Zweck und Eigenschaften von ROM. Was ist der Zweck des ROM? Zu den Funktionen des permanenten Computerspeichers ROM gehören

Nur-Lese-Speicher (Nur-Lese-Speicher – ROM)

(Nur-Lese-Speicher – ROM)

Read Only Memory (ROM, Read Only Memory) ist ein nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern von Daten verwendet wird, die nie geändert werden müssen. Der Inhalt des Speichers wird bei der Herstellung des Geräts auf besondere Weise zur dauerhaften Speicherung „fest verdrahtet“. ROM kann nur gelesen werden.

Zunächst wird ein Programm zur Steuerung des Betriebs des Prozessors selbst in den permanenten Speicher geschrieben. Das ROM enthält Programme zur Steuerung des Displays, der Tastatur, des externen Speichers, Programme zum Starten und Stoppen des Computers sowie Gerätetestprogramme.

Der wichtigste ROM-Chip ist das BIOS-Modul (Basic Input/Output System) – eine Reihe von Programmen zum automatischen Testen von Geräten nach dem Einschalten des Computers und dem Laden des Betriebssystems in den RAM.

Das BIOS hat eine zweifache Rolle: Einerseits ist es ein integraler Bestandteil der Hardware und andererseits ein wichtiges Modul jedes Betriebssystems.

Das ROM speichert also dauerhaft Informationen, die bei der Herstellung des Computers dort geschrieben wurden.

! Nichtflüchtiger Speicher. Beim Ausschalten des Geräts wird der Inhalt des ROM nicht gelöscht.

Das ROM enthält:

1. Testprogramme, die bei jedem Einschalten des Computers die korrekte Funktion des Geräts überprüfen;
2. Programme zur Steuerung grundlegender Peripheriegeräte (Laufwerk, Monitor, Tastatur);
3. Ein Bootprogramm, das auf externen Medien nach dem Bootloader des Betriebssystems sucht. Mit modernen BIOS können Sie das Betriebssystem nicht nur von magnetischen und optischen Datenträgern, sondern auch von USB-Sticks starten.

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Intel 1702 EPROM-Chip mit UV-Löschung
Nur-Lese-Speicher (ROM)- Nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern eines Arrays unveränderlicher Daten verwendet wird.

Historische ROM-Typen

Schon lange vor dem Aufkommen von Computern und elektronischen Geräten fanden schreibgeschützte Speichergeräte in der Technologie Anwendung. Einer der ersten ROM-Typen war insbesondere eine Nockenrolle, die in Drehorgeln, Spieluhren und Schlaguhren verwendet wurde.

Mit der Entwicklung der elektronischen Technologie und der Computer entstand der Bedarf an Hochgeschwindigkeits-ROMs. Im Zeitalter der Vakuumelektronik wurden ROMs auf Basis von Potentialoskopen, Monoskopen und Strahllampen verwendet. In auf Transistoren basierenden Computern wurden Steckermatrizen häufig als ROMs mit geringer Kapazität verwendet. Wenn große Datenmengen gespeichert werden mussten (bei Computern der ersten Generation mehrere zehn Kilobyte), wurden ROMs auf Basis von Ferritringen verwendet (sie sollten nicht mit ähnlichen RAM-Typen verwechselt werden). Von diesen ROM-Typen stammt der Begriff „Firmware“ – der logische Zustand der Zelle wurde durch die Wickelrichtung des den Ring umgebenden Drahtes festgelegt. Da ein dünner Draht durch eine Kette aus Ferritringen gezogen werden musste, wurden für diesen Vorgang nähnadelähnliche Metallnadeln verwendet. Und der Vorgang, das ROM mit Informationen zu füllen, erinnerte an den Nähvorgang.

Wie funktioniert ROM? Moderne ROM-Typen

In verschiedenen Anwendungen ist es sehr oft erforderlich, Informationen zu speichern, die sich während des Betriebs des Geräts nicht ändern. Dabei handelt es sich um Informationen wie Programme in Mikrocontrollern, Bootloader und BIOS in Computern, Tabellen digitaler Filterkoeffizienten in Signalprozessoren. Fast immer werden diese Informationen nicht gleichzeitig benötigt, daher können die einfachsten Geräte zur dauerhaften Speicherung von Informationen auf Multiplexern aufgebaut werden. Das Diagramm eines solchen permanenten Speichergeräts ist in der folgenden Abbildung dargestellt

Nur-Lese-Speicherschaltung basierend auf einem Multiplexer
In dieser Schaltung wird ein Festwertspeicher mit acht Einzelbitzellen aufgebaut. Das Speichern eines bestimmten Bits in einer einstelligen Zelle erfolgt durch Anlöten des Drahtes an die Stromquelle (Schreiben einer Eins) oder durch Versiegeln des Drahtes mit dem Gehäuse (Schreiben einer Null). Auf Schaltplänen wird ein solches Gerät wie in der Abbildung dargestellt bezeichnet

Bezeichnung eines Permanentspeichers auf Schaltplänen
Um die Kapazität der ROM-Speicherzelle zu erhöhen, können diese Mikroschaltungen parallel geschaltet werden (die Ausgänge und aufgezeichneten Informationen bleiben natürlich unabhängig). Das Parallelschaltungsdiagramm von Einzelbit-ROMs ist in der folgenden Abbildung dargestellt

Multibit-ROM-Schaltung
In echten ROMs werden Informationen im letzten Arbeitsgang der Chipherstellung – der Metallisierung – aufgezeichnet. Die Metallisierung erfolgt über eine Maske, weshalb solche ROMs genannt werden Masken-ROMs. Ein weiterer Unterschied zwischen echten Mikroschaltungen und dem oben angegebenen vereinfachten Modell ist die Verwendung eines Demultiplexers zusätzlich zu einem Multiplexer. Diese Lösung ermöglicht es, eine eindimensionale Speicherstruktur in eine mehrdimensionale umzuwandeln und dadurch das Volumen der für den Betrieb der ROM-Schaltung erforderlichen Decoderschaltung erheblich zu reduzieren. Diese Situation wird durch die folgende Abbildung veranschaulicht:

Maskierter Nur-Lese-Speicherschaltkreis
Masken-ROMs werden in Schaltplänen dargestellt, wie in der Abbildung gezeigt. Die Adressen der Speicherzellen in diesem Chip werden an die Pins A0 ... A9 geliefert. Der Chip wird durch das CS-Signal ausgewählt. Mit diesem Signal können Sie die Lautstärke des ROM erhöhen (ein Beispiel für die Verwendung des CS-Signals finden Sie in der Diskussion über RAM). Die Mikroschaltung wird mit dem RD-Signal gelesen.

Die Programmierung des Masken-ROM erfolgt im Werk des Herstellers, was für kleine und mittlere Produktionschargen sehr unpraktisch ist, ganz zu schweigen von der Geräteentwicklungsphase. Natürlich sind Masken-ROMs für die Massenproduktion der günstigste ROM-Typ und werden daher derzeit häufig verwendet. Für kleine und mittlere Produktionsserien von Funkgeräten wurden Mikroschaltungen entwickelt, die in speziellen Geräten – Programmierern – programmiert werden können. Bei diesen Chips wird die dauerhafte Verbindung von Leitern in der Speichermatrix durch Schmelzsicherungen aus polykristallinem Silizium ersetzt. Bei der Herstellung einer Mikroschaltung werden alle Jumper hergestellt, was dem Schreiben logischer Einheiten in alle Speicherzellen entspricht. Während des Programmiervorgangs wird den Leistungspins und Ausgängen der Mikroschaltung eine erhöhte Leistung zugeführt. Wenn in diesem Fall die Versorgungsspannung (logische Einheit) an den Ausgang der Mikroschaltung angelegt wird, fließt kein Strom durch den Jumper und der Jumper bleibt intakt. Wenn an den Ausgang des Mikroschaltkreises (verbunden mit dem Gehäuse) ein niedriger Spannungspegel angelegt wird, fließt ein Strom durch den Jumper, der diesen Jumper verdampft und beim anschließenden Lesen der Informationen aus dieser Zelle eine logische Null ergibt lesen.

Solche Mikroschaltungen werden genannt programmierbar ROM (PROM) und sind in Schaltplänen dargestellt, wie in der Abbildung gezeigt. Als Beispiel können wir die Mikroschaltungen 155PE3, 556PT4, 556PT8 und andere nennen.

Bezeichnung des programmierbaren Festwertspeichers auf Schaltplänen
Programmierbare ROMs haben sich für kleine und mittlere Produktionsmengen als sehr praktisch erwiesen. Bei der Entwicklung radioelektronischer Geräte ist es jedoch häufig erforderlich, das im ROM aufgezeichnete Programm zu ändern. In diesem Fall kann das EPROM nicht wiederverwendet werden. Wenn also ein Fehler oder ein Zwischenprogramm auftritt, muss das ROM nach dem Aufschreiben weggeworfen werden, was natürlich die Kosten für die Hardwareentwicklung erhöht. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde ein anderer ROM-Typ entwickelt, der gelöscht und neu programmiert werden konnte.

UV-löschbares ROM basiert auf einer auf Speicherzellen aufgebauten Speichermatrix, deren interne Struktur in der folgenden Abbildung dargestellt ist:

UV- und elektrisch löschbare ROM-Speicherzelle
Bei der Zelle handelt es sich um einen MOS-Transistor, dessen Gate aus polykristallinem Silizium besteht. Während des Herstellungsprozesses der Mikroschaltung wird dieses Gate dann oxidiert und dadurch von Siliziumoxid umgeben – einem Dielektrikum mit hervorragenden Isoliereigenschaften. In der beschriebenen Zelle gibt es bei vollständig gelöschtem ROM keine Ladung im Floating Gate und daher leitet der Transistor keinen Strom. Beim Programmieren der Mikroschaltung wird an das zweite Gate, das sich über dem Floating Gate befindet, eine Hochspannung angelegt und durch den Tunneleffekt werden Ladungen in das Floating Gate induziert. Nachdem die Programmierspannung am Floating Gate entfernt wurde, bleibt die induzierte Ladung bestehen und der Transistor bleibt daher in einem leitenden Zustand. Die Ladung auf einem Floating Gate kann jahrzehntelang gespeichert werden.

Das Strukturdiagramm eines Nur-Lese-Speichergeräts unterscheidet sich nicht vom zuvor beschriebenen Masken-ROM. Das einzige, was anstelle eines Jumpers verwendet wird, ist die oben beschriebene Zelle. In wiederprogrammierbaren ROMs werden zuvor aufgezeichnete Informationen mithilfe ultravioletter Strahlung gelöscht. Damit dieses Licht ungehindert zum Halbleiterkristall gelangen kann, ist im Chipkörper ein Quarzglasfenster eingebaut.

Wenn die Mikroschaltung bestrahlt wird, gehen die isolierenden Eigenschaften von Siliziumoxid verloren und die angesammelte Ladung vom Floating Gate fließt in das Volumen des Halbleiters und der Transistor der Speicherzelle geht in den ausgeschalteten Zustand. Die Löschzeit der Mikroschaltung beträgt 10 bis 30 Minuten.

Die Anzahl der Schreib-Lösch-Zyklen von Mikroschaltungen liegt zwischen 10 und 100 Mal, danach fällt die Mikroschaltung aus. Dies ist auf die schädliche Wirkung der ultravioletten Strahlung zurückzuführen. Als Beispiel für solche Mikroschaltungen können wir Mikroschaltungen der 573-Serie russischer Produktion und Mikroschaltungen der 27cXXX-Serie ausländischer Produktion nennen. Diese Chips speichern am häufigsten BIOS-Programme für Allzweckcomputer. Umprogrammierbare ROMs werden in Schaltplänen dargestellt, wie in der Abbildung gezeigt

Bezeichnung eines umprogrammierbaren Festwertspeichers in Schaltplänen
Gehäuse mit Quarzfenster sind daher sehr teuer, ebenso wie die geringe Anzahl von Schreib-Lösch-Zyklen, was zur Suche nach Möglichkeiten führte, Informationen elektrisch aus dem EPROM zu löschen. Auf diesem Weg gab es viele Schwierigkeiten, die nun praktisch gelöst wurden. Heutzutage sind Mikroschaltungen mit elektrischer Informationslöschung weit verbreitet. Als Speicherzelle verwenden sie dieselben Zellen wie im ROM, werden jedoch durch elektrisches Potenzial gelöscht, sodass die Anzahl der Schreib-Lösch-Zyklen für diese Mikroschaltungen das 1.000.000-fache erreicht. Die Zeit zum Löschen einer Speicherzelle in solchen Mikroschaltungen wird auf 10 ms reduziert. Die Steuerschaltung für solche Mikroschaltungen erwies sich als komplex, daher haben sich zwei Richtungen für die Entwicklung dieser Mikroschaltungen herausgebildet:

1. -> EEPROM
2. -> FLASH – ROM

Elektrisch löschbare PROMs sind teurer und kleiner im Volumen, ermöglichen aber das separate Neubeschreiben jeder Speicherzelle. Dadurch verfügen diese Mikroschaltungen über eine maximale Anzahl von Schreib-Lösch-Zyklen. Der Einsatzbereich von elektrisch löschbarem ROM ist die Speicherung von Daten, die bei Stromausfall nicht gelöscht werden sollen. Zu diesen Mikroschaltungen gehören inländische Mikroschaltungen 573РР3, 558РР und ausländische Mikroschaltungen der 28cXX-Serie. Elektrisch löschbare ROMs sind in den Diagrammen wie in der Abbildung dargestellt gekennzeichnet.

Bezeichnung elektrisch löschbarer Festwertspeicher auf Schaltplänen
In letzter Zeit gibt es eine Tendenz, die Größe von EEPROMs zu verringern, indem die Anzahl der externen Zweige der Mikroschaltungen verringert wird. Dazu werden Adresse und Daten über eine serielle Schnittstelle zum und vom Chip übertragen. In diesem Fall werden zwei Arten von seriellen Ports verwendet – SPI-Port und I2C-Port (Mikroschaltungen der Serien 93cXX bzw. 24cXX). Die ausländische Serie 24cXX entspricht der inländischen Mikroschaltungsserie 558PPX.

FLASH-ROMs unterscheiden sich von EEPROMs dadurch, dass das Löschen nicht für jede Zelle einzeln erfolgt, sondern für die gesamte Mikroschaltung als Ganzes oder einen Block der Speichermatrix dieser Mikroschaltung, wie dies beim EEPROM der Fall war.

Beim Zugriff auf ein permanentes Speichergerät müssen Sie zunächst die Adresse der Speicherzelle am Adressbus festlegen und dann einen Lesevorgang vom Chip durchführen. Dieses Zeitdiagramm ist in der Abbildung dargestellt

Bezeichnung des FLASH-Speichers auf Schaltplänen
Die Pfeile in der Abbildung zeigen die Reihenfolge, in der Steuersignale generiert werden sollen. In dieser Abbildung ist RD das Lesesignal, A sind die Zelladressen-Auswahlsignale (da einzelne Bits im Adressbus unterschiedliche Werte annehmen können, sind Übergangspfade sowohl in den Eins- als auch in den Nullzustand dargestellt), D ist die gelesene Ausgangsinformation aus der ausgewählten ROM-Zelle.

Rom- schneller, nichtflüchtiger Speicher, der nur zum Lesen gedacht ist. Die Informationen werden einmalig eingegeben (normalerweise im Werk) und dauerhaft gespeichert (beim Ein- und Ausschalten des Computers). ROM speichert Informationen, die ständig auf dem Computer benötigt werden. Eine Reihe von Programmen im ROM bildet das grundlegende Eingabe-/Ausgabesystem BIOS (Basic Input Output System). BIOS (Basic Input Output System) ist eine Reihe von Programmen, die dazu dienen, Geräte nach dem Einschalten des Computers und dem Laden des Betriebssystems in den RAM automatisch zu testen.

Das ROM enthält:

Testen Sie Programme, die bei jedem Einschalten des Computers die korrekte Funktion ihrer Einheiten überprüfen;

Programme zur Steuerung grundlegender Peripheriegeräte – Laufwerk, Monitor, Tastatur;

Informationen darüber, wo sich das Betriebssystem auf der Festplatte befindet.

ROM-Typen:

Rom Bei der Maskenprogrammierung handelt es sich um einen Speicher, in den während des Herstellungsprozesses integrierter Halbleiterschaltungen Informationen ein für alle Mal geschrieben werden. Nur-Lese-Speichergeräte werden nur in Fällen verwendet, in denen es um Massenproduktion geht, weil Die Herstellung von Masken für integrierte Schaltkreise für den privaten Gebrauch ist recht teuer.

ABSCHLUSSBALL(programmierbarer Nur-Lese-Speicher).

Die ROM-Programmierung ist ein einmaliger Vorgang, d. h. Einmal im PROM aufgezeichnete Informationen können nachträglich nicht mehr geändert werden.

EPROM(Löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher). Beim Arbeiten damit kann der Benutzer es programmieren und dann die aufgezeichneten Informationen löschen.

EIPZU(elektrisch variabler Nur-Lese-Speicher). Seine Programmierung und Änderung erfolgt mit elektrischen Mitteln. Im Gegensatz zum EPROM sind zum Löschen der im EPROM gespeicherten Informationen keine speziellen externen Geräte erforderlich.

Visuell kann man sich RAM und ROM als eine Anordnung von Zellen vorstellen, in die einzelne Informationsbytes geschrieben werden. Jede Zelle hat eine eigene Nummer und die Nummerierung beginnt bei Null. Die Zellennummer ist die Byteadresse.

Wenn der Zentralprozessor mit RAM arbeitet, muss er die Adresse des Bytes angeben, das er aus dem Speicher lesen oder in den Speicher schreiben möchte. Natürlich können Sie nur Daten aus dem ROM lesen. Der Prozessor schreibt aus RAM oder ROM gelesene Daten in seinen internen Speicher, der ähnlich aufgebaut ist wie RAM, aber viel schneller arbeitet und eine Kapazität von nicht mehr als mehreren zehn Bytes hat.

Der Prozessor kann nur Daten verarbeiten, die sich in seinem internen Speicher, RAM oder ROM, befinden. Alle diese Arten von Speichergeräten werden als interne Speichergeräte bezeichnet und befinden sich normalerweise direkt auf der Hauptplatine des Computers (der interne Speicher des Prozessors befindet sich im Prozessor selbst).

Cache-Speicher. Der Datenaustausch innerhalb des Prozessors ist viel schneller als der Datenaustausch zwischen Prozessor und RAM. Um die Anzahl der Zugriffe auf den Arbeitsspeicher zu reduzieren, wird daher im Prozessor ein sogenannter Super-RAM oder Cache-Speicher geschaffen. Wenn der Prozessor Daten benötigt, greift er zunächst auf den Cache-Speicher zu und erst, wenn dort keine benötigten Daten vorhanden sind, auf den RAM. Je größer der Cache, desto wahrscheinlicher ist es, dass die benötigten Daten vorhanden sind. Daher verfügen Hochleistungsprozessoren über größere Cache-Größen.

Es gibt L1-Caches(läuft auf demselben Chip wie der Prozessor und hat ein Volumen in der Größenordnung von mehreren zehn Kilobyte), zweites Level (durchgeführt auf einem separaten Chip, jedoch innerhalb der Grenzen des Prozessors, mit einem Volumen von einhundert oder mehr KB) und der dritten Ebene (durchgeführt auf separaten Hochgeschwindigkeitschips auf der Hauptplatine und mit einem Volumen von einem oder mehr MB ).

Während des Betriebs verarbeitet der Prozessor Daten, die sich in seinen Registern, im RAM und in externen Prozessoranschlüssen befinden. Einige der Daten werden als Daten selbst interpretiert, einige der Daten werden als Adressdaten interpretiert und einige werden als Befehle interpretiert. Der Satz verschiedener Anweisungen, die ein Prozessor auf Daten ausführen kann, bildet das Prozessor-Anweisungssystem. Je größer der Befehlssatz des Prozessors ist, desto komplexer ist seine Architektur, desto länger werden die Befehle in Bytes geschrieben und desto länger ist die durchschnittliche Befehlsausführungszeit.

Datum der letzten Dateiaktualisierung: 23.10.2009

Nur-Lese-Speicher (ROM)

In verschiedenen Anwendungen ist es sehr oft erforderlich, Informationen zu speichern, die sich während des Betriebs des Geräts nicht ändern. Hierbei handelt es sich um Informationen wie Programme in Mikrocontrollern, Bootloader (BIOS) in Computern, Tabellen mit digitalen Filterkoeffizienten in , und Sinus- und Cosinustabellen in NCO und DDS. Fast immer werden diese Informationen nicht gleichzeitig benötigt, daher können die einfachsten Geräte zur Speicherung permanenter Informationen (ROM) auf Multiplexern aufgebaut werden. In übersetzter Literatur werden permanente Speichergeräte manchmal als ROM (Nur-Lese-Speicher) bezeichnet. Das Diagramm eines solchen Nur-Lese-Speichers (ROM) ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Nur-Lese-Speicherschaltung (ROM), aufgebaut auf einem Multiplexer

In dieser Schaltung wird ein Festwertspeicher mit acht Einzelbitzellen aufgebaut. Das Speichern eines bestimmten Bits in einer einstelligen Zelle erfolgt durch Anlöten des Drahtes an die Stromquelle (Schreiben einer Eins) oder durch Versiegeln des Drahtes mit dem Gehäuse (Schreiben einer Null). Auf Schaltplänen wird ein solches Gerät wie in Abbildung 2 dargestellt bezeichnet.

Abbildung 2. Bezeichnung eines permanenten Speichergeräts in Schaltplänen

Um die Kapazität der ROM-Speicherzelle zu erhöhen, können diese Mikroschaltungen parallel geschaltet werden (die Ausgänge und aufgezeichneten Informationen bleiben natürlich unabhängig). Das Parallelschaltungsdiagramm von Einzelbit-ROMs ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3. Multi-Bit-ROM-Schaltplan

In echten ROMs werden Informationen im letzten Arbeitsgang der Chipherstellung – der Metallisierung – aufgezeichnet. Die Metallisierung erfolgt über eine Maske, weshalb solche ROMs genannt werden Masken-ROMs. Ein weiterer Unterschied zwischen echten Mikroschaltungen und dem oben angegebenen vereinfachten Modell ist die Verwendung zusätzlich zu einem Multiplexer eines . Diese Lösung ermöglicht es, eine eindimensionale Speicherstruktur in eine zweidimensionale umzuwandeln und dadurch den für den Betrieb der ROM-Schaltung erforderlichen Schaltungsaufwand deutlich zu reduzieren. Diese Situation wird durch die folgende Abbildung veranschaulicht:

Abbildung 4. Schaltplan des maskierten Nur-Lese-Speichers (ROM).

Masken-ROMs sind in Schaltplänen dargestellt, wie in Abbildung 5 dargestellt. Die Adressen der Speicherzellen in diesem Chip werden an die Pins A0 ... A9 geliefert. Der Chip wird durch das CS-Signal ausgewählt. Mit diesem Signal können Sie die Lautstärke des ROM erhöhen (ein Beispiel für die Verwendung des CS-Signals finden Sie in der Diskussion). Die Mikroschaltung wird mit dem RD-Signal gelesen.

Abbildung 5. Masken-ROM (ROM) auf Schaltplänen

Die Programmierung des Masken-ROM erfolgt im Werk des Herstellers, was für kleine und mittlere Produktionschargen sehr unpraktisch ist, ganz zu schweigen von der Geräteentwicklungsphase. Natürlich sind Masken-ROMs für die Massenproduktion der günstigste ROM-Typ und werden daher derzeit häufig verwendet. Für kleine und mittlere Produktionsserien von Funkgeräten wurden Mikroschaltungen entwickelt, die in speziellen Geräten – Programmierern – programmiert werden können. Bei diesen ROMs wird die dauerhafte Verbindung von Leitern in der Speichermatrix durch Schmelzverbindungen aus polykristallinem Silizium ersetzt. Bei der ROM-Produktion werden alle Jumper hergestellt, was dem Schreiben logischer Einheiten in alle ROM-Speicherzellen entspricht. Während des ROM-Programmiervorgangs wird den Stromversorgungspins und -ausgängen der Mikroschaltung mehr Strom zugeführt. Wenn in diesem Fall die Versorgungsspannung (logische Eins) an den Ausgang des ROM angelegt wird, fließt kein Strom durch den Jumper und der Jumper bleibt intakt. Wenn an den Ausgang des ROM (verbunden mit dem Gehäuse) ein niedriger Spannungspegel angelegt wird, fließt ein Strom durch den Jumper der Speichermatrix, der ihn verdampft und beim anschließenden Lesen der Informationen aus dieser ROM-Zelle a Es wird eine logische Null gelesen.

Solche Mikroschaltungen werden genannt programmierbar ROM (PROM) oder PROM und sind in Schaltplänen dargestellt, wie in Abbildung 6 dargestellt. Als Beispiel für PROM können wir die Mikroschaltungen 155PE3, 556RT4, 556RT8 und andere nennen.

Abbildung 6. Grafische Bezeichnung eines programmierbaren Nur-Lese-Speichers (PROM) in Schaltplänen

Programmierbare ROMs haben sich für kleine und mittlere Produktionsmengen als sehr praktisch erwiesen. Bei der Entwicklung radioelektronischer Geräte ist es jedoch häufig erforderlich, das im ROM aufgezeichnete Programm zu ändern. In diesem Fall kann das EPROM nicht wiederverwendet werden. Wenn also ein Fehler oder ein Zwischenprogramm auftritt, muss das ROM nach dem Aufschreiben weggeworfen werden, was natürlich die Kosten für die Hardwareentwicklung erhöht. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde ein anderer ROM-Typ entwickelt, der gelöscht und neu programmiert werden konnte.

UV-löschbares ROM basiert auf einer auf Speicherzellen aufgebauten Speichermatrix, deren interne Struktur in der folgenden Abbildung dargestellt ist:

Abbildung 7. UV- und elektrisch löschbare ROM-Speicherzelle

Bei der Zelle handelt es sich um einen MOS-Transistor, dessen Gate aus polykristallinem Silizium besteht. Während des Herstellungsprozesses des Chips wird dieses Gate dann oxidiert und dadurch von Siliziumoxid umgeben, einem Dielektrikum mit hervorragenden Isoliereigenschaften. In der beschriebenen Zelle gibt es bei vollständig gelöschtem ROM keine Ladung im Floating Gate und daher leitet der Transistor keinen Strom. Beim Programmieren des ROM wird eine Hochspannung an das zweite Gate angelegt, das sich über dem Floating Gate befindet, und durch den Tunneleffekt werden Ladungen in das Floating Gate induziert. Nachdem die Programmierspannung entfernt wurde, verbleibt die induzierte Ladung auf dem Floating-Gate und somit bleibt der Transistor in einem leitenden Zustand. Die Ladung am Floating Gate einer solchen Zelle kann über Jahrzehnte gespeichert werden.

Der beschriebene Festwertspeicher unterscheidet sich nicht vom zuvor beschriebenen Masken-ROM. Der einzige Unterschied besteht darin, dass anstelle einer Schmelzbrücke die oben beschriebene Zelle verwendet wird. Diese Art von ROM wird als umprogrammierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM) oder EPROM bezeichnet. Im ROM werden zuvor aufgezeichnete Informationen mithilfe ultravioletter Strahlung gelöscht. Damit dieses Licht ungehindert zum Halbleiterkristall gelangen kann, ist im Gehäuse des ROM-Chips ein Quarzglasfenster eingebaut.

Abbildung 8. Aussehen eines löschbaren Nur-Lese-Speichers (EPROM)

Wenn ein EPROM-Chip bestrahlt wird, gehen die isolierenden Eigenschaften von Siliziumoxid verloren, die angesammelte Ladung vom Floating Gate fließt in das Volumen des Halbleiters und der Transistor der Speicherzelle geht in den ausgeschalteten Zustand. Die Löschzeit des RPOM-Chips liegt zwischen 10 und 30 Minuten.

In elektronischen Geräten ist der Speicher, der in interne und externe unterteilt ist, eines der wichtigsten Elemente, die den Betrieb des gesamten Systems gewährleisten. Elemente interner Speicher Berücksichtigen Sie RAM, ROM und Prozessor-Cache. Extern- Dies sind alle Arten von Speichergeräten, die von außen an den Computer angeschlossen werden – Festplatten, Flash-Laufwerke, Speicherkarten usw.

Der Nur-Lese-Speicher (ROM) dient zum Speichern von Daten, die während des Betriebs nicht geändert werden können, der Direktzugriffsspeicher (RAM) dient zum Speichern von Informationen von aktuell im System ablaufenden Prozessen in seinen Zellen und der Cache-Speicher dient der dringenden Signalverarbeitung durch den Mikroprozessor.

Was ist ROM?

ROM oder ROM (Nur-Lese-Speicher) ist ein typisches, nicht veränderbares Informationsspeichergerät, das in fast jeder PC- und Telefonkomponente enthalten und erforderlich ist für Inbetriebnahme und Betrieb alle Elemente des Systems. Der Inhalt im ROM wird vom Hardwarehersteller geschrieben und enthält Anweisungen für vorläufige Tests und die Inbetriebnahme des Geräts.

ROM-Eigenschaften sind die Unabhängigkeit von der Stromversorgung, die Unmöglichkeit des Umschreibens und die Möglichkeit, Informationen über lange Zeiträume zu speichern. Die im ROM enthaltenen Informationen werden von den Entwicklern einmal eingegeben, die Hardware lässt ein Löschen nicht zu und wird bis zum Ende der Lebensdauer des Computers oder Telefons oder bis zum Ausfall gespeichert. Strukturelles ROM vor Beschädigungen geschützt Bei Spannungsspitzen kann daher nur eine mechanische Beschädigung zu Schäden an den enthaltenen Informationen führen.

Je nach Architektur werden sie in maskierte und programmierbare unterteilt:

• Tragen von Masken Bei Geräten werden die Informationen in der Endphase der Fertigung mithilfe einer typischen Vorlage eingegeben. Die enthaltenen Daten können vom Benutzer nicht überschrieben werden. Die Trennelemente sind typische PNP-Elemente von Transistoren oder Dioden.
• Im programmierbaren ROM werden Informationen in Form einer zweidimensionalen Matrix aus leitenden Elementen dargestellt, zwischen denen sich ein pn-Übergang eines Halbleiterelements und eine Metallbrücke befinden. Das Programmieren eines solchen Speichers erfordert das Eliminieren oder Erstellen von Brücken unter Verwendung eines Stroms mit hoher Amplitude und Dauer.

Hauptfunktionen

ROM-Speicherblöcke enthalten Informationen zur Verwaltung der Hardware eines bestimmten Geräts. Das ROM enthält die folgenden Unterprogramme:

• Richtlinie Starten und kontrollieren den Betrieb des Mikroprozessors.
• Prüfprogramm Leistung und Integrität die gesamte in einem Computer oder Telefon enthaltene Hardware.
• Ein Programm, das das System startet und beendet.
• Unterprogramme, die steuern Zubehör und Ein-/Ausgabemodule.
• Informationen zur Adresse des Betriebssystems auf dem physischen Laufwerk.

Die Architektur

Nur-Lese-Speichergeräte sind als konzipiert zweidimensionales Array. Die Elemente des Arrays sind Gruppen von Leitern, von denen einige nicht betroffen sind, während andere Zellen zerstört werden. Leitende Elemente sind die einfachsten Schalter und bilden eine Matrix, indem sie abwechselnd zu Reihen und Reihen verbunden werden.

Ist der Leiter geschlossen, enthält er eine logische Null, ist er offen, enthält er eine logische Eins. Somit werden Daten im Binärcode in ein zweidimensionales Array physikalischer Elemente eingegeben, das von einem Mikroprozessor gelesen wird.

Sorten

Abhängig von der Herstellungsmethode des Geräts wird ROM unterteilt in:

• Normal, fabrikmäßig erstellt. Die Daten in einem solchen Gerät ändern sich nicht.
• Programmierbar ROMs, die eine einmalige Änderung des Programms ermöglichen.
• Löschbare Firmware, mit dem Sie Daten aus Elementen löschen und beispielsweise mithilfe von ultraviolettem Licht neu schreiben können.
• Elektrisch reinigbare wiederbeschreibbare Elemente, die dies ermöglichen mehrfacher Wechsel. Dieser Typ wird in Festplatten, SSDs, Flash-Laufwerken und anderen Laufwerken verwendet. Das BIOS auf Motherboards ist auf demselben Chip geschrieben.
• Magnetisch, bei dem Informationen in magnetisierten Bereichen abwechselnd mit nichtmagnetisierten gespeichert wurden. Es war möglich, sie umzuschreiben.

Unterschied zwischen RAM und ROM

Die Unterschiede zwischen den beiden Hardwaretypen liegen in der Sicherheit im ausgeschalteten Zustand, in der Geschwindigkeit und in der Fähigkeit, auf Daten zuzugreifen.

Im Direktzugriffsspeicher (RAM) sind Informationen in aufeinanderfolgenden Zellen enthalten, auf die jeweils mit zugegriffen werden kann Softwareschnittstellen. RAM enthält Daten über aktuell im System laufende Prozesse, wie Programme, Spiele, enthält Variablenwerte und Datenlisten in Stapeln und Warteschlangen. Wenn Sie Ihren Computer oder Ihr Telefon ausschalten, wird der RAM-Speicher gelöscht komplett geklärt. Im Vergleich zum ROM-Speicher weist er eine höhere Zugriffsgeschwindigkeit und einen höheren Energieverbrauch auf.

Der ROM-Speicher arbeitet langsamer und verbraucht im Betrieb weniger Energie. Der Hauptunterschied besteht darin, dass eingehende Daten im ROM nicht geändert werden können, während sich die Informationen im RAM ständig ändern.