¿Qué es la informática ROM? Memoria de sólo lectura (ROM)

En los dispositivos electrónicos, uno de los elementos más importantes que asegura el funcionamiento de todo el sistema es la memoria, que se divide en interna y externa. Elementos memoria interna considere RAM, ROM y caché del procesador. Externo- Se trata de todo tipo de dispositivos de almacenamiento que se conectan al ordenador desde el exterior: discos duros, unidades flash, tarjetas de memoria, etc.

La memoria de solo lectura (ROM) se usa para almacenar datos que no se pueden cambiar durante la operación, la memoria de acceso aleatorio (RAM) se usa para almacenar información de los procesos que ocurren actualmente en el sistema en sus celdas y la memoria caché se usa para el procesamiento de señales urgentes. por el microprocesador.

¿Qué es la ROM?

ROM o ROM (memoria de solo lectura) es un dispositivo típico de almacenamiento de información no modificable incluido en casi todos los componentes de PC y teléfonos y requerido para puesta en marcha y operación todos los elementos del sistema. El contenido de la ROM está escrito por el fabricante del hardware y contiene directivas para las pruebas preliminares y el inicio del dispositivo.

Propiedades de la ROM son la independencia del suministro eléctrico, la imposibilidad de reescribir y la capacidad de almacenar información durante largos períodos. La información contenida en la ROM la ingresan los desarrolladores una vez, y el hardware no permite que se borre y se almacena hasta el final de la vida útil de la computadora o teléfono, o su avería. Estructuralmente ROM protegido de daños durante sobretensiones, por lo que sólo los daños mecánicos pueden dañar la información contenida.

Por arquitectura se dividen en enmascarados y programables:

• Usando máscaras dispositivos, la información se ingresa utilizando una plantilla típica en la etapa final de fabricación. El usuario no puede sobrescribir los datos contenidos. Los componentes separadores son elementos PNP típicos de transistores o diodos.
• En la ROM programable, la información se presenta en forma de una matriz bidimensional de elementos conductores, entre los cuales hay una unión pn de un elemento semiconductor y un puente metálico. Programar una memoria de este tipo implica eliminar o crear puentes utilizando una corriente de gran amplitud y duración.

Funciones principales

Los bloques de memoria ROM contienen información sobre la gestión del hardware de un dispositivo determinado. La ROM incluye las siguientes subrutinas:

• Directiva iniciar y controlar el funcionamiento del microprocesador.
• programa de control desempeño e integridad todo el hardware contenido en una computadora o teléfono.
• Un programa que inicia el sistema y lo finaliza.
• Subrutinas que controlan Equipamiento periferico y módulos de entrada/salida.
• Información sobre la dirección del sistema operativo en el disco físico.

Arquitectura

Los dispositivos de almacenamiento de sólo lectura están diseñados como matriz bidimensional. Los elementos del conjunto son conjuntos de conductores, algunos de los cuales no se ven afectados, mientras que otras células sí se destruyen. Los elementos conductores son los interruptores más simples y forman una matriz conectándolos alternativamente en filas y filas.

Si el conductor está cerrado, contiene un cero lógico; si está abierto, contiene un uno lógico. Por lo tanto, los datos en código binario se ingresan en una matriz bidimensional de elementos físicos, que es leída por un microprocesador.

Variedades

Según el método de fabricación del dispositivo, la ROM se divide en:

• Común, creado de forma fábrica. Los datos en dicho dispositivo no cambian.
• Programable ROMs que permiten cambiar el programa una vez.
• Firmware borrable, que le permite borrar datos de elementos y reescribirlos, por ejemplo, utilizando luz ultravioleta.
• Elementos regrabables limpiables eléctricamente que permiten cambio múltiple. Este tipo se utiliza en HDD, SSD, Flash y otras unidades. El BIOS de las placas base está escrito en el mismo chip.
• Magnético, en el que la información se almacenaba en áreas magnetizadas alternándose con otras no magnetizadas. Era posible reescribirlos.

Diferencia entre RAM y ROM

Las diferencias entre los dos tipos de hardware son su seguridad cuando se apaga, la velocidad y la capacidad de acceder a los datos.

En la memoria de acceso aleatorio (RAM), la información está contenida en celdas ubicadas secuencialmente, a cada una de las cuales se puede acceder mediante interfaces de software. La RAM contiene datos sobre los procesos que se ejecutan actualmente en el sistema, como programas, juegos, contiene valores de variables y listas de datos en pilas y colas. Cuando apagas tu computadora o teléfono, la memoria RAM completamente despejado. En comparación con la memoria ROM, tiene mayor velocidad de acceso y consumo de energía.

La memoria ROM funciona más lento y consume menos energía para funcionar. La principal diferencia es la imposibilidad de cambiar los datos de entrada en la ROM, mientras que en la RAM la información cambia constantemente.

Dispositivos de almacenamiento 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 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 se realiza con un drenaje abierto, es posible conectar varias de estas salidas de diferentes chips de memoria 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

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 una 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, cargadores 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 celular.

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.

Todos los dispositivos de memoria de solo lectura (ROM) se pueden dividir en los siguientes grupos:

● programable en fabricación (designado como ROM o ROM);

● con programación única, que permite al usuario cambiar una vez eléctricamente el estado de la matriz de memoria según un programa determinado (designado como PROM o PROM);

● reprogramable (reprogramable), con posibilidad de reprogramación eléctrica múltiple, con borrado eléctrico o ultravioleta de información (denominado RPROM o RPROM).

Para brindar la capacidad de combinar salidas al expandir la memoria, todas las ROM tienen salidas de tres estados o salidas de colector abierto.

(xtypo_quote) En EEPROM, la unidad está construida sobre celdas de almacenamiento con enlaces fusibles hechos de nicromo u otros materiales refractarios. El proceso de grabación consiste en quemar selectivamente eslabones fusibles. (/xtypo_quote)
En ROM, las celdas de almacenamiento se construyen sobre la base de tecnologías MOS. Se utilizan diversos fenómenos físicos de almacenamiento de carga en el límite entre dos medios dieléctricos diferentes o un medio conductor y dieléctrico.

En el primer caso, el dieléctrico debajo de la puerta del transistor MOS está formado por dos capas: nitruro de silicio y dióxido de silicio (SiN 4 - SiO 2). Se descubrió que en la estructura compleja SiN 4 - SiO 2, cuando cambia el voltaje eléctrico, se produce una histéresis de carga en la interfaz entre las dos capas, lo que permite crear células de memoria.

En el segundo caso, la base de la celda de memoria es un transistor MOSFET de inyección de avalancha con puerta flotante (AFL MOS). La estructura simplificada de dicho transistor se muestra en la Fig. 3.77.
En un transistor de inyección de avalancha con una puerta flotante, a un voltaje de drenaje suficientemente alto, se produce una ruptura reversible del dieléctrico por avalancha y se inyectan portadores de carga en la región de la puerta flotante. Dado que la compuerta flotante está rodeada por un dieléctrico, la corriente de fuga es pequeña y el almacenamiento de la información está garantizado durante un largo período de tiempo (decenas de años). Cuando se aplica voltaje a la puerta principal, la carga se disuelve debido al efecto túnel, es decir. borrando información.

A continuación se muestran algunas características de la ROM (Tabla 3.1).

La industria produce una gran cantidad de chips ROM. Tomemos como ejemplo dos chips ROM (figura 3.78).

En los diagramas se utilizan las siguientes designaciones: A i - entradas de direcciones; D i — salidas de información; CS: selección de chips; CE - permiso de salida.

El chip K573RF5 es una ROM reprogramable (RPM) con borrado ultravioleta, que tiene una estructura de 2Kx8. En términos de entrada y salida, este microcircuito es compatible con estructuras TTL. El chip K556RT5 es una ROM programable de una sola vez, hecha sobre la base de estructuras TTLSH, entrada y salida compatible con estructuras TTL, que tiene una estructura x8 de 512 bits.

| Memoria de sólo lectura (ROM)

Chip EPROM Intel 1702 con borrado UV
Memoria de sólo lectura (ROM)- memoria no volátil, utilizada para almacenar una serie de datos inmutables.

Tipos históricos de ROM

Los dispositivos de almacenamiento de sólo lectura comenzaron a encontrar aplicación en la tecnología mucho antes de la llegada de las computadoras y los dispositivos electrónicos. En particular, uno de los primeros tipos de ROM fue un rodillo de leva, utilizado en organillos, cajas de música y relojes de sonería.

Con el desarrollo de la tecnología electrónica y las computadoras, surgió la necesidad de ROM de alta velocidad. En la era de la electrónica de vacío, se utilizaban ROM basadas en potencialoscopios, monoscopios y lámparas de haz. En las computadoras basadas en transistores, las matrices de enchufes se usaban ampliamente como ROM de pequeña capacidad. Si era necesario almacenar grandes cantidades de datos (para computadoras de primera generación, varias decenas de kilobytes), se usaban ROM basadas en anillos de ferrita (no deben confundirse con tipos similares de RAM). De estos tipos de ROM se origina el término "firmware": el estado lógico de la celda se establecía mediante la dirección en la que se enrollaba el cable que rodeaba el anillo. Dado que era necesario pasar un alambre delgado a través de una cadena de anillos de ferrita, para realizar esta operación se utilizaron agujas de metal similares a las agujas de coser. Y la operación de llenar la ROM con información en sí recordaba al proceso de costura.

¿Cómo funciona la ROM? Tipos modernos de ROM

Muy a menudo, en diversas aplicaciones, es necesario almacenar información que no cambie durante el funcionamiento del dispositivo. Se trata de información como programas en microcontroladores, cargadores de arranque y BIOS en computadoras, tablas de coeficientes de filtro digital en procesadores de señal. Casi siempre esta información no es necesaria al mismo tiempo, por lo que los dispositivos más simples para almacenar información permanente se pueden construir sobre multiplexores. El diagrama de dicho dispositivo de almacenamiento permanente se muestra en la siguiente figura.

Circuito de memoria de sólo lectura basado en un multiplexor
En este circuito se construye un dispositivo de memoria de sólo lectura con ocho celdas de un solo bit. El almacenamiento de un bit específico en una celda de un solo dígito se realiza soldando el cable a la fuente de alimentación (escribiendo un uno) o sellando el cable a la caja (escribiendo un cero). En los diagramas de circuitos, dicho dispositivo se designa como se muestra en la figura.

Designación de un dispositivo de almacenamiento permanente en los diagramas de circuitos.
Para aumentar la capacidad de la celda de memoria ROM, estos microcircuitos se pueden conectar en paralelo (las salidas y la información registrada, naturalmente, permanecen independientes). El diagrama de conexión en paralelo de ROM de un solo bit se muestra en la siguiente figura

Circuito ROM multibit
En las ROM reales, la información se registra mediante la última operación de producción del chip: la metalización. La metalización se realiza mediante una máscara, por lo que este tipo de ROM se denominan enmascarar ROM. Otra diferencia entre los microcircuitos reales y el modelo simplificado anterior es el uso de un demultiplexor además del multiplexor. Esta solución permite convertir una estructura de almacenamiento unidimensional en multidimensional y, así, reducir significativamente el volumen del circuito decodificador necesario para el funcionamiento del circuito ROM. Esta situación se ilustra en la siguiente figura:

Enmascarar circuito de memoria de solo lectura
Las ROM de máscara se representan en diagramas de circuito como se muestra en la figura. Las direcciones de las celdas de memoria de este chip se suministran a los pines A0 ... A9. El chip se selecciona mediante la señal CS. Usando esta señal, puede aumentar el volumen de ROM (en la discusión sobre RAM se proporciona un ejemplo del uso de la señal CS). El microcircuito se lee mediante la señal RD.

La programación de la ROM de la máscara se realiza en la fábrica del fabricante, lo que resulta muy inconveniente para lotes de producción pequeños y medianos, sin mencionar la etapa de desarrollo del dispositivo. Naturalmente, para la producción a gran escala, las ROM de máscara son el tipo de ROM más barato y, por lo tanto, se utilizan ampliamente en la actualidad. Para series de producción pequeñas y medianas de equipos de radio, se han desarrollado microcircuitos que se pueden programar en dispositivos especiales: programadores. En estos chips, la conexión permanente de los conductores en la matriz de memoria se reemplaza por eslabones fusibles de silicio policristalino. Durante la producción de un microcircuito, se realizan todos los puentes, lo que equivale a escribir unidades lógicas en todas las celdas de memoria. Durante el proceso de programación, se suministra mayor potencia a los pines de alimentación y a las salidas del microcircuito. En este caso, si se suministra tensión de alimentación (unidad lógica) a la salida del microcircuito, no fluirá corriente a través del puente y el puente permanecerá intacto. Si se aplica un nivel de voltaje bajo a la salida del microcircuito (conectado a la carcasa), entonces fluirá una corriente a través del puente, que evaporará este puente y cuando posteriormente se lea la información de esta celda, se obtendrá un cero lógico. leer.

Estos microcircuitos se llaman programable ROM (PROM) y se representan en los diagramas de circuitos como se muestra en la figura. Como ejemplo, podemos nombrar los microcircuitos 155PE3, 556PT4, 556PT8 y otros.

Designación de memoria programable de sólo lectura en diagramas de circuitos
Las ROM programables han demostrado ser muy convenientes para la producción a pequeña y mediana escala. Sin embargo, al desarrollar dispositivos radioelectrónicos, a menudo es necesario cambiar el programa grabado en la ROM. En este caso, la EPROM no se puede reutilizar, por lo que una vez escrita la ROM, si hay un error o un programa intermedio, hay que desecharla, lo que naturalmente aumenta el coste del desarrollo del hardware. Para eliminar este inconveniente se desarrolló otro tipo de ROM que podía borrarse y reprogramarse.

ROM borrable por rayos UV está construido sobre la base de una matriz de almacenamiento construida sobre celdas de memoria, cuya estructura interna se muestra en la siguiente figura:

Celda de memoria ROM borrable eléctricamente y mediante rayos UV
La celda es un transistor MOS cuya puerta está hecha de silicio policristalino. Luego, durante el proceso de fabricación del microcircuito, esta puerta se oxida y, como resultado, quedará rodeada de óxido de silicio, un dieléctrico con excelentes propiedades aislantes. En la celda descrita, con la ROM completamente borrada, no hay carga en la puerta flotante y, por lo tanto, el transistor no conduce corriente. Al programar el microcircuito, se aplica un alto voltaje a la segunda puerta ubicada sobre la puerta flotante y se inducen cargas en la puerta flotante debido al efecto túnel. Después de eliminar el voltaje de programación en la puerta flotante, la carga inducida permanece y, por lo tanto, el transistor permanece en estado conductor. La carga de una compuerta flotante puede almacenarse durante décadas.

El diagrama estructural de un dispositivo de memoria de solo lectura no difiere de la máscara ROM descrita anteriormente. Lo único que se utiliza en lugar de un puente es la celda descrita anteriormente. En las ROM reprogramables, la información previamente registrada se borra mediante radiación ultravioleta. Para que esta luz pase libremente al cristal semiconductor, se incorpora una ventana de vidrio de cuarzo en el cuerpo del chip.

Cuando se irradia el microcircuito, las propiedades aislantes del óxido de silicio se pierden y la carga acumulada de la puerta flotante fluye hacia el volumen del semiconductor y el transistor de la celda de memoria se apaga. El tiempo de borrado del microcircuito oscila entre 10 y 30 minutos.

El número de ciclos de escritura y borrado de microcircuitos varía de 10 a 100 veces, después de lo cual el microcircuito falla. Esto se debe a los efectos dañinos de la radiación ultravioleta. Como ejemplo de tales microcircuitos, podemos nombrar los microcircuitos de la serie 573 de producción rusa, los microcircuitos de la serie 27cXXX de producción extranjera. Estos chips suelen almacenar programas BIOS para computadoras de uso general. Las ROM reprogramables se representan en diagramas de circuitos como se muestra en la figura

Designación de un dispositivo de memoria de solo lectura reprogramable en los diagramas de circuitos
Por eso, las cajas con ventana de cuarzo son muy caras, así como el pequeño número de ciclos de escritura y borrado, lo que llevó a buscar formas de borrar eléctricamente la información de la EPROM. En este camino se encontraron muchas dificultades, que ahora están prácticamente resueltas. Hoy en día, los microcircuitos con borrado eléctrico de información están bastante extendidos. Como celda de almacenamiento, utilizan las mismas celdas que en la ROM, pero se borran mediante potencial eléctrico, por lo que el número de ciclos de escritura y borrado de estos microcircuitos alcanza 1.000.000 de veces. El tiempo necesario para borrar una celda de memoria en dichos microcircuitos se reduce a 10 ms. El circuito de control de tales microcircuitos resultó ser complejo, por lo que surgieron dos direcciones para el desarrollo de estos microcircuitos:

1.->EEPROM
2. -> FLASH-ROM

Las PROM borrables eléctricamente son más caras y de menor volumen, pero le permiten reescribir cada celda de memoria por separado. Como resultado, estos microcircuitos tienen un número máximo de ciclos de escritura y borrado. El área de aplicación de la ROM borrable eléctricamente es el almacenamiento de datos que no deben borrarse cuando se apaga la alimentación. Dichos microcircuitos incluyen microcircuitos domésticos 573РР3, 558РР y microcircuitos extranjeros de la serie 28cXX. Las ROM borrables eléctricamente están designadas en los diagramas como se muestra en la figura.

Designación de memorias de sólo lectura borrables eléctricamente en los esquemas de circuitos
Recientemente, ha habido una tendencia a reducir el tamaño de la EEPROM reduciendo el número de patas externas de los microcircuitos. Para ello, la dirección y los datos se transfieren hacia y desde el chip a través de un puerto serie. En este caso, se utilizan dos tipos de puertos serie: puerto SPI y puerto I2C (microcircuitos de las series 93cXX y 24cXX, respectivamente). La serie extranjera 24cXX corresponde a la serie nacional de microcircuitos 558PPX.

Las FLASH - ROM se diferencian de las EEPROM en que el borrado no se realiza en cada celda por separado, sino en todo el microcircuito en su conjunto o en un bloque de la matriz de memoria de este microcircuito, como se hacía en la EEPROM.

Al acceder a un dispositivo de almacenamiento permanente, primero debe configurar la dirección de la celda de memoria en el bus de direcciones y luego realizar una operación de lectura desde el chip. Este diagrama de tiempos se muestra en la figura.

Designación de la memoria FLASH en los diagramas de circuitos.
Las flechas en la figura muestran la secuencia en la que se deben generar las señales de control. En esta figura, RD es la señal de lectura, A son las señales de selección de dirección de celda (dado que los bits individuales en el bus de direcciones pueden tomar diferentes valores, se muestran las rutas de transición a los estados uno y cero), D es la información de salida leída. desde la celda ROM seleccionada.