Memoria EEPROM come funziona e dove si usa

L’acronimo EEPROM significa “Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory”, cioè una memoria di sola lettura (ROM) programmabile e riprogrammabile tramite la cancellazione elettrica del contenuto precedente.

Una memoria EEPROM è caratterizzata dall’essere:

• cancellabile elettricamente, una volta connesso ad una alimentazione elettrica, come ad una scheda madre o ad un altro opportuno circuito elettronico, il suo contenuto può essere cancellato interamente o parzialmente in base ad una propria selezione;
• programmabile, il suo contenuto viene scritto, modificato e riprogrammato dopo che la memoria è installata in un sistema;
• sola lettura, caratteristica che si riferisce a moduli di memoria destinati ad immagazzinare dati per lungo tempo e che non richiedono modifiche dinamiche, come file, programmi e codici che non presuppongono aggiornamenti automatici regolari e che, come in tutte le memorie ROM, permangono anche dopo essere rimasti senza alimentazione (a differenza di quanto avviene nelle memorie RAM, dove i dati in assenza di alimentazione svaniscono).

In altri termini una EEPROM è un tipo di memoria installata in un computer o in un altro dispositivo elettronico che è usata per conservare, recuperare e cancellare dati. Diversi altri tipi di memorie assolvono a queste funzioni, ma con caratteristiche e prestazioni differenti. Tra questi, le memorie flash risultano essere le più importanti e diffuse.

Puoi trovare le memorie EEPROM in computer, periferiche, microcontroller e ovunque sia necessario memorizzare un numero contenuto di dati in maniera permanente e modificabile, come in BIOS, firmware, sistemi remoti senza chiave. Il campo di impiego è molto vario e parzialmente sovrapponibile a quello di altre tipologie di memorie ROM come le memorie EPROM e le memorie flash.

Ciò che rende le EEPROM preferibili è la facilità di cancellazione che non necessita né di strumentazione apposita, né di essere rimossa dal circuito dove è collocata (come avviene per le memorie EPROM) e per la migliore predisposizione a gestire piccoli blocchi di dati.

Le memorie EEPROM si differenziano in base al tipo di interfaccia con cui comunicano con il dispositivo che le accoglie, si trovano perciò EEPROM ad interfaccia seriale e EEPROM ad interfaccia parallela. Vediamo nel dettaglio in cosa si differenziano:

• EEPROM ad interfaccia seriale: i circuiti integrati EEPROM seriali fanno uso di interfacce tipo SPI e 12C. Sono generalmente caratterizzati da un minore consumo di corrente e da dimensioni più contenute, con collegamenti al massimo a 8 pin. Queste loro caratteristiche ne rendono l’acquisto e l’impiego più economico.
• EEPROM ad interfaccia parallela: i circuiti integrati EEPROM paralleli sono caratterizzati da una maggiore densità di memoria e da una maggiore velocità, a prezzo di un numero di pin più elevato.

Tieni comunque presente che l’utilizzo tipico di memorie EEPROM è per operazioni brevi, tipicamente per l’avvio di sistemi e dispositivi. Operano quindi a modeste velocità e sono sottoposte solo raramente a lunghe operazioni di scrittura. In quest’ottica è legittimo chiedersi se il prediligere una EEPROM parallela rispetto ad una più economica EEPROM seriale comporti realmente un aumento apprezzabile delle prestazioni.

Tra i numerosi benefici delle memorie EEPROM si evidenzia:

• una vasta disponibilità di interfacce sia parallele che seriali;
• non richiedono l’uso di particolari dispositivi per la cancellazione dei dati;
• la possibilità di programmare le EEPROM in maniera facile ed efficiente senza rimuoverle dal sistema o dalla scheda elettronica in cui si trovano;
• la velocità di cancellazione e scrittura;
• la possibilità di cancellare l'intero contenuto così come i singoli byte di una sua parte;
• la predisposizione a gestire meglio piccoli blocchi di dati e piccoli file;
• la capacità di sopportare un numero elevatissimo di cicli di cancellazione e riscrittura.

L’evoluzione delle EPROM (memorie ROM programmabili e cancellabili) in EEPROM (memorie ROM programmabili e cancellabili elettricamente) risiede proprio nella modalità di cancellazione che nelle prime non avviene applicando una tensione elettrica, ma esponendola per un certo tempo ad una intensa sorgente di radiazione UV. A tale fine è predisposta una finestrella nell’involucro che le protegge per permettere ai raggi UV di raggiungere il silicio del chip e cancellarne il contenuto.

Questa operazione risulta costosa, perché rende necessario disporre di una sorgente UV e spesso di rimuovere la EPROM dal circuito in cui si trova. Esiste, inoltre, il rischio di cancellazione dei dati di una memoria EPROM a seguito di esposizioni accidentali a sorgenti UV indesiderate.

Nonostante tutto ciò, le moderne EPROM possono ancora risultare una soluzione pratica e a buon mercato in certi dispositivi specifici, anche se bisogna fare attenzione che alcuni moduli di memoria, pur indicati come EPROM, siano prodotti senza finestrella per i raggi UV, risultando quindi non cancellabili dopo una prima scrittura.

Le memorie flash, sono un tipo particolare di EEPROM (e sotto certi aspetti ne sono un’evoluzione), progettate espressamente per avere caratteristiche di alta densità di dati e alta velocità di archiviazione e recupero dati. Sono la soluzione ideale per salvare più file di grandi dimensioni in un unico modulo.

La maggior parte delle memorie flash disponibili sul mercato ha blocchi di cancellazione di 512 byte o più. Questo è un numero significativamente più alto rispetto ad altri tipi di ROM più specializzati, come le memorie EEPROM programmabili in byte. Poiché queste ultime hanno blocchi di cancellazione più piccoli rispetto alle memorie flash, risultano essere una scelta molto più opportuna in operazioni che richiedono di salvare e di avere accesso a blocchi di dati di dimensioni contenute.

La caratteristica di permettere la cancellazione e la riprogrammazione a livello di singoli byte o di singole parole alla volta, rende le EEPROM ideali per conservare, recuperare e modificare file molto piccoli.

Un’applicazione tipica sono i dispositivi che fanno uso di EEPROM per memorizzare dati come parametri e coefficienti di calibrazione. Altri tipici impieghi sono la memorizzazione di contatori, di configurazioni di avvio, sistemi keyless da remoto e di mantenimento dello stato durante un cambio di alimentazione del sistema.

Blocchi di cancellazione più piccoli, portano in teoria le EEPROM ad avere prestazioni in generale più lente rispetto alle memorie flash, in particolare quando si scrivono grandi quantità di dati. Permettono inoltre una minore densità di dati, per cui la capacità complessiva rispetto alle flash è notevolmente ridotta a parità di dimensioni fisiche.

Tuttavia bisogna considerare che oggi sono ampiamente disponibili vari tipi di EEPROM ad alta capacità. Questa nuova tipologia offre ai moduli di EEPROM una durata per cella molto più elevata. Paragonata ad una memoria flash, una moderna EEPROM sopporta nella sua vita operativa un numero di cicli di scrittura fino a dieci volte superiore.

Nel panorama delle memorie ROM (memorie di sola lettura che non cambiano dinamicamente, cioè che mantengono i dati allo spegnimento dei dispositivi), le memorie EEPROM sono più vantaggiose delle EPROM in quanto non richiedono specifici dispositivi di cancellazione, né la rimozione dal circuito per poterla eseguire.

La possibilità di cancellare e riscrivere anche un solo byte alla volta, fa sì che possano costituire in molte applicazioni dove serve gestire piccoli blocchi di dati, una valida ed economica alternativa alle memorie flash dove i dati sono gestiti in blocchi di grandi dimensioni, sono inoltre da preferire quando sono richiesti elevati cicli di scrittura e cancellazione nella vita del componente.

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