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      • 発行日 2023年2月21日
      • 最終変更日 2023年9月13日
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    EEPROM完全ガイド~使い方や利点について徹底解説~

    この記事では、EEPROMとは何か、その用途は、そしてデバイスにEEPROMチップを搭載するメリットについて解説しています。

    EEPROMは、Electrically Erasable Programmable Read-Only Memoryの頭文字を取ったものです。書き換え可能なストレージチップやメモリーパッケージの一種で、電源がなくても記憶情報を保持し続けることができる不揮発性メモリとして知られています。

    この点、EEPROM(E2PROMとも呼ばれる)は、SDカードやUSBメモリに代表されるフラッシュメモリと似ています。実際、フラッシュメモリはEEPROMの一種と考えられています。

    しかし、コンピュータやマイクロコントローラのチップとして販売されている標準的なEEPROM ICと、フラッシュストレージを含む他の一般的なメモリとは、重要な違いがあります。

    このEEPROMメモリ製品のガイドでは、これらの類似点と相違点に焦点を当てます。また、オンライン販売されているさまざまな種類のEEPROMチップ、プログラマ、およびリーダの主な用途についても概要を説明します。

    このガイドを読めば、EEPROMと他のROMチップやストレージメディアの主な特徴や機能が理解できるようになります。

    EEPROMとは?

    EEPROMとは、Electrically Erasable Programmable Read-Only Memoryの略で、電気的に消去可能な読み出し専用メモリのことです。EEPROMがどのような機能を持ち、どのような用途に使われているかを理解するために、それぞれの単語の意味をフルネームで分解してみましょう。

    電気的に消去可能(Electrically Erasable) -

    • マザーボードまたは他の適切な電子回路を介して電源(PSU)に接続された場合、EEPROMモジュールの保存内容は、全体またはバイト単位で消去(削除)することが可能です。

    プログラマブル(Programmable)

    • PROM(プログラマブルROM)は、チップをシステムに組み込んだ後、プログラムをメモリに書き込むことを意図したモジュールを指します。
    • EEPROMチップは、デスクトップ・コンピュータ・システムの一部として回路に接続され、電圧を印加することにより、メモリ・モジュールに保存されている内容を変更したり、再プログラムしたりすることができます。

    読み取り専用(Read-Only) -

    • 読み出し専用メモリ(ROM、PROM)とは、動的に変化しない情報の長期保存を目的としたメモリです。
    • 非動的データには、ユーザーファイル、ファームウェア、一部のプログラムまたはコードなど、定期的な更新を受けることを意図していない要素が含まれます。
    • EEPROMモジュールは、多くのROMチップと同様に、不揮発性を備えています。つまり、チップに保存された情報は、ゼロパワー状態、つまり搭載された機器やコンピュータの電源を切り、再び入れた後でも取り出すことができるのです。しかし、RAM(Random Access Memory)はそうではありません。RAMは長期的な情報保存よりも動的なタスクを実行するために設計されており、電源オフの状態に戻った瞬間に事実上消去されます。

    EEPROMとは、簡単に言うと、コンピュータなどの電子機器に搭載することで、情報の保持・取り出し・消去ができるメモリモジュールの一種です。

    他のさまざまな種類のメモリチップもこれらの機能を果たしますが、EEPROMとは核となる機能や性能が異なります。その中でも最も注目され、広く使われているのがフラッシュ・メモリです。

    EEPROMとフラッシュメモリ、メモリースティックの関係

    フラッシュメモリは、長期保存、短期保存を目的とした様々なマルチメディアファイルの保存に最適な、現在一般的に普及している規格です。

    フラッシュ製品は、1980年代から徐々に旧規格のEPROMに取って代わられた最新のEEPROMの後継と見なされている部分が多い。しかし、EEPROMは、フラッシュ・メモリでは実現できないいくつかの特殊な場面で、依然として重要な機能を提供しています。

    SDカードとUSBドライブは、フラッシュ・メモリーを購入できる最も一般的なフォーマットの一つです。フラッシュは、比較的低コストで使いやすいデジタル・ストレージ・メディアで、現在では非常に小さなフォームファクターのデバイスやパッケージに収まりかつ大容量のモジュールが設計・開発されています。

    フラッシュメモリーはEEPROMの一種ですが、特に高密度で高速なデータの保存と読み出しのために設計されたものです。つまり、複数の大きなデータファイルを1つの大容量モジュールに保存するためのソリューションなのです。

    Flash Memory

    フラッシュメモリと消去ブロックサイズ

    例えば、USBメモリやデジタルカメラのSDカードは、数百から数千の比較的大きな文書や画像、動画ファイルを保存し、アクセスするのに非常に優れた性能を発揮します。

    しかし、欠点もあります。多くのROMと同様、フラッシュメモリーは、内容を修正、移動、再プログラムするたびに、ストレージのチャンク全体を消去し、書き換えることで動作します。そのため、多くのユーザーが求める速度や容量を実現するために、フラッシュメモリーは大きな消去ブロックで構成され、配置されているのが一般的です。。

    消去ブロックとは、メモリパッケージにおいて、一度に消去・書き換えが可能な最小のデータ量を指す。このブロックの大きさが重要な理由は2つある。1つは、全体の処理速度に影響すること、もう1つは、すべてのメモリチップが消耗するまでの読み取り/書き込みサイクルの回数に制限があるためです。

    フラッシュメモリー

    EEPROMとフラッシュメモリーの比較

    最近の民生用フラッシュメモリチップのほとんどは、消去ブロックが512バイト以上に設定されています。これは、バイト・プログラマブルEEPROMなど、より特殊なROMタイプよりもはるかに大きなサイズです。EEPROMはフラッシュ・メモリよりも消去ブロックが小さいため、非常に小さなデータセットを保存したりアクセスしたりする必要がある場合に、優れた選択肢となります。

    一度に1バイトまたは個々のワードの消去と再プログラムが可能なため、非常に小さなファイルの保存と取り出しに最適です。パラメータや校正係数のデータをEEPROMに依存しているデバイスは、数多くあります。その他の典型的な用途としては、カウンタなどの要素の保存、ブートローダEEPROMの設定、リモートキーレスシステムの電源、電源遷移間の状態の保持などがあります。

    消去ブロックが小さいため、EEPROM は通常、フラッシュ・メモリよりも速度性能が低く、特に大量のデータを書き込む場合は遅くなります。また、低密度に配置されているため、同じ物理サイズと表面積のチップであれば、フラッシュ・モジュールと比較して全体の記憶容量が大幅に減少します。しかし、現在ではさまざまな大容量EEPROMが広く出回っています。

    この設計により、EEPROMモジュールは、セルあたりの耐久性がはるかに高くなります。フラッシュ・チップと比較すると、最新のEEPROMは、その動作寿命を通じて最大10倍の総書き込みサイクルに耐えることができる場合もあります。

    EPROM Chip

    EEPROMとEPROMメモリの比較

    EEPROMとEPROMの違いは、Eが欠落していることが大きな要因です。

    EEPROMは、電子的に消去可能なメモリモジュールです。これに対し、旧規格のEPROMは消去(書き換え)可能なものが多かったが、電子的なものではなかった。1970年代から1980年代前半のEPROMチップは、ほとんどが手動で消去する必要がありました。

    これは通常、モジュールの外側にある石英製の透明な小窓に、高強度の紫外線を照射することで行われる。すると、光はダイのシリコン表面まで届き、イオン化してモジュール内の電荷を徐々に消滅させることができる。

    しかし、この作業は面倒で時間がかかる。また、シリコンを紫外線にさらすと、保存されているデータを一度に消去してしまう。

    最近のEPROMチップは、特定のデバイスタイプに合わせて作られており、特定のリジッドメモリタスクを実行するための安価で実用的なソリューションを提供しています。UVランプの技術も飛躍的に向上し、手動消去窓付きのバージョンでは、より迅速に消去できるようになりました。ただし、現在のEPROMと表示されているモジュールの中には、窓のないものもあり、一度プログラムしたものを書き換えることができない製品もあります。

    EPROMチップ

    パラレルEEPROMとシリアルEEPROMの比較

    パラレル EEPROM メモリとシリアル EEPROM メモリは、1 つのメモリモジュールに搭載される EEPROM IC の物理的な構成として、2 つの可能性があることを指します。具体的には、EEPROMチップのピン数、配置、およびメモリモジュールと他の接続機器との通信を容易にするためのバス幅を指します。

    簡単に言えば、パラレル EEPROM は一般に動作が速く、プロセッサ (CPU) との通信がより簡単であると考えられています。しかし、シリアルEEPROMデバイスは、シリアルモジュールの組み立てに必要なピンとパッケージの数が少ないため、製造と購入がかなり安くなります。

    EEPROM は通常、デバイスの起動時(EEPROM ブートリカバリーなど)のみの短いタスクを実行するために使用されることを覚えておいてください。EEPROM は低速で動作し、長時間の書き込み操作を受けることはめったにありません。これらの点を考慮すると、シリアル・メモリ製品ではなくパラレル EEPROM を選択することで、現実的に大きな性能向上が得られるケースは比較的少ないと考えられます。

    EEPROM Programmers

    EEPROMプログラマとリーダ

    EEPROMプログラマは、必要なタスクを実行できるように、適切なメモリモジュールにコードやデータを書き込む(転送する)ために使用されるデバイスです。チッププログラマ、ICプログラマとも呼ばれます。

    EEPROMプログラマは、モデルやブランドによって、デバイス本体のソケットに差し込む方法と、EEPROMがすでにインストールされているPCB(プリント回路基板)にユニットを取り付ける方法で、チップを構成することができる場合があります。チッププログラマは、USB、パラレルポート、LAN(ローカルエリアネットワーク)ポート経由でコンピュータに接続し、ソフトウェアとシリアル接続ピンまたはシリアルインターフェースの組み合わせにより、ターゲットデバイスに信号を送信することができます。

    同様に、EEPROMリーダーは、メモリモジュールにすでにプログラムされたコードを読み取るための装置で、通常、同じ範囲のインターフェイスで接続される。市販のEEPROMリーダーには多くのモデルがあり、オンラインで安価に販売されています。市販のデバイスは、多くの場合、1つのメモリチップに対してプログラミングと読み取りの両方のタスクを実行することができます。

    EEPROMプログラマー

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