Последовательная память: принципы работы, типы и применение в современных устройствах

Что такое последовательная память и как она работает. Какие существуют типы последовательной памяти. Где применяется последовательная память в современной электронике. Каковы преимущества и недостатки последовательной памяти по сравнению с другими типами.

Что такое последовательная память и как она функционирует

Последовательная память — это тип компьютерной памяти, в которой данные записываются и считываются последовательно, бит за битом. В отличие от параллельной памяти, где несколько битов могут быть доступны одновременно, последовательная память обрабатывает информацию строго последовательно.

Как работает последовательная память? Данные передаются по одному проводнику в виде потока битов. Для записи или чтения требуется определенное количество тактов, чтобы передать все биты. Хотя это медленнее параллельного доступа, такой подход имеет ряд преимуществ.

Основные типы последовательной памяти

Существует несколько распространенных типов последовательной памяти:

• EEPROM (электрически стираемое программируемое ПЗУ) — энергонезависимая память для хранения небольших объемов данных
• Flash-память — используется в SSD, USB-накопителях и других устройствах хранения данных
• FRAM (ферроэлектрическая оперативная память) — энергонезависимая память с высокой скоростью записи
• MRAM (магниторезистивная память) — энергонезависимая память на основе магнитных эффектов

Каждый тип имеет свои особенности и области применения. Например, Flash-память отличается высокой плотностью хранения данных, а FRAM — низким энергопотреблением при записи.

Преимущества последовательной памяти

Почему последовательная память широко используется, несмотря на более низкую скорость? У нее есть ряд важных преимуществ:

• Меньшее количество выводов микросхемы, что упрощает разводку печатных плат
• Более низкое энергопотребление за счет меньшего количества активных линий
• Лучшая помехозащищенность при передаче данных
• Возможность работы на более высоких частотах
• Меньшая стоимость микросхем памяти

Эти факторы делают последовательную память оптимальным выбором для многих применений, особенно в портативных устройствах.

Применение последовательной памяти в современной электронике

Где используется последовательная память в наши дни? Вот некоторые распространенные области применения:

• Хранение настроек и калибровочных данных в различной электронике
• Твердотельные накопители (SSD) на основе NAND Flash-памяти
• USB-накопители и SD-карты
• Хранение микропрограмм в микроконтроллерах и процессорах
• Буферная память в сетевом и телекоммуникационном оборудовании

Последовательная память стала неотъемлемой частью многих современных устройств благодаря своей эффективности и надежности.

Принципы организации последовательной памяти

Как организована работа с последовательной памятью на низком уровне? Рассмотрим основные принципы:

• Данные передаются по одной линии побитно
• Требуется синхронизация передачи тактовым сигналом
• Используются специальные команды для чтения, записи, стирания
• Память организована в виде страниц и блоков
• Применяется адресация для доступа к нужным ячейкам

Такая организация обеспечивает простой интерфейс при сохранении гибкости доступа к данным. Это позволяет оптимизировать работу с памятью под конкретные задачи.

Сравнение последовательной и параллельной памяти

Чем отличается последовательная память от параллельной? Основные различия:

Параметр	Последовательная память	Параллельная память
Скорость доступа	Ниже	Выше
Количество выводов	Меньше	Больше
Энергопотребление	Ниже	Выше
Помехозащищенность	Выше	Ниже
Стоимость	Ниже	Выше

Выбор типа памяти зависит от конкретного применения и требований к системе. Последовательная память оптимальна там, где критичны размеры, энергопотребление и стоимость.

Перспективы развития последовательной памяти

Какие тенденции наблюдаются в развитии последовательной памяти? Основные направления:

• Увеличение плотности хранения данных
• Повышение скорости работы интерфейсов
• Снижение энергопотребления
• Повышение надежности и увеличение срока службы
• Разработка новых типов энергонезависимой памяти

Эти усовершенствования позволят последовательной памяти оставаться востребованной в будущих поколениях электронных устройств.

Новые типы энергонезависимой памяти

Какие перспективные типы энергонезависимой памяти разрабатываются? Некоторые интересные направления:

• RRAM (резистивная память) — на основе изменения сопротивления материала
• PCM (память на фазовых переходах) — использует различные фазовые состояния вещества
• Мемристоры — элементы, способные «запоминать» протекавший через них ток

Эти технологии потенциально могут обеспечить более высокую плотность хранения данных и скорость работы по сравнению с современной Flash-памятью.

Повышение скорости работы интерфейсов

Как увеличивается скорость работы последовательных интерфейсов памяти? Основные методы:

• Увеличение тактовой частоты передачи данных
• Использование многобитной передачи (например, quad SPI)
• Применение улучшенных методов кодирования
• Оптимизация протоколов обмена данными

Это позволяет современным последовательным интерфейсам достигать скоростей в сотни мегабайт в секунду, что достаточно для большинства применений.

MX25L1606EM2I-12G/TR, Флэш-память NOR последовательная шина 16Мбитt 16M/8M x 1/2-бит 8нс электропитание 3.3В

• Главная
• Каталог
• Микросхемы
• Микросхемы памяти
• Flash память
• org/ListItem»> MX25L1606EM2I-12G/TR

*Изображения служат только для ознакомления. См. DataSheet продукта

NOR Flash Serial 3.3V 16M-bit 16M/8M x 1/2-bit 8ns

Флэш-память NOR последовательная шина 16Мбитt 16M/8M x 1/2-бит 8нс электропитание 3.3В

• Macronix_Product_Line_Card_July_2017_General _070617 pdf, 0,5 мБ

Код товара: 342597

Дата обновления: 15.04.2023 07:15

• Цена и наличие
• Сроки доставки

Доставка MX25L1606EM2I-12G/TR , Флэш-память NOR последовательная шина 16Мбитt 16M/8M x 1/2-бит 8нс электропитание 3. 3В в город Калининград

Boxberry

от 9 раб. дней

от 761 ₽

DPD РФ

от 7 раб. дней

от 670 ₽

Деловые линии

от 10 раб. дней

от 1586 ₽

Почта РФ

от 15 раб. дней

от 290 ₽

EMS

от 4 раб. дней

от 1363 ₽

СДЭК

от 4 раб. дней

от 724 ₽

* Стоимость и сроки доставки являются ориентировочными. Итоговая стоимость и срок будут рассчитаны на странице оформления заказа.

Технические параметры

• Корпус

  SO8W

• Тип упаковки

  Tube (туба)

• Нормоупаковка

  2000 шт

• Вес брутто

  0. 25 г.

• Напряжение питания

  3.3V

Аналоги

• Наименование

  Наличие

  Цена от

  Производитель

  Корпус

• Сообщить о поступлении

  Macronix

  SOIC8

• Наличие:

  1573 шт

  По складам

  Минимум:

  шт

  Цена от:

  50,63 ₽

  Macronix

  SO8W

Хотите получить образцы?

Заказать образец

← MX25V8006EM1I-13G MX25L1606EM2I-12G/T&R →

7.

4 Память с последовательным доступом

Память с последовательным доступом строится либо с использованием продвижения данных по цепочке элементов (по подобию с регистрами сдвига), либо с хранением данных в адресном ЗУ при соответствующем управлении адресом доступа /5/.

Основными представителями такого вида памяти являются видеопамять, буфер FIFO, стек. Более подробно остановимся на организации памяти в виде стека.

Стек – это однонаправленная очередь, в которую данные помещаются и из которой извлекаются строго в определённом порядке. Стековая память обеспечивает такой режим работы, когда информация записывается и считывается по принципу «последним записан – первым считан» (LIFO – Last Input First Output). Такая память используется для временного хранения данных, например, для запоминания и восстановления регистров процессора (контекста) при обработке подпрограмм и прерываний. Работу стековой памяти поясняет рисунок 7. 3 /3/.

Когда слово A заносится в стек, оно располагается в первой свободной ячейке. Каждое следующее записываемое слово перемещает всё содержимое стека на одну ячейку вверх и занимает освободившуюся ячейку. Запись очередного слова после H приводит к переполнению стека, поскольку он рассчитан на 7 слов, и потере кода A.

Считывание информации из стека осуществляется в обратном порядке, т.е., начиная с кода H, который был записан последним. Доступ к произвольному коду в стеке формально недопустим до извлечения всех данных, записанных позже.

Занесение информации в стек называется включением, считывание информации из стека – извлечением.

Как отмечается в /3/, в настоящее время наиболее распространённым является внешний или аппаратно-программный стек, в котором для хранения информации отводится область оперативной памяти. Обычно под стек отводится участок памяти с наибольшими адресами, а стек расширяется в сторону уменьшения адресов.

Рисунок 7.3 – Логика работы стековой памяти

На рисунке 7.4 показана схема организации стека для процессора Intel 8086.

Под стек выделяется отдельный сегмент – сегмент стека, начальный адрес которого помещается в соответствующий сегментный регистр – SS. Адресация стека обеспечивается специальным регистром – указателем стека SP, в который предварительно помещается наибольший адрес области основной памяти, отведённой под стек (дно стека). Адрес последнего включённого в стек элемента называется вершиной стека (TOS – Top Of Stack).

Для работы со стеком существуют две основные операции: добавление элемента в вершину стека (PUSH) и извлечение элемента из вершины стека (POP). Команда PUSH имеет один операнд, который может быть непосредственным значением, 2-байтовым регистром или адресом ячейки памяти. При записи в стек данного сначала производится уменьшение на 2 содержимого указателя стека SP (стек оперирует словами), которое затем используется в качестве адреса ячейки, куда и производится запись. Команда POP также имеет один операнд, который может быть 2-байтовым регистром. При считывании слова из стека в качестве адреса этого данного берётся текущее содержимое указателя стека, а после извлечения данного содержимое SP увеличивается на 2.

Рисунок 7.4 – Схема организации стека для процессора Intel 8086

Рассмотрим следующий пример:

push 35h

push 57h

pop ax

Состояние стека при выполнении указанных выше команд иллюстрирует рисунок 7.5.

Рисунок 7.5 – Изменение состояния стека

Изначально стек пуст, и регистр SP указывает на ячейку за дном стека. При включении первого значения содержимое SP уменьшается на 2 и затем по полученному адресу помещается 35h. Аналогично со вторым значением. При извлечении слова из стека в регистр AX помещается значение из вершины стека, т.е., 57h, а содержимое SP увеличивается на 2.

Полупроводниковые и системные решения — Infineon Technologies

Новый TRENCHSTOP™ IGBT7 H7, 1200 В

TRENCHSTOP™ IGBT7 H7, 1200 В, предназначен для применения в системах обезуглероживания, таких как фотогальваника

Скачать техническое описание

PCIM Europe 2023

С 9 по 11 мая. Зал 7 / Стенд 412. В этом году мы все о декарбонизации и цифровизации

Полная программа здесь

HYPERRAM™: память расширения в компактном корпусе

Представляем широкий ассортимент энергозависимых решений с низким энергопотреблением и высокой производительностью для промышленной автоматизации и автомобильных приложений

Приходите узнать больше!

Формирование будущего мобильности

Мы сертифицированы по ISO/SAE 21434, международному стандарту систем управления кибербезопасностью в автомобильной отрасли

Открой для себя больше

Веб-семинар: Высокоинтегрированные решения USB PD

Перенесите портативную электронику на USB-C с помощью контроллеров портов зарядки USB-C от Infineon и высоковольтных микроконтроллеров USB-C. Уменьшите сложность системы. Соответствовать последним стандартам.

Зарегистрироваться

Новый веб-семинар по безопасности IoT

Как справиться с растущими проблемами безопасности IoT с помощью новейшей технологии TPM

Зарегистрироваться

Новости

03 апреля 2023 г. | Деловая и финансовая пресса

Infineon оптимизирует свой профиль обезуглероживания: подразделение промышленных приложений будет работать под названием Green Industrial Power (GIP)

28 марта 2023 г. | Business & Financial Press

Устойчивая динамика бизнеса: Infineon ожидает более высоких результатов за второй финансовый квартал и весь 2023 финансовый год

Новости рынка

20 апреля 2023 г. | Новости рынка

Infineon создает автомобильные электронные и электрические архитектуры нового поколения с первой в отрасли флэш-памятью LPDDR

Посетите Infineon в Твиттере

Серийное внимание в рабочей памяти

• Baddeley, AD (1976). Психология памяти . Нью-Йорк: Основные книги.

  Google Scholar

• Baddeley, AD (1986). Рабочая память . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета, Кларендон Пресс.

  Google Scholar

• Баддели, А. Д. (1993). Рабочая память или рабочее внимание. В AD Baddeley & L. Weiskrantz (Eds.), Внимание: выбор, осознание и контроль. Дань уважения Дональду Бродбенту (стр. 152–170). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.

  Google Scholar

• Баддели, А. Д., и Экоб, Дж. Р. (1973). Время реакции и кратковременная память: последствия эффектов повторения для гипотезы высокоскоростного исчерпывающего сканирования. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии , 25 , 229–240.

  Артикул Google Scholar

• Баддели, А. Д., и Хитч, Г. (1974). Рабочая память. В GH Bower (Ed.), Психология обучения и мотивация (Том 8, стр. 47–9).0). Нью-Йорк: Академическая пресса.

  Google Scholar

• Бриггс, Г. Э. (1974). О предикторной переменной времени реакции выбора. Память и познание , 2 , 575–580.

  Google Scholar

• Бриггс, Г. Э., и Джонсен, А. М. (1973). О характере центральной обработки в реакциях выбора. Память и познание , 1 , 91–100.

  Google Scholar

• Карлсон, Р. А., Венгер, Дж. Л., и Салливан, М. А. (1993). Координация информации от восприятия и оперативной памяти. Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и деятельность , 19 , 531–548.

  Артикул Google Scholar

• Корбаллис, М.С., Кирби, Дж., и Миллер, А. (1972). Доступ к элементам запомненного списка. Журнал экспериментальной психологии , 94 , 185–190.

  Артикул Google Scholar

• Коуэн, Н. (1988). Развитие концепций хранения памяти, избирательного внимания и их взаимных ограничений в системе обработки информации человека. Психологический бюллетень , 104 , 163–191.

  Артикул пабмед Google Scholar

• Коуэн, Н. (1993). Активация, внимание и кратковременная память. Память и познание , 21 , 162–167.

  Google Scholar

• Дарк, В. Дж. (1990). Переключение между памятью и восприятием: перемещение внимания или восстановление памяти? Память и познание , 18 , 119–127.

  Google Scholar

• Доэрти, М.Е., Майнатт, Ч.Р., Твени, Р.Д., и Скьяво, М.Д. (1979). Псевдодиагностика. Acta Psychologica , 43 , 111–121.

  Артикул Google Scholar

• Грин Р.Л. (1992). Человеческая память: парадигмы и парадоксы . Хиллсдейл, Нью-Джерси: Эрлбаум.

  Google Scholar

• Гьюзи, Л. Т., и Аксельрод, С. (1972). Интерауральное смещение внимания в ответ. Журнал экспериментальной психологии , 95 , 290–294.

  Артикул пабмед Google Scholar

• Джеймс, В. (1890 г.). Принципы психологии . Нью-Йорк: Генри Холт.

  Google Scholar

• Джерсилд, А. Т. (1927). Ментальная установка и сдвиг. Архив Психологии , 14 (Цел.№89).

  Google Scholar

• Керн, Л., и Доэрти, М.Е. (1982). «Псевдодиагностика» в идеализированной среде решения медицинских проблем. Журнал медицинского образования , 57 , 100–104.

  ПабМед Google Scholar

• Керр, Б. (1973). Обработка требований во время мыслительных операций. Память и познание , 1 , 401–412.

  Google Scholar

• Лаабс, Г. Дж., и Стагер, П. (1976). Мониторинг обработки информации требует переключения внимания. Canadian Journal of Psychology , 30 , 47–54.

  ПабМед Google Scholar

• Мьюхорт, Д. Дж. К., Тио, Х., и Биркенмайер, А. К. (1971). Способность обработки и переключение внимания при дихотическом слушании. Canadian Journal of Psychology , 25 , 111–129.

  Google Scholar

• Миллер, Джорджия (1956). Волшебное число семь плюс-минус два: некоторые ограничения нашей способности обрабатывать информацию. Психологический обзор , 63 , 81–97.

  Артикул пабмед Google Scholar

• Монти, Р. А., Тауб, Х. А., и Логери, К. Р. (1965). Отслеживание последовательных событий: влияние скорости, категорий и продолжительности испытания. Журнал экспериментальной психологии , 69 , 224–229.

  Артикул пабмед Google Scholar

• Монти, Р. А., Виггинс, Х. Ф., и Карш, Р. (1969). Отслеживание последовательных событий: управление процессом увеличения. Журнал экспериментальной психологии , 80 , 408–411.

  Артикул Google Scholar

• Моррис, Н. , и Джонс, Д.М. (1990). Обновление памяти в рабочей памяти: роль центрального исполнительного органа. Британский журнал психологии , 81 , 111–121.

  Google Scholar

• Минатт, Ч.Р., Доэрти, М.Э., и Драган, В. (1993). Актуальность информации, оперативная память и рассмотрение альтернатив. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии , 46A , 759–778.

  Google Scholar

• Mynatt, C.R., Doherty, ME, & Tweney, R.D. (1977). Предвзятость подтверждения в смоделированной исследовательской среде: экспериментальное исследование научных выводов. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии , 29 , 85–95.

  Артикул Google Scholar

• Mynatt, C.R., Doherty, ME, & Tweney, R.D. (1978). Последствия подтверждения и неподтверждения в смоделированной исследовательской среде. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии , 30 , 395–406.

  Артикул Google Scholar

• Pillsbury, WB (1973). Внимание . Нью-Йорк: Макмиллан. (Оригинальная работа опубликована в 1908 г.)

  Google Scholar

• Платт, Дж. Р. (1964). Сильный вывод. Наука , 146 , 347–353.

  Артикул пабмед Google Scholar

• Поппер, К. Р. (1962). Догадки и опровержения . Нью-Йорк: Основные книги.

  Google Scholar

• Рэтклифф, Р. (1978). Теория восстановления памяти. Психологический обзор , 85 , 59–108.

  Артикул Google Scholar

• Роджерс, Р. Д., и Монсел, С. (1995). Стоимость предсказуемого переключения между простыми когнитивными задачами. Journal of Experimental Psychology: General , 124 , 207–231.

  Артикул Google Scholar

• Шнайдер В. и Шиффрин Р. М. (1977). Контролируемая и автоматическая обработка информации человеком: I. Обнаружение, поиск и внимание. Психологический обзор , 84 , 1–66.

  Артикул Google Scholar

• Шиффрин Р. М. (1993). Кратковременная память: краткий комментарий. Память и познание , 21 , 193–197.

  Google Scholar

• Шиффрин, Р. М., и Шнайдер, В. (1977). Контролируемая и автоматическая обработка информации человеком: II. Перцептивное обучение, автоматическое внимание и общая теория. Психологический обзор , 84 , 127–190.

  Артикул Google Scholar

• Спектор А. и Бидерман И. (1976). Ментальная установка и еще раз ментальная установка. Американский журнал психологии , 89 , 669–679.

  Артикул Google Scholar

• Штернберг, С. (1966). Высокоскоростное сканирование памяти человека. Наука , 153 , 652–654.

  Артикул пабмед Google Scholar

• Штернберг, С. (1967). Две операции по распознаванию символов: некоторые данные измерений времени реакции. Восприятие и психофизика , 2 , 45–53.

  Google Scholar

• Штернберг, С. (1969). Сканирование памяти: психические процессы, выявленные с помощью процессов времени реакции. Американский ученый , 57 , 421–457.

  ПабМед Google Scholar

• тен Хупен, Г., и Вос, Дж. (1981). Переключение внимания и паттерны расположения звуков при подсчете щелчков. Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и деятельность , 7 , 342–355.