Τι είναι η ROM; Πώς λειτουργεί η μνήμη μόνο για ανάγνωση στους υπολογιστές

Στον κόσμο των υπολογιστών και των ηλεκτρονικών, υπάρχουν πολλοί όροι που μπορεί να προκαλούν σύγχυση. Ένας τέτοιος όρος που εμφανίζεται συχνά είναι “ROM”. Αλλά Τι είναι η ROM;και πώς λειτουργεί στο πλαίσιο συστημάτων υπολογιστών; Ας αποσυμπιέσουμε αυτήν την ιδέα αποθήκευσης δεδομένων.

Τι είναι η ROM;

Το ROM είναι ένα αρκτικόλεξο για τη μνήμη μόνο για ανάγνωση. Αναφέρεται σε έναν τύπο μνήμης υπολογιστή που αποθηκεύει δεδομένα μόνιμα.

Ένα τσιπ μνήμης ROM περιέχει ενσύρματες οδηγίες που δεν μπορείτε να αλλάξετε. Είναι επίσης μη πτητικό, που σημαίνει ότι διατηρεί το περιεχόμενό του ακόμη και αν η συσκευή χάσει την ισχύ. Αυτή η δυνατότητα καθιστά τη ROM ιδανική για την αποθήκευση σημαντικών ρυθμίσεων συστήματος, υλικολογισμικού και άλλων σημαντικών δεδομένων ROM που δεν πρέπει να χαθούν.

RAM εναντίον ROM

Η RAM σημαίνει μνήμη τυχαίας πρόσβασης και είναι πτητική. Αυτό σημαίνει ότι η μνήμη RAM θα ​​διαγραφεί εάν ο υπολογιστής διακοπεί. Τα τσιπ ROM, από την άλλη πλευρά, είναι μη πτητικά, που σημαίνει ότι διατηρούν τα δεδομένα τους ακόμα κι αν απενεργοποιήσετε τη συσκευή.

ROM εναντίον σκληρού δίσκου

Οι σκληροί δίσκοι αποθηκεύουν δεδομένα μαγνητικά και μπορούν να αντικατασταθούν πολλές φορές. Ωστόσο, σε αντίθεση με έναν σκληρό δίσκο, μια ROM αποθηκεύει δεδομένα μόνιμα και δεν μπορείτε να ξαναγράψετε τα περιεχόμενα της ROM χωρίς ειδικό εξοπλισμό ή διαδικασίες.

Έτσι λειτουργεί η ROM

Παρόμοια με τη μνήμη RAM, ένα τσιπ ROM αποθηκεύει δεδομένα σε κελιά μνήμης οργανωμένα σε μια συστοιχία. Κάθε κελί μνήμης περιέχει μια σταθερή συστοιχία τρανζίστορ που αντιπροσωπεύει δυαδικά δεδομένα, συνήθως μηδενικά και μονάδες.

Κατά τη διαδικασία κατασκευής, μέθοδοι όπως η φωτολιθογραφία ή ο ηλεκτρικός προγραμματισμός διασφαλίζουν ότι τα δεδομένα κωδικοποιούνται μόνιμα φυσικά σε αυτά τα κύτταρα μνήμης.

Ανάγνωση μνήμης ROM

Υπάρχουν δύο βασικά στοιχεία που εμπλέκονται στη διευθυνσιοδότηση και την ανάγνωση κελιών μνήμης στη ROM.

Κύτταρα μνήμης

Η ROM αποτελείται από κελιά μνήμης, τα οποία είναι οι βασικές μονάδες για την αποθήκευση δεδομένων. Αυτά τα κελιά είναι οργανωμένα σε έναν πίνακα και μπορούν να περιέχουν ένα μόνο bit πληροφοριών, συνήθως με τη μορφή 0 ή 1.

Γραμμές λέξεων και γραμμές bit

Η διεύθυνση και η ανάγνωση κελιών μνήμης στη διάταξη ROM περιλαμβάνει γραμμές λέξεων και γραμμές bit.

Η ιστορία συνεχίζεται

Για πρόσβαση σε μια συγκεκριμένη μνήμη, ενεργοποιείται η αντίστοιχη γραμμή λέξεων και επιλέγεται μια συγκεκριμένη σειρά κελιών μνήμης. Κατά τη διαδικασία ανάγνωσης, τα επιλεγμένα κελιά μνήμης στην ενεργοποιημένη γραμμή λέξης μεταφέρουν τα αποθηκευμένα δεδομένα τους στις αντίστοιχες γραμμές bit για περαιτέρω επεξεργασία ή έξοδο.

6 διαφορετικοί τύποι ROM

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ROM, η καθεμία με τις δικές της μοναδικές δυνατότητες και εφαρμογές. Τα πιο κοινά περιλαμβάνουν:

1. Μνήμη μόνο για ανάγνωση (ROM): Αυτή είναι η τυπική ROM που περιέχει μόνιμα αποθηκευμένα δεδομένα. Συνήθως χρησιμοποιείται για κρίσιμες λειτουργίες συστήματος και δεν μπορεί να ξαναγραφτεί.

2. Προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση (PROM): Το PROM επιτρέπει στους χρήστες να γράφουν δεδομένα στο τσιπ μνήμης χρησιμοποιώντας ειδικές συσκευές. Αφού προγραμματιστούν, τα δεδομένα διορθώνονται και δεν μπορούν να αλλάξουν.

3. Διαγράψιμη προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση (EPROM): Τα τσιπ EPROM μπορούν να διαγραφούν και να επαναπρογραμματιστούν πολλές φορές με υψηλή τάση ή έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία (UV).

4. Ηλεκτρικά διαγραφόμενη προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση (EEPROM): Τα τσιπ EEPROM μπορούν να ξαναγραφτούν ηλεκτρικά χωρίς υπεριώδη ακτινοβολία, κάνοντας τον επαναπρογραμματισμό ευκολότερο.

5. Μνήμη flash: Αυτός ο τύπος EEPROM χρησιμοποιεί καλωδίωση εντός κυκλώματος για διαγραφή εφαρμόζοντας ηλεκτρικό πεδίο. Η μνήμη flash λειτουργεί πιο γρήγορα από τα παραδοσιακά EEPROM επειδή γράφει 512 byte τη φορά αντί για ένα μόνο byte τη φορά.

6. ROM μάσκας: Γνωστό και ως “hardwired ROM”. Η ROM της μάσκας προγραμματίζεται κατά τη διαδικασία κατασκευής (π.χ. για αποθήκευση υλικολογισμικού και κώδικα συστήματος) και δεν μπορεί να αλλάξει στη συνέχεια.

Παραδείγματα εφαρμογών ROM

Η ROM βρίσκει εφαρμογή σε διάφορα στοιχεία υλικού, όπως συστήματα υπολογιστών, κονσόλες παιχνιδιών και ενσωματωμένες συσκευές. Εδώ είναι μερικές κοινές χρήσεις.

• Λειτουργικά συστήματα: Η ROM συχνά αποθηκεύει βασικά εξαρτήματα λειτουργικού συστήματος (OS) και διασφαλίζει ότι παραμένουν ανέπαφα ακόμα και μετά τον κύκλο λειτουργίας.

• Υλικολογισμικό: Συσκευές όπως το BIOS (Basic Input/Output System) χρησιμοποιούν τη ROM για την αποθήκευση υλικολογισμικού που προετοιμάζει στοιχεία υλικού κατά τη διαδικασία εκκίνησης.

• Ρυθμίσεις συστήματος: Οι κρίσιμες ρυθμίσεις και διαμορφώσεις συστήματος αποθηκεύονται συχνά στη ROM.

• Κονσόλα παιχνιδιών: Οι κασέτες παιχνιδιών χρησιμοποιούν τσιπ ROM για τη μόνιμη αποθήκευση δεδομένων παιχνιδιών.

Έτσι λειτουργεί το PROM

Τα τσιπ PROM (Εικόνα 2), όπως τα κανονικά ROM, έχουν ένα πλέγμα στηλών και σειρών. Η διαφορά είναι ότι κάθε τομή μιας στήλης και μιας σειράς σε ένα τσιπ PROM έχει μια ασφάλεια που τις συνδέει.

Οι λειτουργίες PROM είναι ότι οι χρήστες μπορούν να γράφουν δεδομένα στο τσιπ μνήμης μετά την κατασκευή, συνήθως χρησιμοποιώντας ειδικές συσκευές προγραμματισμού.

Πρόγραμμα τσιπ PROM

Τα κύτταρα PROM περιέχουν εύτηκτες συνδέσεις που είναι αρχικά άθικτες και αντιπροσωπεύουν μια τυπική κατάσταση (συνήθως όλα τα 1). Κατά τη διάρκεια του προγραμματισμού, ηλεκτρικοί παλμοί ή ρεύματα εφαρμόζονται σε συγκεκριμένες θέσεις στο τσιπ, το οποίο καίει επιλεκτικά τις εύτηκτες συνδέσεις.

Αυτό αλλάζει την κατάσταση των αντίστοιχων κελιών μνήμης σε 0s. Μετά τον προγραμματισμό, τα δεδομένα διορθώνονται και ο χρήστης δεν μπορεί πλέον να τα αλλάξει.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα PROM

Τα Blank PROM είναι φθηνά και είναι ιδανικά για τη δημιουργία πρωτοτύπων των δεδομένων για μια ROM πριν ξεκινήσετε την δαπανηρή διαδικασία κατασκευής ROM. Ωστόσο, τα PROM είναι πιο ευάλωτα από τα ROM. Ένα χτύπημα στατικού ηλεκτρισμού μπορεί εύκολα να προκαλέσει το χτύπημα των ασφαλειών στο PROM και τα σημαντικά bits να πάνε από το 1 στο 0.

Έτσι λειτουργεί το EPROM

Το EPROM λειτουργεί μέσω μιας διαδικασίας επιλεκτικής διαγραφής και επαναπρογραμματισμού. Τα κύτταρα EPROM αποτελούνται από τρανζίστορ αιωρούμενης πύλης που μπορούν να συλλάβουν ή να απελευθερώσουν ηλεκτρόνια και να αναπαραστήσουν δυαδικά δεδομένα είτε ως φορτισμένη είτε ως εκφορτισμένη κατάσταση.

Προγραμματισμός τσιπ EPROM

Ο προγραμματισμός περιλαμβάνει την εφαρμογή υψηλών τάσεων σε συγκεκριμένα κύτταρα μνήμης, την έγχυση ηλεκτρονίων στην αιωρούμενη πύλη, την αλλαγή της αγωγιμότητας του τρανζίστορ και την αποθήκευση δεδομένων.

Για τη διαγραφή των δεδομένων, το τσιπ EPROM εκτίθεται σε υπεριώδες φως (UV), το οποίο αφαιρεί το φορτίο από τις αιωρούμενες πύλες και επιστρέφει τις κυψέλες στην προεπιλεγμένη τους κατάσταση. Μόλις διαγραφεί το τσιπ, τα νέα δεδομένα μπορούν να προγραμματιστούν στις κυψέλες EPROM χρησιμοποιώντας την ίδια διαδικασία προγραμματισμού υψηλής τάσης.

Καταλληλότητα EPROM

Επειδή τα EPROM μπορούν να διαγραφούν και να επαναπρογραμματιστούν πολλές φορές, είναι κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν περιστασιακές ενημερώσεις ή αναθεωρήσεις, όπως η αποθήκευση υλικολογισμικού και BIOS σε ηλεκτρονικές συσκευές.

Πώς λειτουργούν τα EEPROM και η μνήμη flash

Το EEPROM και η μνήμη flash λειτουργούν με παρόμοιες αρχές και χρησιμοποιούν τρανζίστορ αιωρούμενης πύλης για την αποθήκευση δεδομένων.

Τόσο η EEPROM όσο και η μνήμη flash παρέχουν μη πτητικές λύσεις αποθήκευσης και επομένως είναι κατάλληλες για εφαρμογές που απαιτούν συχνές ενημερώσεις ή αλλαγές δεδομένων, όπως αποθήκευση ρυθμίσεων συστήματος, υλικολογισμικού και δεδομένων χρήστη σε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές.

Προγραμματισμός τσιπ EEPROM

Στο EEPROM, τα δεδομένα αποθηκεύονται με φόρτιση ή εκφόρτιση των αιωρούμενων πυλών μεμονωμένων κυψελών μνήμης μέσω ηλεκτρικού προγραμματισμού.

Σε αντίθεση με το EPROM, το EEPROM δεν χρειάζεται να εκτεθεί σε υπεριώδη ακτινοβολία για να διαγραφεί. Αντίθετα, εφαρμόζεται ένα σήμα υψηλής τάσης για την επιλεκτική αφαίρεση του αποθηκευμένου φορτίου από τις αιωρούμενες πύλες, επιτρέποντας πολλαπλούς κύκλους εγγραφής-διαγραφής.

Προγραμματισμός μνήμης flash

Ομοίως, η μνήμη flash αποθηκεύει δεδομένα συλλαμβάνοντας ή απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια σε αιωρούμενες πύλες, αλλά λειτουργεί σε μεγαλύτερη κλίμακα, οργανώνοντας τα κύτταρα μνήμης σε μπλοκ και τομείς.

Οι μνήμες flash χρησιμοποιούν έναν μηχανισμό που ονομάζεται σήραγγα για να μετακινούν ηλεκτρόνια μέσα και έξω από τις αιωρούμενες πύλες κατά τον προγραμματισμό ή τη διαγραφή. Η μνήμη flash έχει σχεδιαστεί για διαγραφή μπλοκ και προγραμματισμό, καθιστώντας την πιο αποτελεσματική για μαζική αποθήκευση και ανάκτηση δεδομένων.

Δημιουργήσαμε αυτό το άρθρο σε συνδυασμό με την τεχνολογία AI και, στη συνέχεια, βεβαιωθήκαμε ότι ελέγχθηκε και επεξεργάστηκε από έναν επεξεργαστή HowStuffWorks.

Αρχικό άρθρο: Τι είναι η ROM; Πώς λειτουργεί η μνήμη μόνο για ανάγνωση στους υπολογιστές

Πνευματικά δικαιώματα © 2024 HowStuffWorks, ένα τμήμα της InfoSpace Holdings, LLC, μια εταιρεία System1