¿Qué es la memoria permanente? ¿Qué es la ROM?
Las computadoras modernas son dispositivos electrónicos muy complejos que realizan millones de operaciones simples por segundo.
Gracias a ello podremos disfrutar de complejos mundos de juego, ver películas en alta calidad de imagen, navegar por Internet, etc. No muy inferiores a las computadoras son los teléfonos, que hoy en día también están necesariamente equipados con todos los atributos necesarios de un dispositivo informático: un procesador de alto rendimiento, RAM y memoria permanente, abreviada como RAM y ROM.
¿Qué es la RAM?
La necesidad de una memoria de acceso aleatorio (abreviada como RAM o RAM) surgió ya en las primeras computadoras creadas en los lejanos años 40. La memoria intermedia, como a veces se la llama en otras palabras, se utiliza durante la ejecución de cualquier proceso.
De hecho, todas las operaciones realizadas por el procesador utilizan RAM para almacenar resultados intermedios. Los datos almacenados en la RAM cambian muy rápidamente y nunca se guardan después de apagar la computadora o el teléfono.
La cantidad de RAM se selecciona de acuerdo con la velocidad del procesador. Una RAM extensa será de poca utilidad en combinación con un procesador de bajo consumo. En consecuencia, el procesador más potente no podrá funcionar de forma eficaz si se combina con una pequeña cantidad de RAM. 
Sin embargo, se puede ayudar a un procesador potente "quitando" una parte de la memoria del archivo . Este método no es adecuado para un teléfono, pero un usuario experimentado puede "overclockear" fácilmente una computadora de escritorio aumentando la velocidad de sus procesos.
En términos simples, la RAM es un dispositivo que utiliza una computadora o un teléfono como respaldo. Allí se registran los resultados intermedios, que se borran rápidamente y se sustituyen por otros nuevos, también intermedios. Cuando se apaga la computadora, el "borrador" se destruye, ya que no es necesario almacenar los datos registrados en su memoria.
¿Qué es la ROM?
Mucho más complejos son los dispositivos de memoria de solo lectura (ROM o ROM abreviados), que tienen una propiedad muy importante: retienen la información grabada incluso cuando la fuente de alimentación está completamente apagada. Una computadora de escritorio utiliza varios tipos de ROM:
— un circuito integrado en el que está escrito el BIOS, ubicado en la placa base y alimentado por su propia batería de tipo botón;
— disco duro o disco duro, interno o externo;
— tarjetas de memoria extraíbles (memoria flash, tarjetas microSD, etc.); 
— discos láser CD, DVD y sus dispositivos de almacenamiento;
- disquetes (ahora completamente fuera de uso).
Todos estos dispositivos se pueden unir bajo un mismo nombre: dispositivos de almacenamiento de solo lectura. Pero, por regla general, cuando hablan de la ROM de una computadora o un teléfono, se refieren sólo al chip en el que está "cosido" el paquete de software básico.
Para cambiar la información registrada en él, se necesita un equipo especial y muy complejo que un usuario normal no puede hacer bajo ninguna circunstancia;
La información almacenada por otros tipos de ROM se divide en varios apartados según el grado de importancia para el dispositivo:
— partición para el sistema operativo;
— sección de programas y aplicaciones;
— sección para otra información.
El sistema operativo de una computadora, al igual que un teléfono móvil, se puede reemplazar o corregir si se desea. Sin embargo, esto debe hacerse con precaución y sólo si comprende completamente a qué conducirán estos cambios.
Si se interrumpe el funcionamiento del sistema operativo, deberá ponerse en contacto con un especialista para configurarlo y tal vez incluso reinstalarlo. Las secciones restantes de la memoria se pueden borrar y reescribir sin ningún problema, total o parcialmente; esto no afectará el rendimiento del dispositivo. 
Por lo tanto, el dispositivo de almacenamiento de sólo lectura de la computadora es su "memoria", cuya información se retiene incluso si se apaga. La ROM puede denominarse el cuaderno de notas de una computadora, donde solo se registran los resultados de los procesos para su almacenamiento permanente.
Memoria de sólo lectura (ROM)
La ROM es una memoria en la que la información, una vez escrita, no se puede cambiar. Por ejemplo, un programa para cargar información desde una memoria externa a la RAM de un sistema de microprocesador. Todos los tipos de ROM utilizan el mismo principio de diseño de circuitos. La información en la ROM se representa como la presencia o ausencia de una conexión entre los buses de direcciones y de datos.
La designación gráfica convencional de ROM se presenta en la Fig. 26.10.
Fig.26.10. Designación gráfica convencional de ROM.
Arroz. 26.11. circuito ROM
En la Fig. 26.11 muestra un diagrama de la ROM más simple. Para implementar una ROM basta con utilizar un decodificador, diodos, un conjunto de resistencias y controladores de bus. La ROM en cuestión contiene palabras de bits, es decir su tamaño total es de 32 bits. El número de columnas determina el ancho de la palabra y el número de filas determina el número de palabras de 8 bits. Los diodos se instalan en aquellos lugares donde se deben almacenar bits que tienen un valor lógico de "0" (el decodificador suministra 0 a la línea seleccionada). Actualmente, se utilizan transistores MOS en lugar de diodos.
En mesa La Figura 26.1 muestra el estado de la ROM, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 26.11.
Tabla 26.1
Estado de ROM simple
| Palabra | Representación binaria | ||||||||
| A0 | A1 | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 | D7 | D8 |
Como regla general, las ROM tienen una organización de varios bits con una estructura de 2 DM. Las tecnologías de fabricación son muy diversas: CMOS, n-MOS, TTL(Sh) y matrices de diodos.
Todas las ROM se pueden dividir en los siguientes grupos: programables de fábrica (máscara), programables una sola vez y reprogramables.
En memorias programables de fábrica(ROM o ROM), la información se registra directamente durante su proceso de fabricación utilizando una fotomáscara, denominada máscara, en la etapa final del proceso tecnológico. Estas ROM, denominadas ROM de máscara, se basan en diodos, transistores bipolares o MOS.
El área de uso de las ROM de máscara es el almacenamiento de información estándar, por ejemplo, generadores de caracteres (códigos de letras del alfabeto latino y ruso), tablas de funciones estándar (funciones seno, cuadráticas), software estándar.
Dispositivos de memoria programables de solo lectura(PROM, o PASEO) – ROM con posibilidad de programación eléctrica de una sola vez. Este tipo de memoria permite al usuario programar el chip de memoria una vez utilizando programadores.
Los chips PROM están construidos sobre celdas de memoria con puentes fusibles. El proceso de programación consiste en quemar selectivamente eslabones fusibles utilizando pulsos de corriente de suficiente amplitud y duración. Los enlaces fusibles se incluyen en los electrodos de diodos o transistores.
En la Fig. La Figura 26.12 muestra un diagrama de una PROM con puentes fusibles. Se fabrica con todos los diodos y jumpers, es decir. en la matriz todo es "0", y durante la programación se queman aquellos puentes cuyas celdas deberían contener un "1" lógico.
Arroz. 26.12. Fragmento del circuito PROM
Memorias programables de solo lectura(RPZU y RPZU UV) – ROM con posibilidad de programación eléctrica múltiple. EN ES RPZU UV ( EPROM) la información antigua se borra mediante rayos ultravioleta, para lo cual hay una ventana transparente en la carcasa del microcircuito; en RPZU ( EEPROM) – utilizando señales eléctricas.
Las celdas de memoria ROM se basan en norte-Transistores MOS o CMOS. Para construir una celda verde, se utilizan varios fenómenos físicos de almacenamiento de carga en el límite entre dos medios dieléctricos o un medio conductor y dieléctrico.
En la primera versión, el dieléctrico debajo de la puerta del transistor MOS está formado por dos capas: nitruro de silicio y dióxido de silicio. Este transistor se llama MNOS: metal - nitruro de silicio - óxido - semiconductor. Los centros de captura de carga aparecen en los límites de las capas dieléctricas. Gracias al efecto túnel, los portadores de carga pueden atravesar una fina película de óxido y acumularse en la interfaz entre las capas. Esta carga, que es la portadora de la información almacenada por el transistor MNOS, provoca un cambio en el voltaje umbral del transistor. En este caso, la tensión umbral aumenta tanto que la tensión de funcionamiento en la puerta del transistor no puede abrirla. Un transistor sin carga se abre fácilmente. Uno de los estados se define como lógico, el segundo, cero.
En la segunda opción, la puerta del transistor MOS se hace flotante, es decir. no conectado con otros elementos del circuito. Dicha compuerta se carga mediante una corriente de inyección de avalancha cuando se aplica un alto voltaje al drenaje del transistor. Como resultado, la carga en la puerta flotante afecta la corriente de drenaje, que se utiliza al leer información, como en la versión anterior con un transistor MNOS. Estos transistores se denominan LISMOP (transistor MOS de inyección de carga de avalancha). Dado que la puerta del transistor está rodeada por un aislante, la corriente de fuga es muy pequeña y la información puede almacenarse durante bastante tiempo (decenas de años).
En una ROM borrable eléctricamente, se coloca una segunda puerta encima de la puerta flotante del transistor: la puerta de control. Aplicarle voltaje hace que la carga se disipe en la puerta flotante debido al efecto túnel. Los RPOM tienen ventajas significativas sobre los RPOM UV, ya que no requieren fuentes especiales de luz ultravioleta para su reprogramación. La memoria de borrado eléctrico prácticamente ha sustituido a la memoria de borrado ultravioleta.
En la figura 1 se muestra un fragmento de un circuito ROM que utiliza transistores de dos puertas del tipo LISMOP. 26.13. La escritura de un cero lógico se realiza en modo de programación utilizando una carga de puerta flotante. Borrar información, es decir La descarga de puerta flotante significa escribir una lógica. En este caso, cuando se aplica una señal a lo largo de la línea de muestreo, los transistores interrogados se abren y transmiten voltaje. U POZO en la línea de lectura.
Las ROM modernas tienen una capacidad de información de hasta 4 Mbit con una frecuencia de reloj de hasta 80 MHz.
26.5. Destello-memoria
Principios básicos de funcionamiento y tipo de elementos de almacenamiento. Destello-Las memorias son similares a las PROM con registro eléctrico y borrado de información, construidas sobre transistores de puerta flotante. Como regla general, debido a sus características, Destello-La memoria se asigna a una clase separada. Borra toda la información registrada a la vez o grandes bloques de información, en lugar de borrar palabras individuales. Esto permite eliminar los circuitos de control para escribir y borrar bytes individuales, lo que permite simplificar significativamente el circuito de memoria y lograr un alto nivel de integración y rendimiento al tiempo que reduce los costos.
Fig.26.13. Fragmento del circuito RPOM
Las tendencias modernas en el desarrollo de dispositivos electrónicos requieren un aumento constante en la cantidad de memoria utilizada. Hoy, los ingenieros tienen acceso a microcircuitos como la memoria volátil. DRACMA, que se caracteriza por un precio por bit extremadamente bajo y altos niveles de integración, y no volátil Destello-memoria, cuyo costo disminuye constantemente y tiende al nivel DRACMA.
La necesidad de no volátiles. Destello- la memoria crece en proporción al grado de avance de los sistemas informáticos en el campo de las aplicaciones móviles. Fiabilidad, bajo consumo de energía, tamaño pequeño y peso ligero son ventajas obvias de los medios basados en Destello-memoria en comparación con las unidades de disco. Teniendo en cuenta la constante reducción del coste de almacenar una unidad de información en Destello-memoria, los medios basados en ella aportan cada vez más ventajas y funcionalidades a las plataformas móviles y equipos portátiles que utilizan dicha memoria. Entre la variedad de tipos de memoria, Destello- memoria basada en células NAND es la base más adecuada para construir dispositivos de almacenamiento no volátiles para grandes volúmenes de información.
Actualmente, existen dos estructuras principales para construir memoria flash: memoria basada en células NI(O-NO) y NAND(Y NO). Estructura NI(Fig. 26.14, a) consta de celdas de almacenamiento de información elemental conectadas en paralelo. Esta organización de células brinda la posibilidad de acceso aleatorio a los datos y registro de información byte a byte. Basado en la estructura NAND(Fig. 26.14, b) es el principio de conexión secuencial de celdas elementales que forman grupos (un grupo tiene 16 celdas), que se combinan en páginas y páginas en bloques. Con esta construcción de una matriz de memoria, es imposible acceder a celdas individuales. La programación se realiza simultáneamente solo dentro de una página y al borrar se accede a bloques o grupos de bloques.
Fig.26.14. Estructuras basadas NI(a) y NAND(b)
Como resultado de diferencias en la organización estructural entre recuerdos. NI Y NAND se reflejan en sus características. Cuando se trabaja con cantidades relativamente grandes de datos, los procesos de escritura/borrado de memoria NAND Corre mucho más rápido que la memoria. NI. Desde 16 celdas de memoria adyacentes. NAND están conectados en serie entre sí sin espacios de contacto, se logra una gran área de colocación de celdas en el chip, lo que permite obtener una gran capacidad con los mismos estándares tecnológicos. La base de la programación de la memoria flash. NAND radica el proceso de tunelización de electrones. Y como se utiliza tanto para programar como para borrar, se consigue un bajo consumo de energía del chip de memoria. La estructura consistente de la organización celular permite un alto grado de escalabilidad, lo que hace Flash NAND líder en la carrera por aumentar la capacidad de memoria. Debido al hecho de que la tunelización de electrones se produce en toda el área del canal celular, la intensidad de captura de carga por unidad de área es Flash NAND más bajo que otras tecnologías Destello-memoria, lo que resulta en un mayor número de ciclos de programación/borrado. La programación y la lectura se realizan sector por sector o página por página, en bloques de 512 bytes, para emular el tamaño de sector común de las unidades de disco.
Características más detalladas de los microcircuitos. Destello-La memoria se puede considerar usando el ejemplo de los cristales de la serie. HY 27xx(16/08)1 GRAMO 1METRO compañías hynix. En la Fig. La Figura 26.15 muestra la estructura interna y el propósito de los terminales de estos dispositivos.
El microcircuito tiene las siguientes conclusiones:
E/S 8-15– entrada/salida de datos para dispositivos x16
E/S 0-7– entrada/salida de datos, entrada de dirección o entrada de comando para dispositivos x8 y x16;
CERVEZA INGLESA– habilitar el bloqueo de dirección;
CLE– habilitar el bloqueo de comando;
– selección de cristales;
– leer resolución;
– lectura/ocupado (salida con drenaje abierto);
– resolución de grabación;
- protección de escritura
V CC- tensión de alimentación;
VSS- Conclusión general.
Fig.26.15. Diagrama de pines externo (a), asignación de pines (b) y diagrama de bloques (c) Destello-memoria
Las líneas de dirección se multiplexan con las líneas de E/S de datos en un bus de E/S de 8 o 16 bits. Esta interfaz reduce la cantidad de pines utilizados y permite migrar a chips de mayor capacidad sin cambiar la placa de circuito impreso. Cada bloque se puede programar y borrar 100.000 veces. Los chips tienen una salida de lectura/ocupado de drenaje abierto que se puede utilizar para identificar la actividad del controlador. POR (Programar/Borrar/Leer). Dado que la salida es de drenaje abierto, es posible conectar varias de estas salidas de diferentes chips de memoria juntas a través de una resistencia pull-up al terminal positivo de la fuente de alimentación.
Fig.26.16. Organización de la matriz de memoria NAND-estructuras
Matriz de memoria NAND-Las estructuras están organizadas en bloques, cada uno de los cuales contiene 32 páginas. La matriz se divide en dos áreas: principal y de repuesto (Fig. 26.16).
El área principal de la matriz se usa para almacenar datos, mientras que el área de repuesto generalmente se usa para almacenar códigos de corrección de errores ( ECC), indicadores de programa e identificadores de bloques defectuosos ( Bloque incorrecto) área principal. En dispositivos de 8 bits, las páginas del área principal se dividen en dos medias páginas de 256 bytes cada una, más 16 bytes del área libre. En dispositivos de 16 bits, las páginas se dividen en un área principal de 256 palabras y un área libre de 8 palabras.
Memoria basada en células NI tiene tiempos de borrado y escritura relativamente largos, pero tiene acceso de lectura a cada bit. Esta circunstancia permite el uso de dichos microcircuitos para grabar y almacenar código de programa que no requiere reescritura frecuente. Estas aplicaciones podrían ser, por ejemplo, BIOS para ordenadores integrados o software para decodificadores.
Propiedades Flash NAND determinó el ámbito de su aplicación: tarjetas de memoria y otros dispositivos de almacenamiento de datos. Ahora bien, este tipo de memoria se utiliza en casi todas partes en dispositivos móviles, cámaras de fotografía y vídeo, etc. Flash NAND Subyace a casi todos los tipos de tarjetas de memoria: Medios inteligentes, MMC, Secure Digital, tarjeta de memoria
Capacidad de información alcanzada actualmente Destello-La memoria alcanza los 8 GB, la velocidad típica combinada de programación y borrado es de hasta 33,6 mS / 64 kB a una frecuencia de reloj de hasta 70 MHz.
Dos áreas principales de uso eficaz Destello-las memorias son el almacenamiento de datos rara vez modificados y la sustitución de la memoria en discos magnéticos. Para la primera dirección se utiliza. Destello- memoria con acceso a direcciones y, para la segunda, memoria de archivos.
26.6. tipo de RAM MARCO
MARCO– una memoria operativa no volátil que combina el alto rendimiento y el bajo consumo de energía inherentes a la RAM con la capacidad de almacenar datos en ausencia de voltaje aplicado.
En comparación con EEPROM Y Destello-memoria, el tiempo para escribir datos en una memoria de este tipo y el consumo de energía son mucho menores (menos de 70 ns frente a varios milisegundos), y el recurso para los ciclos de escritura es mucho mayor (al menos 10 11 frente a 10 5 .. 10 6 ciclos para . EEPROM).
MARCO debería convertirse en la memoria más popular en dispositivos digitales en un futuro próximo. MARCO diferirá no solo en el rendimiento al nivel DRACMA, pero también la capacidad de guardar datos durante un corte de energía. En una palabra, MARCO puede desplazar no sólo el lento Destello, pero también RAM normal como DRACMA. Hoy en día, la memoria ferroeléctrica encuentra una aplicación limitada, por ejemplo, en RFID-etiquetas. Empresas líderes, incluidas Ramtron, Samsung, NEC, Toshiba, están desarrollando activamente MARCO. Debería estar en el mercado alrededor de 2015. norte- módulos de gigabytes MARCO.
Propiedades especificadas MARCO proporciona un ferroeléctrico (perovskita) utilizado como dieléctrico del condensador de almacenamiento de la celda de memoria. En este caso, una memoria ferroeléctrica almacena datos no solo en forma de carga de condensador (como en la RAM tradicional), sino también en forma de polarización eléctrica de la estructura cristalina ferroeléctrica. Un cristal ferroeléctrico tiene dos estados, que pueden corresponder al 0 y 1 lógico.
Término MARCO aún no se ha calmado. Primero MARCO se llaman RAM ferrodinámica. Sin embargo, en la actualidad, los ferroeléctricos se utilizan como celdas de almacenamiento y ahora MARCO A menudo se le llama RAM ferroeléctrica.
Primero MARCO tenía 2 t/2CON-arquitectura (Fig. 26.17, a), a partir de la cual se fabrican la mayoría de los microcircuitos de memoria ferroeléctricos modernos. Este tipo de celda, en la que cada bit tiene un bit de referencia individual, permite determinar la diferencia de carga con gran precisión. Y gracias a la lectura de la señal diferencial se elimina la influencia de la dispersión en los parámetros de los condensadores de las celdas. Más tarde apareció MARCO con arquitectura 1 t/1CON(Figura 26.17, b). La ventaja de los microcircuitos con dicha arquitectura es un área de celda más pequeña que en los circuitos convencionales y, por lo tanto, un menor costo del microcircuito por unidad de capacidad de información.
La figura 26.18 muestra un diagrama de bloques de una RAM ferroeléctrica ( MARCO) con una capacidad de 1 Mbit y una interfaz de acceso paralelo FM 20l 08 empresas Ramtrón. En la Tabla 26.1. Se muestran los pines del microcircuito.
FM 20l 08 es una memoria no volátil de 128K×8 que se lee y escribe como una RAM estática estándar. La seguridad de los datos está garantizada durante 10 años, mientras que no es necesario pensar en la confiabilidad del almacenamiento de datos (resistencia al desgaste ilimitada), el diseño del sistema se simplifica y se eliminan una serie de desventajas de una solución alternativa de memoria no volátil basada en RAM estática con batería. se eliminan las copias de seguridad. La velocidad de grabación y el número ilimitado de ciclos de reescritura hacen MARCO líder en relación con otros tipos de memoria no volátil.
Fig.26.17. Celda de memoria tipo 2 t/2CON(a) y 1 t/1CON(b)
Fig.26.18. Esquema estructural FRAM FM 20l 08
ROM- memoria rápida y no volátil, diseñada para solo lectura. La información se ingresa una vez (generalmente en la fábrica) y se almacena permanentemente (cuando la computadora se enciende y apaga). La ROM almacena información que se necesita constantemente en la computadora. Un conjunto de programas ubicados en la ROM forma el sistema básico de entrada/salida BIOS (Basic Input Output System). BIOS (Sistema básico de entrada y salida) es un conjunto de programas diseñados para probar dispositivos automáticamente después de encender la computadora y cargar el sistema operativo en la RAM.
La ROM contiene:
Programas de prueba que verifican el correcto funcionamiento de sus unidades cada vez que enciende la computadora;
Programas para controlar dispositivos periféricos básicos: unidad de disco, monitor, teclado;
Información sobre dónde se encuentra el sistema operativo en el disco.
Tipos de ROM:
ROM con programación de máscara, es una memoria en la que se escribe información de una vez por todas durante el proceso de fabricación de circuitos integrados semiconductores. Los dispositivos de almacenamiento de sólo lectura se utilizan sólo en los casos en que se trata de producción en masa, porque Fabricar máscaras para circuitos integrados para uso privado es bastante caro.
PASEO(Memoria de sólo lectura programable).
La programación de ROM es una operación única, es decir. La información una vez registrada en la PROM no se puede cambiar posteriormente.
EPROM(memoria de sólo lectura programable y borrable). Al trabajar con él, el usuario puede programarlo y luego borrar la información registrada.
EIPZU(memoria de sólo lectura eléctricamente variable). Su programación y modificación se realiza mediante medios eléctricos. A diferencia de la EPROM, no se requieren dispositivos externos especiales para borrar la información almacenada en la EPROM.
Visualmente, la RAM y la ROM pueden imaginarse como un conjunto de celdas en las que se escriben bytes individuales de información. Cada celda tiene su propio número y la numeración comienza desde cero. El número de celda es la dirección de byte.
El procesador central, cuando trabaja con RAM, debe indicar la dirección del byte que quiere leer de la memoria o escribir en la memoria. Por supuesto, sólo puedes leer datos desde la ROM. El procesador escribe los datos leídos de la RAM o la ROM en su memoria interna, que está estructurada de manera similar a la RAM, pero funciona mucho más rápido y tiene una capacidad de no más de decenas de bytes.
El procesador sólo puede procesar datos que se encuentran en su memoria interna, RAM o ROM. Todos estos tipos de dispositivos de memoria se denominan dispositivos de memoria interna y, por lo general, están ubicados directamente en la placa base de la computadora (la memoria interna del procesador se encuentra en el propio procesador).
Memoria caché. El intercambio de datos dentro del procesador es mucho más rápido que el intercambio de datos entre el procesador y la RAM. Por lo tanto, para reducir el número de accesos a la RAM, dentro del procesador se crea la llamada super-RAM o memoria caché. Cuando el procesador necesita datos, primero accede a la memoria caché, y sólo cuando no hay datos necesarios accede a la RAM. Cuanto mayor sea el caché, más probable será que los datos que necesita estén allí. Por lo tanto, los procesadores de alto rendimiento tienen tamaños de caché más grandes.
Hay cachés L1(se ejecuta en el mismo chip que el procesador y tiene un volumen del orden de varias decenas de kilobytes), segundo nivel (realizado en un chip separado, pero dentro de los límites del procesador, con un volumen de cien o más KB) y el tercer nivel (realizado en chips separados de alta velocidad ubicados en la placa base y con un volumen de uno o más MB ).
Durante el funcionamiento, el procesador procesa datos ubicados en sus registros, RAM y puertos externos del procesador. Algunos de los datos se interpretan como datos en sí mismos, algunos de los datos se interpretan como datos de dirección y otros se interpretan como comandos. El conjunto de varias instrucciones que un procesador puede ejecutar sobre datos forma el sistema de instrucciones del procesador. Cuanto mayor sea el conjunto de instrucciones del procesador, más compleja será su arquitectura, más tiempo se escribirán los comandos en bytes y mayor será el tiempo promedio de ejecución de las instrucciones.
Las computadoras y cualquier dispositivo electrónico son dispositivos complejos cuyos principios operativos no siempre son claros para la mayoría de la gente común. ¿Qué es la ROM y por qué se necesita el dispositivo? La mayoría de la gente no podrá responder a esta pregunta. Intentemos corregir este malentendido.
¿Qué es la ROM?
¿Qué son y dónde se utilizan? Los dispositivos de memoria de sólo lectura (ROM) son memorias no volátiles. Tecnológicamente, se implementan como un microcircuito. Al mismo tiempo, aprendimos cuál es la abreviatura ROM. Los dispositivos están diseñados para almacenar información ingresada por el usuario y los programas instalados. En un dispositivo de almacenamiento permanente se pueden encontrar documentos, melodías, imágenes, es decir, cualquier cosa que deba almacenarse durante meses o incluso años. El volumen de memoria, dependiendo del dispositivo utilizado, puede variar desde varios kilobytes (en los dispositivos más simples que tienen un solo chip de silicio, un ejemplo de los cuales son los microcontroladores) hasta terabytes. Cuanto mayor sea la capacidad de la ROM, más objetos se podrán almacenar. El volumen es directamente proporcional a la cantidad de datos. Si condensamos la respuesta a la pregunta de qué es una ROM, deberíamos responder: es algo que no depende de un voltaje constante.
Discos duros como dispositivos primarios de almacenamiento permanente
La pregunta de qué es una ROM ya ha sido respondida. Ahora deberíamos hablar de cuáles son. Los principales dispositivos de almacenamiento permanente son los discos duros. Están en todas las computadoras modernas. Se utilizan debido a sus amplias capacidades para almacenar información. Pero al mismo tiempo, existen una serie de ROM que utilizan multiplexores, gestores de arranque y otros mecanismos electrónicos similares). Con un estudio detallado, será necesario no sólo comprender el significado de ROM. También es necesaria la explicación de otros términos para comprender el tema.
Ampliación y adición de capacidades ROM gracias a tecnologías flash.
Si el estándar no es suficiente para el usuario, puede aprovechar la expansión adicional de las capacidades de la ROM proporcionada en el campo del almacenamiento de datos. Esto se hace utilizando tecnologías modernas implementadas en tarjetas de memoria y unidades flash USB. Se basan en el principio de uso reutilizable. En otras palabras, los datos que contienen se pueden borrar y escribir decenas o cientos de miles de veces.
¿En qué consiste la memoria de sólo lectura?
La ROM contiene dos partes, que se denominan ROM-A (para almacenar programas) y ROM-E (para emitir programas). Un dispositivo de memoria de solo lectura tipo A es una matriz de diodo-transformador, que se une mediante cables de dirección. Esta sección de ROM realiza la función principal. El relleno depende del material del que está hecha la ROM (se pueden utilizar cintas perforadas y magnéticas, tarjetas perforadas, discos magnéticos, tambores, puntas de ferrita, dieléctricos y su propiedad de acumular cargas electrostáticas).
Estructura esquemática de la ROM
Este objeto electrónico está representado como un dispositivo que en apariencia se asemeja a la conexión de un cierto número de celdas de un solo dígito. El chip ROM, a pesar de su complejidad potencial y capacidades aparentemente significativas, es de tamaño pequeño. Cuando se almacena un determinado bit, se sella a la caja (cuando se escribe un cero) o a la fuente de alimentación (cuando se escribe una unidad). Para aumentar la capacidad de las celdas de memoria en los dispositivos de almacenamiento permanente, se pueden conectar microcircuitos en paralelo. Esto es lo que hacen los fabricantes para conseguir un producto moderno, porque un chip ROM de alto rendimiento les permite ser competitivos en el mercado.
Volúmenes de memoria cuando se utilizan en varias unidades de equipo.
Los tamaños de memoria varían según el tipo y propósito de la ROM. Así, en electrodomésticos sencillos como lavadoras o frigoríficos, se pueden tener suficientes microcontroladores instalados (con sus reservas de varias decenas de kilobytes) y, en casos raros, se instala algo más complejo. No tiene sentido utilizar aquí una gran cantidad de ROM, porque la cantidad de componentes electrónicos es pequeña y el equipo no requiere cálculos complejos. Los televisores modernos requieren algo más avanzado. Y el pináculo de la complejidad es la tecnología informática, como las computadoras y los servidores, cuyas ROM, como mínimo, pueden contener desde varios gigabytes (para los lanzados hace 15 años) hasta decenas y cientos de terabytes de información.
ROM de máscara
En los casos en que la grabación se realiza mediante un proceso de metalización y se utiliza una máscara, dicho dispositivo de memoria de solo lectura se denomina enmascarado. Las direcciones de las celdas de memoria que contienen se suministran a 10 pines y se selecciona un chip específico mediante una señal CS especial. La programación de este tipo de ROM se realiza en fábricas, por lo que la producción en volúmenes pequeños y medianos no es rentable y es bastante inconveniente. Pero cuando se producen en grandes cantidades, son los más baratos entre todos los dispositivos de almacenamiento permanente, lo que ha asegurado su popularidad.
Esquemáticamente se diferencian de la masa general en que en la matriz de memoria las conexiones de los conductores se sustituyen por puentes fusibles de silicio policristalino. En la etapa de producción, se crean todos los puentes y la computadora cree que los lógicos están escritos en todas partes. Pero durante la programación preparatoria, se aplica un mayor voltaje, con la ayuda del cual quedan unidades lógicas. Cuando se aplican voltajes bajos, los puentes se evaporan y la computadora lee que hay un cero lógico. Los dispositivos de memoria programables de sólo lectura funcionan según este principio.
Dispositivos de memoria programables de solo lectura
Los PROM resultaron ser bastante convenientes en el proceso de fabricación tecnológica, por lo que podrían usarse en la producción a mediana y pequeña escala. Pero estos dispositivos también tienen sus limitaciones: por ejemplo, un programa sólo se puede escribir una vez (debido a que los puentes se evaporan de una vez por todas). Debido a esta imposibilidad de reutilizar un dispositivo de almacenamiento permanente, si está escrito incorrectamente, debe desecharse. Como resultado, aumenta el costo de todos los equipos fabricados. Debido a la imperfección del ciclo de producción, este problema estaba bastante presente en la mente de los desarrolladores de dispositivos de memoria. La salida a esta situación fue el desarrollo de una ROM que se puede reprogramar muchas veces.
ROM borrable mediante rayos UV o eléctricamente
Y esos dispositivos se denominaron “memoria de sólo lectura ultravioleta o borrable eléctricamente”. Se crean sobre la base de una matriz de memoria, en la que las células de memoria tienen una estructura especial. Así, cada celda es un transistor MOS cuya puerta está hecha de silicio policristalino. Similar a la opción anterior, ¿verdad? Pero la peculiaridad de estas ROM es que el silicio está además rodeado por un dieléctrico que tiene maravillosas propiedades aislantes: el dióxido de silicio. El principio de funcionamiento se basa en el contenido de una carga inductiva, que puede almacenarse durante décadas. Hay detalles específicos para borrar. Por tanto, un dispositivo ROM ultravioleta requiere exposición a rayos ultravioleta provenientes del exterior (lámpara ultravioleta, etc.). Evidentemente, desde el punto de vista de la simplicidad, el funcionamiento de las memorias de sólo lectura borrables eléctricamente es óptimo, ya que basta con activarlas aplicando tensión. El principio de borrado eléctrico se ha implementado con éxito en ROM como, por ejemplo, unidades flash, lo que se puede ver en muchas.
Pero tal circuito ROM, con la excepción de la construcción de la celda, estructuralmente no es diferente de un dispositivo de memoria enmascarado de sólo lectura convencional. A veces, estos dispositivos también se denominan reprogramables. Pero con todas las ventajas, también existen ciertos límites en la velocidad de borrado de información: esta acción suele tardar entre 10 y 30 minutos.
A pesar de la capacidad de reescribir, los dispositivos reprogramables tienen limitaciones en su uso. Por lo tanto, la electrónica con borrado ultravioleta puede sobrevivir de 10 a 100 ciclos de reescritura. Entonces el efecto destructivo de la radiación se vuelve tan notorio que dejan de funcionar. Puede ver el uso de elementos tales como almacenamiento para programas BIOS, en tarjetas de video y sonido, para puertos adicionales. Pero el principio óptimo con respecto a la reescritura es el principio de borrado eléctrico. Por tanto, el número de reescrituras en dispositivos normales oscila entre 100.000 y 500.000. Hay dispositivos ROM independientes que pueden hacer más, pero la mayoría de los usuarios no los utilizan.
Cualquier dispositivo electrónico es un dispositivo complejo cuyo principio de funcionamiento no está claro para todas las personas. ¿Qué es la ROM y por qué se necesita este dispositivo? La mayoría de los usuarios de hoy no pueden responder a esta pregunta. Intentemos arreglar esta situación.
¿Qué es la ROM?
¿Qué son las ROM y dónde se pueden utilizar? Los dispositivos de almacenamiento de sólo lectura son las llamadas memorias no volátiles. Desde un punto de vista puramente técnico, estos dispositivos se implementan en forma de microcircuitos. Al mismo tiempo, aprendimos qué significa la abreviatura ROM. Dichos chips están diseñados para almacenar información ingresada por el usuario, así como programas instalados. En ROM puedes encontrar de todo, desde documentos hasta imágenes. La información de este chip se almacena durante varios meses o incluso años.
Dependiendo del dispositivo utilizado, el tamaño de la memoria puede variar desde unos pocos kilobytes en los dispositivos más simples, que tienen un solo chip de silicio, hasta terabytes. Cuanto mayor sea la capacidad de almacenamiento permanente, más objetos podrá almacenar. El volumen del chip es directamente proporcional a la cantidad de datos. Si intentamos responder de manera más sucinta a la pregunta de qué es la ROM, podemos decir lo siguiente: es un almacenamiento de información que no depende de un voltaje constante.
Usar discos duros como ROM
Entonces, ya hemos respondido a la pregunta de qué es la ROM. Ahora hablemos de qué pueden ser las ROM. El principal dispositivo de almacenamiento de cualquier computadora es el disco duro. Hoy están en todas las computadoras. Este elemento se utiliza debido a sus amplias capacidades de almacenamiento de datos. Al mismo tiempo, también hay una serie de ROM que utilizan multiplexores en su dispositivo. Se trata de microcontroladores especiales, gestores de arranque y otros mecanismos electrónicos. Tras un examen más detenido, no sólo es necesario comprender el significado de la abreviatura ROM. Para comprender el tema, es necesario descifrar otros términos.
Adición y expansión de capacidades ROM mediante el uso de tecnologías flash.
Si el usuario no tiene suficiente capacidad de memoria estándar, puede intentar aprovechar las capacidades ampliadas de almacenamiento de información que proporciona la ROM. Esto se hace mediante el uso de tecnologías modernas, que se implementan en unidades USB y tarjetas de memoria. Estas tecnologías se basan en el principio de uso reutilizable. En pocas palabras, la información contenida en dichos medios se puede borrar y grabar nuevamente. Una operación similar se puede realizar decenas y cientos de miles de veces.
¿En qué consiste la ROM?
La ROM consta de dos partes, denominadas ROM-A y ROM-E. La ROM-A se utiliza para almacenar programas y la ROM-E se utiliza para emitir programas. La ROM tipo A es una matriz de diodo-transformador, que se actualiza mediante cables de dirección. Esta sección de la ROM realiza la función principal. El relleno dependerá del material utilizado en la fabricación de la ROM. Para ello se pueden utilizar cintas magnéticas, discos magnéticos, tarjetas perforadas, tambores, puntas de ferrita y dieléctricos con la propiedad de acumular cargas electrostáticas.
ROM: estructura esquemática
Este objeto electrónico suele representarse como un dispositivo que se asemeja a la conexión de varias celdas de un solo bit. A pesar de su posible complejidad, el chip ROM es de tamaño muy pequeño. Cuando se almacena cierta información, se sella a la caja (se registra un cero) o a la fuente de alimentación (se registra un uno). Para aumentar la capacidad de las celdas de memoria, se pueden conectar en paralelo circuitos en dispositivos de almacenamiento permanente. Esto es exactamente lo que hacen los fabricantes para obtener un producto moderno. Después de todo, cuando se utiliza una ROM con altas características técnicas, el dispositivo será competitivo en el mercado.
Cantidad de memoria utilizada en varias unidades de equipo.
La cantidad de memoria puede depender del tipo y propósito de la ROM. En electrodomésticos sencillos como frigoríficos o lavadoras, bastará con instalar microcontroladores. En casos excepcionales se instala algo más complejo. No tiene sentido usar más ROM aquí. La cantidad de electrónica es bastante pequeña. Además, no se requiere tecnología para realizar cálculos complejos. Los televisores modernos pueden requerir algo más complejo. El pináculo de la complejidad de los circuitos ROM se encuentra en el hardware informático, como servidores y computadoras personales. En esta técnica, las ROM contienen desde varios gigabytes hasta cientos de terabytes de información.
ROM de máscara
Si la grabación se realiza mediante el proceso de metalización y se utiliza una máscara, dicha ROM se denominará ROM de máscara. En ellos, las direcciones de las celdas de memoria se suministran a diez pines. Se selecciona un chip específico mediante una señal CS especial. Las ROM de este tipo se programan en fábrica. Por tanto, producirlos en volúmenes medianos y pequeños es inconveniente y no rentable. Sin embargo, en la producción a gran escala, estos dispositivos serán los ROM más baratos.
Esto aseguró la popularidad de este tipo de dispositivo. Desde el punto de vista del diseño del circuito, estas ROM se diferencian de las de masa general en que las conexiones en la matriz de la memoria se reemplazan por puentes fusibles, que están hechos de silicio policristalino. En la etapa de producción, se crean todos los puentes. La computadora cree que los lógicos están escritos en todas partes. Sin embargo, durante la preprogramación, se aplica un voltaje mayor.
Al usarlo, quedan unidades lógicas. Los puentes se evaporan cuando se aplican voltajes bajos. La computadora cree que allí está escrito un cero lógico. El mismo principio se utiliza en dispositivos de memoria programables de sólo lectura. Las ROM programables o PROM han demostrado ser bastante convenientes desde el punto de vista de la fabricación tecnológica. Se pueden utilizar tanto en producción a mediana como a pequeña escala. Sin embargo, estos dispositivos también tienen sus limitaciones. Sólo puedes grabar un programa una vez, después de lo cual los puentes desaparecen para siempre.
Debido a la imposibilidad de reutilizar la ROM. Si cometes un error, debes tirarlo. Como resultado, aumenta el costo de todos los equipos fabricados. Por imperfecciones en el ciclo de producción. Este problema ha ocupado la mente de los desarrolladores durante bastante tiempo. Como salida a esta situación, se decidió desarrollar una ROM que se pueda programar muchas veces.
ROM borrable eléctricamente o por ultravioleta
Estos dispositivos se crean sobre la base de una matriz de memoria, en la que las celdas de memoria tienen una estructura especial. Cada celda aquí es un transistor MOS, cuya puerta está hecha de silicio policristalino. Algo que recuerda a la opción anterior. La peculiaridad de estas ROM es que en este caso el silicio está además rodeado por un dieléctrico que tiene propiedades aislantes. El dióxido de silicio se utiliza como dieléctrico.
En este caso, el principio de funcionamiento se basa en el contenido de la carga inductiva. Puede almacenarse durante décadas. Hay algunos problemas con el borrado aquí. Por ejemplo, un dispositivo ROM ultravioleta requiere exposición a los rayos UV del exterior, por ejemplo, de una lámpara ultravioleta. Por supuesto, desde el punto de vista de la facilidad de uso, un diseño de ROM borrable eléctricamente sería la mejor opción. En este caso, para activarlo basta con aplicar voltaje. Este principio de borrado eléctrico se ha implementado con éxito en dispositivos como unidades flash. Sin embargo, un circuito ROM de este tipo no es estructuralmente diferente de una ROM de máscara convencional con la excepción de la estructura de la celda.
A veces, estos dispositivos también se denominan reprogramables. Sin embargo, a pesar de todas las ventajas de los dispositivos de este tipo, existen ciertos límites en la velocidad de borrado de información. Normalmente, esta operación tarda entre 10 y 30 minutos en completarse. A pesar de la capacidad de reescribir, los dispositivos reprogramables tienen limitaciones en su uso. Los componentes electrónicos borrables por rayos UV pueden sobrevivir de 10 a 100 ciclos de escritura. Después de esto, el efecto destructivo de la radiación ultravioleta será tan notorio que el dispositivo dejará de funcionar.
Estos elementos se pueden utilizar para almacenar programas BIOS en tarjetas de video y sonido para puertos adicionales. En cuanto a la posibilidad de reescribir, el principio de borrado eléctrico será óptimo. El número de reescrituras en dichos dispositivos oscila entre 100 y 500 mil. Por supuesto, puede encontrar dispositivos que puedan hacer más, pero los usuarios comunes y corrientes no necesitan en absoluto capacidades tan sobrenaturales.
