaardid. Mängukassettidelt on võimalik infot lugeda spetsiifilise tarkvara abil, mis võimaldab luua püsimälu [[kujutisfail]]e (ROM ''image''). [[Kujutisfail]] on palju piraatluses kasutatav vorm.
 
Laialdaselt on kasutusel püsimälu ka elektroonilistes [[mänguasi|mänguasjades]]. Mänguasjale, mis sooritab mingeid kindlaid liigutusi, vilgutab tulukesi või esitab helisid ning need ei pea olema muudetavad, on kõige ratsionaalsem vajalik info salvestada just püsimälussepüsimällu. Kuna püsimälu on mitte haihtuvmittehaihtuv, ei kao mänguasja funktsioon [[patarei]]de tühjenemisel. Samuti on suures koguses valmistatud ühesugused ''mask'' ROM elemendid kõige odavam salvesti.
 
==Püsimälude arenguvisioonid==
 
===CBRAM===
Programmeeritav Metalliseeritudmetalliseeritud aku (PMC või Conductive-Bridging RAM) on uus arvuti püsimälu, mis on arendamiselväljatöötamisel Arizona State Universitys ja selle partneri, Aksoni Technologies poolt. CBRAM töötatakse välja, et vahetada välja laialt kasutusel olevad [[välkmälu]]d (flash-mälu). CBRAM pakub andmete pikemat eluiga, kastuab vähem energiat ja on suurema mälu tihedusega. Firma [[Infineon Technologies]] poolt litsentsitud tehnoloogia aastal 2004 viitab sellele kui „conductive-bridging RAM“. [[NEC]]il on oma variant nimega "Nanobridge" ja Sony kutsub oma versiooni "elektrolüütiliseks mäluks" ehk inglise keeles “electrolytic memory“<ref>[http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_metallization_cell CBRAM eng]</ref>.
 
===RRAM===
Resistive random-access memory (RRAM) on uut tüüpi püsimälu, mida arendatakse paljude ettevõtete poolt. Tehnoloogial on mõningaid sarnasusi CBRAMiga ja [[faasimuutmälu]] tehnoloogiaga.
RRAM -mälude kohta on avaldatud erinevaid andmeid. RRAM põhineb erinevatel [Dielektrik|dielektrilistel materjalidel]], mis tekitavad ülemineku metallihapetest „chalcogenideni“. Juba 1967. aastal pakuti ränidihapendi kasutamist<ref>[http://en.wikipedia.org/wiki/Resistive_random-access_memory RRAM eng]</ref>.
 
===N-RAM===
Nano-RAM on firma Nantero poolt patenteeritud arvuti mälutehnoloogiaarvutimälutehnoloogia. See on teatud tüüpi püsimälu omadustega muutmälu. Muutmälu põhineb mehhaanilisemehaanilise positsiooni süsinikust nanotorude paigutamisel kiibi sarnasesse substraati. Teoreetiliselt on väikeste nanotorudega võimalik saavutada väga kõrge tihedusega mälusid.<ref>[http://en.wikipedia.org/wiki/Nano-RAM NRAM eng]</ref>
 
==Vaata ka==