Digitaaltehnika: Pooljuhtmäluseadmetega seotud mõisteid - Definition of Terms: Principles of Semiconductor Memory Circuits and Devices

Mõiste / Term
 

Selgitus / Definition
 

dünaamiline suvapöördus-muutmälu, dünaamiline mälu (DRAM, dynamic RAM, dynamic memory)

 

Dünaamiline suvapöördus-muutmälu on juhuslikus järjekorras salvestatav või loetav mäluseade, milles andmete säilitamiseks tuleb neid kõrge sagedusega perioodiliselt uuendada. Esimese põlvkonna DRAM koosnes 3T (kolme transistoriga) elementidest. Alates teisest põlvkonnast koosnevad suure tihedusega 1T1C (ühe transistori ja formeeritud kondensaatoriga) mäluelementidest. Suure salvestus- ja lugemiskiiruse tõttu kasutatakse dünaamilisi mälusid operatiivmäluseadmetes.

 

EEPROM püsimälu (EEPROM, electrically erasable PROM)

EEPROM on püsimäluseade, mida saab elektriliselt kustutada ja seejärel sellesse uuesti andmeid salvestada.

 

elektriliselt muudetav püsimälu (electrically alterable ROM, EAROM)

EAROM on EEPROM-tüüpi püsimälu eriliik, mida saab muuta ühe biti kaupa.

 

elektrooniliselt konfigureeritav (electronically configurable)

Elektrooniliselt konfigureeritavat seadet saab seadistada elektriliselt (mitte mehaaniliselt, fotolitograafiliselt ega UV-lampi kasutades).

 

EPROM (erasable PROM)

EPROM on püsimäluseade, mida saab kustutada ultraviolettkiirgusega ja seejärel sellesse uuesti andmeid salvestada.

 

FLASH-mälu, välkmälu (FLASH-memory)

Välkmälu on välkkiirelt elektriliselt adresseeritavalt kustutatav mäluseade, milles andmed säilivad aastaid elektritoiteta.

 

FLASH-ROM

FLASH-ROM on välkkiirelt elektriliselt adresseeritavate osade (plokkide) kaupa kustutatav püsimälu, milles andmed säilivad aastaid elektritoiteta.

 

FPGA-loogikamaatriks, loogikalülimaatriks (field programmable gate array, FPGA)

FPGA on loogikaseade loogikafunktsioonide teostamiseks etteantud programmeeritavate ühendustega (spetsiifilistest loogikalüliplokkidest koosnevas struktuuris). FPGA-de seadistamiseks (programmeerimiseks) vajaliku koodi saamiseks kasutatakse riistvarakirjelduskeeli (vt HDL, hardware description language)

 

GAL-loogikamaatriks (generic array logic, GAL)

GAL-loogikamaatriks on lihtsate programmeeritavate loogikaseadiste (PLD) alaliik, mis töötati välja firma Monolithic Memories PAL-loogikamaatriksite järel (PAL on vastava firma kaubamärk).

 

kaudadresseerimine (indirect addressing)

Kaudadresseerimisel ei viita etteantav aadress otseselt adresseeritavale objektile vaid mälupesale või registrile milles paikneb adresseeritava objekti aadress.

 

kustutamine (erasing, erasure)

Kustutamine on püsimäluseadme mälupesa või mälupiirkonna algseisu viimine andmete järjekordseks salvestamiseks (kirjutamiseks). Tänapäeval toimub kustutamine enamasti elektriliselt, EPROM-püsimäludes toimus see UV-kiirgusega.

 

lipp, tunnus (flag)

Olekutunnuseid ehk (oleku)lippe kasutatakse seadme oleku ajutiseks säilitamiseks ja kontrollimiseks. Kui üks lipp sisaldab ühe biti informatsiooni, siis piisab selle säilitamiseks sageli ühest trigerist. Tarkvaras võidakse lippe kirjeldada loogikamuutujatega (boolean). Lippude kogum võib olla koondatud (kodeeritud) üheks olekukoodiks.

 

lugemine, andmepäring (reading)

Lugemine on andmete päring mäluseadmest, mille puhul toimub loetava informatsiooni adresseerimine ja edastamine andmeid pärinud seadmele.

 

mälujaotus, mälujaotuse kaart (memory map)

Mälujaotuse kaart on mälujaotuse (sageli graafiline) kirjeldus, milles on esitatud mälupiirkondade otstarve aadressiväljade kaupa.

 

mälukiip (memory IC)

Mälukiip on integraallülitus, mis säilitab informatsiooni selles paikenvates pooljuhtelementides.

 

mäluseade, mälu (memory device, memory)

Mäluseade on funktsionaalne üksus kontrolleris või arvutis andmete säilitamiseks. On olemas ka mäluseadmeid mis kasutavad väliseid andmekandjaid nagu kettad, lindid jms. Erinevatel mäluseadmetel on vastavalt kasutatavale tehnoloogiale erinev pöördumisaeg, pöördumisviis ja mahutavus.

 

masinakood (machine code)

Masinakood on arvuti, programmeeritava kontrolleri vms. programm (tegevuse kirjeldus) protsessori või süsteemi käsukodeeringus (käsustikus).

 

mikroprogramm (microcode, microprogram)

Mikrokood ehk mikroprogramm on elektrilülituse või loogikaseadme seadistuskood.

 

mitme pingenivooga mäluelement (multi-level cell, MLC)

Suure säilitusmahu saavutamiseks on mitmetes pooljuhtketaste kiipides kasutusel mitme pingenivooga mäluelemendid (multi-level cell). Kahebitine NAND FLASH mäluelement kasutab info säilitamiseks nelja pingenivood, kolmebitine NAND FLASH mäluelement vastavalt kaheksat pingenivood.

 

NVRWM (non-volatile read-write memory)

NVRWM on elektritoiteta andmeid säilitav mälu, millel on nii andmete salvestamise kui ka väljastamise (lugemise) võimalus.

 

operatiivmälu (operating memory)

Operatiivmäluseadmete ülesandeks on töödeldavate andmete ajutine säilitamine. Andmete töötlus eeldab andmete kiireid päringuid erinevatelt aadressidelt, samuti paljukordset andmete muutmist ehk ümberkirjutamist. Kirjeldatud omadustega mäluseadmeid nimetatakse suva-pöördumisega muutmäluseadmeteks (volatile random access memory). Seejuures on oluline ka kiirus ja andmete paljukordse salvestamise (muutmise) võimalus.

 

pesik (cell)

Pesik on loogikaplokk programmeeritavas loogikamaatriksis (logic cell) või pooljuhtmäluseadmes (memory cell).

 

pinu, pinumälu, magasinmälu (stack (push-down), LIFO-buffer)

Magasinmälu ehk pinu on puhver pooljuhtmäluseadmes, millesse andmete salvestamine ja kättesaamine toimub „viimasena sisse esimesena välja“ ehk LIFO-põhimõttel (last-in first-out).

 

pinuviit (stack pointer)

Pinuviit on viiteaadress, mis määrab pinumälu jooksvat aadressi. Tavaliselt kasutatakse pinuviida säilitamiseks selleks ettenähtud mikroprotsessori registrit.

 

põhimälu (main memory)

Arvuti või programmeeritava kontrolleri põhimälu on enamasti operatiivmäluseadmete (muutmälude) kogum.

 

pooljuhtketas (solid-state drive, SSD)

Pooljuhtketas (semiconductor memory) on elektriliselt kustutatav ja korduvkirjutatav pooljuht-püsimäluseade (FLASH-mäluseade), mis asendab arvutis või mõnes muus digitaalseadmes harilikku pöörlevat kõvaketast (hard disk drive, HDD). Pooljuhkettaid on erinevate liidesestandarditega.SATA liidesestandardiga pooljuhtketta saab paigaldada samasuguste mõõtmetega SATA liidesega kõvaketta asemele. mSATA ja SATAe (SATA Express) on SATA liidese edasiarendused pooljuhtketta ühendamiseks sülearvuti kiire ühendusega miniPCIe (mini PCi Express) laienduskaardipesasse. SATAe tüüpi M.2 ketas võib sama pistikühenduse kaudu kasutada kas PCIe või SATA andmesideprotokolli. M.2 ehk NGFF (new generation form factor) on pooljuhtketta kaardiformaat, mis sobib sülearvuti emaplaadile ainult spetsiaalselt selleks ettenähtud pesasse. Andmevahetuskiiruse suurendamiseks loetakse andmed seadmesse ehitatud kiiresse dünaamilisse operatiivmälupuhvrisse (dünaamiline muutmälu, DRAM).

 

pooljuhtmälu (semiconductor memory)

Pooljuhtmälu on mäluseade, mis on teostatud pooljuhtkiibi kristallil. On olemas mitmesuguseid erinevaid pooljuhtmälude liike: RAM, ROM, EPROM EEPROM, FLASH jms.

 

programmeeritav loogikamaatriks (programmable logic array, PLA)

PLA-loogikamaatriks on lihtne loogikamaatriks, millega saab teostada kombinatsioonloogikafunktsioone. PLA-maatriks koosneb sisend ja väljundmaatriksist, millest mõlemad on seadistatavad (programmeeritavad).

 

programmimälu (program memory)

Programmimälu on mäluseade (näiteks mikrokontrolleri sees) või mäluseadmed, milles säilitatakse ainult programme. Programmi loetakse mäluseadmest protsessori poolt osade kaupa. Kontrollerite programmimälu paikneb sageli püsimäluseadmes, mille sisu ei saa töö ajal muuta.

 

programmmaator, programmeerimisseade (programmer (hardware device), programming device)

 

Programmmaatori abil salvestatakse programm seadme sisesesse programmimällu või seadme külge ühendatud välisele pooljuht-andmekandjale. Paljudel programmeerimisseadmetel on lisafunktsioonid programmide testimiseks.

 

puhvermälu (buffer memory)

Puhvermälu on mäluosa või eraldi mälukiip andmete ajutiseks salvestamiseks.

 

püsimälu, lugemismälu (ROM, read only memory)

ROM-püsimälu on mäluseade, millesse kasutaja ei saa andmeid salvestada (ainult loetav). Andmed võivad olla määratud fotolitograafilise maskiga juba kiibi valmistamisel tehases. Püsimäluga saab töö käigus teha ainult andmepäringuid (lugeda). Andmeid salvestatakse seadme valmistamisel ja neid seadme töö käigus salvestada pole võimalik. Andmete elektrilist salvestamist võimaldavad EPROM ja EEPROM püsimälud.

 

püsivara (firmware)

Püsivara on tarkvara sh arvutiprogrammid ja nende andmed, mis paigutatakse seadmesse riistvaratootja poolt. Enamasti sisaldab püsivara seadme riistavaga otseselt seonduvaid andmevahetusfunktsioone, mis moodustavad baasvahetussüsteemi (BIOS, Basic input/output system).

 

püsivarauuendus (firmware update)

Püsivarauuendus on seadme tootja poolt seadmesse paigutatud baastarkvara uuendamine püsimäluseadmes.

 

register (register)

Register on trigeritest koosnev (staatiline) operatiivmäluseade (tavaliselt mahuga 4, 8, 16, 24, 32 või 64 bitti) mikroprotsessoris või mõnes muus loogikaseadmes. Väiksemaid seadmesiseseid staatilisi muutmälusid (SRAM) nimetatakse sageli registermäludeks (register file).

 

salvestamine, salvestus, kirjutamine (storage, recording, writing)

Kirjutamine ehk salvestamine on andmete mäluseadmesse sisestamine.

 

seadistamine, seadme programmeerimine (programming)

Seadme programmeerimise all mõistetakse enamasti selle pooljuhtmäluseadme mäluelementide seadistamist etteantud andmete järgi. Sageli toimub seadme programmerimine spetsiaalse programmeerimisseadme – programmmaatori abil.

 

staatiline operatiivmälu (SRAM, static RAM)

Staatiline operatiivmälu (SRAM) on juhuslikus järjekorras salvestatav või loetav mäluseade, milles sisalduvad andmed ei vaja nende säilitamiseks perioodilist dünaamilist uuendamist. Suure salvestus- ja lugemiskiiruse tõttu kasutatakse SRAM mälusid operatiivmäluseadmetes.

 

Sünkroonne dünaamiline muutmälu (SDRAM, syncronous DRAM)

Sünkroonne dünaamiline muutmälu (SDRAM) on juhuslikus järjekorras salvestatav või loetav mäluseade (DRAM), milles sisalduvaid andmeid perioodiliselt sünkroonselt kõrge sagedusega uuendatakse.

 

suvapöördus-muutmälu, lugemis-kirjutusmälu (RAM, random access memory)

Suvapöördus-muutmälu on juhupöördumist võimaldav muutmäluseade (RAM), mis on aadressi järgi juhuslikus järjekorras salvestatav või loetav. Juhupöördumist võimaldavasse muutmäluseadmesse (RAM) saab andmeid kiiresti ja korduvalt salvestada ning nendest andmeid küsida (teha päringuid) suvalises järjekorras vastavalt etteantavale aadressile.

 

suvapöördus-säilmälu (NVRAM, non-volatile random-access memory)

Suvapöördus-säilmälu on elektritoiteta andmeid säilitav mäluseade, millesse saab andmeid salvestada või väljastada (lugeda) juhuslikus järjekorras.

 

topeltkiiruseline sünkroonne SDRAM (DDR-SDRAM, double data rate SDRAM)

DDR-SDRAM - topeltkiiruseline sünkroonse dünaamilise operatiivmälu (SDRAM) põlvkonnad DDR2, DDR3, DDR4.

 

ühekordselt seadistatav püsimälu ehk lugemismälu PROM (programmable ROM, programmable read-only memory)

 

PROM-mäluseade on programmmaatori abil ühekordselt seadistatav mäluseade, millel puudub tavalisel viisil (elektriline) andmete salvestamise võimalus (ainult loetav). Koodid salvestatakse PROM-püsimällu üks kord programmmaatori abil ja nende hilisem muutmine pole võimalik.

 

ujuvpaisuga väljatransistor (floating-gate FET)

Ujuvpaisuga väljatransistorid (floating-gate FET) on pooljuhtelemendid ümberprogrammeeritavate püsimäluseadmete kiipide kristallides, mis säilitavad ühte bitti kas eraldi või paarikaupa (üks bitt säilib kahes transistoris).

 

väga suure integratsiooni-astmega integraallülitus (very large scale integration, VLSI)

VLSI lülitused on integraallülitused (mikrolülitused), milles ühel kiibil on üle 10000 loogikaelemendi.

 

välismälu (external memory)

Välismälu on mäluseade mis paikneb antud seadmest väljaspool.

 

Von Neumanni arvutiarhitektuur (Von Neumann architecture)

Von Neumanni arvutiarhitektuur on arvuti (sh programmeeritava kontrolleri) arhitektuur, mille puhul käsukoodid ja andmed paiknevad samas aadressiruumis (sageli ka samas mäluseadmes).

 

 

Viited

Sissejuhatus digitaaltehnikasse / Madis Lehtla, Tallinna Tehnikaülikooli elektrotehnika instituut, 2016, Tallinna Tehnikaülikooli Kirjastuse trükikoda, Harjumaa, 251 lk, ISBN 978-9949-83-021-3, lk 141-152
(C) Madis Lehtla, Sissejuhatus digitaaltehnikasse, 2016