Memoria de sólo lectura (ROM) - memoria no volátil, utilizada para almacenar una serie de datos inmutables.

Las memorias permanentes están diseñadas para almacenar información que permanece sin cambios durante todo el funcionamiento del dispositivo. Esta información no desaparece cuando se retira la tensión de alimentación.

Por lo tanto, en la ROM solo es posible el modo de lectura de información, y la lectura no va acompañada de su destrucción.

La clase ROM no es homogénea y, como se señaló anteriormente, se puede dividir en varias subclases independientes. Sin embargo, todas estas subclases utilizan el mismo principio de presentación de información. La información en la ROM se representa en forma de presencia o ausencia de una conexión entre la dirección (A) y los buses de datos. En este sentido, el EZE de la ROM es similar al EZE de la RAM dinámica, en el que el condensador de memoria Cn está en cortocircuito o excluido del circuito.

2. Cronología histórica del desarrollo de ROM. Tecnologías ROM basadas en el principio de grabación/reescritura de su contenido: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flashROM. Proporcionar características de estas tecnologías y dibujos que muestren la estructura de las células.

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 Figura 1.

Figura 1. Un 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 2.

Figura 2. 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 Figura 3.

Figura 3. Diagrama de circuito de 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:

Figura 4. Esquema de un dispositivo de memoria de sólo lectura enmascarado.

Las ROM de máscara se representan en diagramas de circuito como se muestra en la Figura 5. Las direcciones de las celdas de memoria en 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.

Figura 5. Designación de un dispositivo de memoria de solo lectura enmascarado en los diagramas de circuito.

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 aplica 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 6. Como ejemplo, podemos nombrar los microcircuitos 155PE3, 556RT4, 556RT8 y otros.

Figura 6. Designación de memoria programable de solo 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 de 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:

Figura 7. 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 flasheables se representan en diagramas de circuitos como se muestra en la Figura 8.

Figura 8. 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:

2. ROM FLASH

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 se designan en los diagramas como se muestra en la Figura 9.

Figura 9. Designación de un dispositivo de memoria de solo lectura borrable eléctricamente en los diagramas 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.

Figura 10. Designación de memoria FLASH en diagramas de circuitos.

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 11.

Figura 11. Diagrama de tiempos para leer información de la ROM.

En la Figura 11, las flechas 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 rutas de transición a los estados uno y cero), D es la información de salida leída. desde la celda ROM seleccionada.

· ROM- (Inglés) memoria de sólo lectura, memoria de solo lectura), máscara ROM, se fabrica mediante el método de fábrica. No hay posibilidad de cambiar los datos registrados en el futuro.

· PASEO- (Inglés) Memoria de sólo lectura programable, programable ROM (PASEO)) - ROM, una vez “flasheado” por el usuario.

· EPROM- (Inglés) memoria de sólo lectura programable y borrable, reprogramable/reprogramable ROM (EPROM/RPZU)). Por ejemplo, el contenido del chip K537RF1 se borró con una lámpara ultravioleta. Para permitir el paso de los rayos ultravioleta al cristal, se preparó una ventana con vidrio de cuarzo en la carcasa del microcircuito.

· EEPROM- (Inglés) Eléctricamente programable y borrable memoria de sólo lectura, borrable eléctricamente, reprogramable ROM). Este tipo de memoria se puede borrar y rellenar con datos varias decenas de miles de veces. Utilizado en unidades de estado sólido. Un tipo de EEPROM es memoria flash(Inglés) memoria flash).

· flashROM - (inglés) memoria flash de solo lectura) es un tipo de tecnología de memoria semiconductora eléctricamente reprogramable (EEPROM). La misma palabra se utiliza en circuitos electrónicos para designar soluciones tecnológicamente completas para dispositivos de almacenamiento permanente en forma de microcircuitos basados ​​en esta tecnología de semiconductores. En la vida cotidiana, esta frase se asigna a una amplia clase de dispositivos de almacenamiento de información de estado sólido.

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, 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 eléctrica o UV

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 versión 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.

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). La ROM 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 un chip específico se selecciona 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

Las PROM resultaron ser lo suficientemente convenientes en el proceso de fabricación tecnológica como para poder utilizarlas 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 y 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.

En los microprocesadores y otros sistemas automáticos digitales, se necesita memoria que sirva como fuente de información que permanezca sin cambios, incluso cuando se corta la energía (listas de constantes de tabla, programas permanentes, microprogramas y subrutinas). En tales casos, se utilizan módulos de memoria en los que es imposible cambiar la información registrada mediante las hembras que utilizan este módulo del sistema. Estos módulos se denominan memorias de sólo lectura (ROM). Por lo tanto, la ROM es un dispositivo de memoria de solo lectura, cuyo contenido no puede ser reemplazado por el microprocesador durante la ejecución de un programa de trabajo y se retiene cuando se desconecta la alimentación del sistema. En el proceso de procesamiento de información, la ROM es una memoria que opera solo en modo lectura.

El uso de ROM permite conseguir una mayor densidad de empaquetado de información simplificando los elementos de almacenamiento.

La ROM como dispositivo de memoria en general puede funcionar en uno de dos modos: lectura o programación. Programar una ROM es el proceso de escribir información en ella (a diferencia de la comprensión generalmente aceptada de programación como el proceso de componer un programa).

Cabe señalar que el objetivo suele ser garantizar que la programación no requiera líneas externas nuevas además de las utilizadas en el módulo ROM cuando se opera en modo lectura.

La programabilidad de este tipo de memoria implica la existencia de varios elementos conmutados, con la ayuda de los cuales se puede instalar o quitar un "puente" que conecta la línea de muestreo de un elemento de memoria o celda (fila) con la línea de lectura de información ( línea de bits). La conmutación está determinada por la información que debe almacenar la ROM, y la implementación específica de los "puentes" y el método de programación dependen del tipo de ROM.

Según el método de programación, las ROM de semiconductores fabricadas se dividen en dos tipos: MPOM: ROM enmascaradas, en las que se ingresa (programa) información durante el proceso de fabricación mediante el método enmascarado; se crean sobre la base de transistores de efecto de campo o bipolares;

Las EEPROM son ROM programables eléctricamente en las que se puede introducir información eléctricamente, es decir, permiten programar o reprogramar (reprogramación, reprogramación) utilizando señales eléctricas en un modo especial. También se denominan ROM programables por el usuario, ya que, a diferencia de las ROM de máscara, permiten al usuario escribir la información necesaria; En este tipo de ROM, el estado de los puentes se puede configurar después de fabricar el dispositivo, ya sea creando o destruyendo la conexión.

Según la frecuencia de programación, la EEPROM se puede dividir en ROM con programación única (PROM) (debido a cambios irreversibles en su estructura) y ROM con múltiples cambios (reprogramación) de información (RPM).

Las ROM eléctricamente programables (tanto PROM como RPOM) se han convertido en componentes integrales de MPAS. Sistemas de control de procesos y otros sistemas que requieran modificaciones frecuentes de programas. El programa de procesamiento de información se introduce en ellos eléctricamente y puede almacenarse allí durante bastante tiempo, independientemente de la presencia o ausencia de energía.

Según el principio de registro de información, las PROM se pueden dividir en dos grupos:

con eslabones fusibles quemados; con ruptura de la unión en el semiconductor y la ROM, en tres:

con la formación de una carga eléctrica en el dieléctrico de dos capas de la estructura MNOS;

con inyección de avalancha de carga eléctrica en el área de la puerta flotante de la estructura MOS (LIGZ MOS):

con un cambio en la conductividad del material vítreo. El borrado de información en el RPOM se realiza de dos formas; abrasión eléctrica y exposición a rayos ultravioleta (UV).

Las ROM de máscara se programan en una de las últimas etapas tecnológicas de su producción. Los elementos de conmutación son simplemente espacios, algunos de los cuales se puentean en la etapa de metalización del circuito. Esto se hace utilizando máscaras de plantilla fotográfica, que especifican la forma exacta de las áreas de metalización y se fabrican bajo pedido para cada contenido ROM específico. La máscara es bastante cara, pero con la ayuda de una máscara se pueden programar cualquier número de módulos de memoria. Por lo tanto, las ROM programables con máscara son económicamente viables para una producción de gran volumen.

El principio de funcionamiento de la PROM se basa en procesos físicos que permiten cambiar irreversiblemente la resistencia eléctrica de una sección del circuito. Hay dos tipos de elementos de memoria programables (SE) de una sola vez: resistencia y diodo.

El bit de información almacenado en un EE tipo resistencia está determinado por la presencia o ausencia de un enlace fusible. En el estado de fabricación, el elemento electrónico almacena 1 (la resistencia del puente es baja) y después de quemar el puente fusible - 0. Las películas delgadas de nicrom o silicio semicristalino se usan ampliamente como puentes fusibles (la resistencia del puente es de unos 10 ohmios).

Para operar en modo de programación, es necesario prever medios para quemar puentes de forma selectiva. Por lo general, se utiliza una fuente externa adicional de mayor voltaje de suministro. A través del puente pasa un pulso de corriente (con una densidad de aproximadamente ), como resultado de lo cual se destruye irreversiblemente.

El funcionamiento de un EC tipo diodo se basa en fenómenos irreversibles que ocurren durante la ruptura de una unión polarizada inversa. En el estado inicial, el elemento de tierra de tipo diodo almacena 0 (su resistencia inversa es muy alta). Al programar, se aplica al diodo un voltaje de bloqueo de un nivel elevado, bajo cuya influencia se rompe la transición, es decir, se produce un cortocircuito, que corresponde a escribir uno lógico.

Las ROM flasheables se pueden programar, borrar y reprogramar con relativa rapidez (en un período de tiempo limitado). Utilizan elementos de conmutación que se pueden configurar en un estado de forma grupal (es decir, todos a la vez) y en otro estado de forma selectiva. La reprogramación de dichas ROM se reduce primero a una configuración grupal de todos los "puentes" en un estado, lo que equivale a borrar la información previamente registrada y la posterior configuración selectiva (alternativa) de los "puentes" requeridos a otro estado.

Las ROM reprogramables generalmente se basan en los principios de conservación de carga en un dieléctrico: en una estructura MNOS (metal-nitruro de silicio-óxido de silicio-semiconductor), que es un transistor MOS en el que la puerta (metal) está separada del sustrato de silicio por un dieléctrico que consta de dos capas; en una estructura MOS utilizando el efecto de inyección de avalancha de carga eléctrica en la región de una puerta flotante (aislada) (MOS FLI).

Otra dirección para la creación de EPROM, que actualmente se considera más prometedora, se basa en cambios reversibles en la estructura física del material; en particular, se utiliza la propiedad de conmutación de umbral de los semiconductores amorfos.

Los RPOM basados ​​​​en tecnología MNOS tienen las siguientes ventajas: un gran número permitido de ciclos de reprogramación; borrado eléctrico. Las desventajas incluyen: tiempo limitado de almacenamiento de información (en el estado apagado no más de 2 a 10 mil horas, en modo de lectura continua - 200 - 500 horas): alta amplitud y duración de los pulsos de reprogramación (25-36 V, 5-100 ms), tiempo de lectura limitado.

La tecnología LIPS MOS se caracteriza por las siguientes ventajas: mayor velocidad (hasta 0,1 μs); gran capacidad de información (hasta 65-128 K bits); Almacenamiento a largo plazo de información en estado apagado y encendido (hasta 10 años). Las desventajas son: número limitado de ciclos de reprogramación (10-100) y el uso de radiación UV al borrar.

La estructura de un RPOM LSI de este tipo, por ejemplo K573RF13 (K573RF1) contiene: una matriz de almacenamiento; registro; decodificador de direcciones; amplificadores de sentido. Estructura de memoria (organización de la unidad) 1024 x 8. Tiempo de muestreo 900 ns. La información se borra mediante irradiación ultravioleta del cristal del microcircuito a través de una ventana en la tapa de la carcasa. El número de ciclos de reprogramación es de aproximadamente 100. Los RPOM son capaces de mantener la carga cuando se corta la energía durante 2-3 mil horas.

Las EEPROM borrables eléctricamente tienen una serie de ventajas operativas, especialmente importantes para sistemas experimentales:

facilidad para programar bloques de memoria como parte de sistemas; posibilidad de cambio de contenido remoto; número prácticamente ilimitado de ciclos de reescritura; tiempo de almacenamiento de información suficiente para la mayoría de las tareas experimentales (3-10 mil horas).

El desarrollo de ambos tipos de EPROM (borrable eléctricamente y borrable por UV) conduce en última instancia a circuitos. Tener las ventajas tanto del primero como del segundo.

Perspectivas de desarrollo y aplicación de EP ROM. Un análisis de trabajos nacionales y extranjeros en el campo de la MT muestra que la importancia de varios tipos de memoria en la creación de MPAS está aumentando cada vez más. En el futuro, la arquitectura de la base informática y de información del MPAS se podrá representar como un subsistema de memoria, que se considerará como un subsistema central (y principal). y una serie de otros subsistemas.

Las ROM le permiten implementar completamente las ideas principales subyacentes a la MT:

posibilidad de almacenar programas de procesamiento de información en

entorno físico compacto y fiable: en un cristal de silicio;

universalidad y flexibilidad del sistema, la capacidad de modificar rápida y fácilmente este programa tantas veces como sea necesario durante el desarrollo y depuración del sistema, la capacidad de reconstruir completamente el sistema para resolver un nuevo problema sin cambiar el hardware, únicamente cambiando la información almacenada en la memoria;

almacenamiento de programas no volátil, característico de todas las ROM, capacidad de utilizar el MP como módulo extraíble incorporado en varias unidades, mecanismos, dispositivos, sistemas, etc.

Especialmente eficaz es el uso de ROM programables en la etapa de depuración del software MPS. La depuración y optimización de un programa generalmente requiere varias docenas de ejecuciones en el sistema, y ​​cada ejecución requiere escribir una nueva versión del programa en la ROM. La presencia de una ROM, que se puede reprogramar rápidamente mediante señales de dirección estándar, simplifica enormemente el procedimiento de depuración y optimización de programas. Por tanto, los sistemas de depuración MPS y los denominados kits prototipo deben incluir EGSHZU. Después de completar todas las etapas de depuración del software, al ensamblar sistemas de muestra industriales, estas ROM pueden verse como ROM estándar más compactas y económicas. programable por método de máscara durante la fabricación. Estas ROM proporcionan pines, niveles de señal y voltajes de suministro idénticos a las EEPROM.

En otro enfoque, las EEPROM se pueden utilizar en la etapa de producción piloto cuando se producen lotes pequeños. Este enfoque puede resultar más rentable, ya que la programación de máscaras de ROM requiere mucho tiempo y dinero, lo que sólo da sus frutos en la producción a gran escala.

Las EEPROM también son prometedoras en áreas donde se requiere monitoreo remoto de MPS instalados en lugares inaccesibles o peligrosos para los humanos, por ejemplo, en reactores nucleares, en las profundidades del mar y en el espacio. Las señales de reprogramación pueden transmitirse mediante equipos de radio estándar a grandes distancias.

Es EEPROM la que permitirá incorporar físicamente cualidades de los sistemas de información como la adaptabilidad, la capacidad de aprender, reciclarse y autoaprender.

Se abren grandes oportunidades para crear herramientas de automatización flexibles mediante el uso de EEPROM en matrices lógicas programables (PLM). Anteriormente, los PLM se programaban en la etapa de fabricación para implementar una función lógica determinada.

Las ROM se utilizarán cada vez más para almacenar sistemas operativos. Sin un rápido progreso en el desarrollo y aplicación de diversos tipos de memoria permanente, no se pueden crear medios de procesamiento y gestión de información verdaderamente confiables, compactos y económicos.

La variedad de requisitos para las EEPROM LSI y el interés cada vez mayor en estos dispositivos han llevado al desarrollo de elementos y circuitos caracterizados por una amplia variedad de principios físicos, tecnologías de fabricación y características técnicas. Esto plantea ciertos desafíos para los desarrolladores de MPAS a la hora de buscar soluciones óptimas: deben conocer bien esta variedad de dispositivos de memoria.

La programación de la EEPROM incluye la formación de direcciones, el registro de pulsos y el seguimiento de la información registrada. El objeto de programación puede ser un LSI separado, un grupo de LSI programados simultáneamente, un bloque de memoria que consta de un cierto número de LSI.

Dependiendo de la necesidad y viabilidad económica, la programación EEPROM puede automatizarse en distintos grados y realizarse en instalaciones de mayor o menor complejidad.

Los programadores EEPROM se clasifican según:

grado de universalidad en relación con varios tipos de LSI EEPROM;

productividad: el número de LSI programables simultáneamente;

método de control del proceso de programación (programadores manuales, semiautomáticos y automáticos);

integridad funcional (se hace una distinción entre programadores independientes y aquellos que operan bajo el control de una minicomputadora o microcomputadora que no forma parte del programador);

diseño (el programador se puede fabricar en forma de un dispositivo separado, una placa de programación incluida en la computadora o una unidad de programación en una placa de memoria).

El programador manual más simple contiene interruptores de palanca para marcar direcciones y datos, generadores de códigos de direcciones, control y grabación de señales. Un dispositivo de este tipo es muy sencillo de operar y puede fabricarse en cualquier laboratorio, pero su productividad es extremadamente baja, por lo que es adecuado para procesar LSI de baja capacidad de información y en lotes pequeños. El proceso de programación es lento, poco fiable y tedioso para el operador. En programadores manuales más complejos, es posible mostrar la dirección y los datos en código binario, decimal o hexadecimal, así como controlar el contenido de la EEPROM.

Matriz lógica programable (PLA). Es una matriz de puertas que se puede programar en forma de varias combinaciones de puertas que implementan las funciones lógicas O y Y a partir de ella se pueden construir circuitos lógicos combinacionales complejos. Los PLM se diferencian de las ROM sólo en su estructura y están disponibles en forma de dispositivos programables con máscara y dispositivos programables por el usuario.

Sobre la base de dicha matriz, se puede organizar una matriz conjuntiva que implementa las funciones AND y una matriz disyuntiva que implementa las funciones OR.

La implementación de funciones más complejas es posible combinando ambas matrices. Cuando se conecta a un decodificador PLM, el circuito resultante puede realizar las funciones de una ROM.

Es ventajoso utilizar esta combinación cuando se construyen dispositivos de memoria de pequeña capacidad, en los que la capacidad de la ROM no se utiliza por completo y, por lo tanto, el coste de la ROM no está justificado.

PLM también se puede utilizar como un esquema de control fijo, lo que permite aumentar significativamente el rendimiento de todo el sistema. Esto se explica por el hecho de que el PLM es un circuito combinacional de alta velocidad.

El PLM se fabrica en forma de circuito integrado de paquete único.

ROM, PPZU, PLM se pueden utilizar de forma eficaz al crear MPS. implementar métodos tabulares y algorítmicos tabulares de procesamiento de información. El uso de procesadores de mesa parece muy prometedor al crear "expansores funcionales" especializados sobre una base de elementos en serie: LSI RAM, ROM, EPROM y PLM.

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 el estado de la matriz de memoria una vez eléctricamente 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.