Alleen-lezen geheugen

het eenvoudigste type vastestof ROM is zo oud als de halfgeleidertechnologie zelf. Combinationele logische poorten kunnen handmatig worden samengevoegd om n-bit-adresinvoer toe te wijzen op willekeurige waarden van M-bit-gegevensuitvoer (een opzoektabel). Met de uitvinding van de geïntegreerde schakeling kwam masker ROM., Mask ROM bestaat uit een raster van woordlijnen (de address input) en bit lijnen (de data output), selectief samengevoegd met transistor switches, en kan een willekeurige lookup tabel met een regelmatige fysieke lay-out en voorspelbare propagatie vertraging vertegenwoordigen.

in mask ROM wordt de data fysiek gecodeerd in het circuit, dus het kan alleen worden geprogrammeerd tijdens de fabricage. Dit leidt tot een aantal ernstige nadelen:

1. Het is alleen economisch om maskerrom in grote hoeveelheden te kopen, aangezien gebruikers een contract moeten sluiten met een gieterij om een aangepast ontwerp te produceren.,
2. De doorlooptijd tussen het voltooien van het ontwerp van een masker ROM en het ontvangen van het eindproduct is lang, om dezelfde reden.
3. Mask ROM is onpraktisch voor R&D werk omdat ontwerpers vaak de inhoud van het geheugen moeten wijzigen wanneer ze een ontwerp verfijnen.
4. als een product wordt geleverd met een defecte mask ROM, is de enige manier om het te repareren het product terug te roepen en de ROM fysiek te vervangen in elke eenheid die wordt verzonden.de volgende ontwikkelingen hebben deze tekortkomingen verholpen., Programmable read-only memory (PROM), uitgevonden door Wen Tsing Chow in 1956, stelde gebruikers in staat om de inhoud precies één keer te programmeren door de structuur fysiek te veranderen met behulp van hoogspanningspulsen. Dit aangepakt problemen 1 en 2 hierboven, omdat een bedrijf kan gewoon een grote partij van verse PROM chips bestellen en programmeren met de gewenste inhoud op het gemak van de ontwerpers”.,de komst van de Metal–oxide–semiconductor field-effect transistor (MOSFET), uitgevonden in Bell Labs in 1959, maakte het praktisch gebruik mogelijk van metal–oxide–semiconductor (MOS) transistors als geheugencel-opslagelementen in het halfgeleidergeheugen, een functie die voorheen werd bediend door magnetische kernen in het computergeheugen. In 1967 stelden Dawon Kahng en Simon Sze van Bell Labs voor dat de drijvende poort van een mos halfgeleider apparaat gebruikt kon worden voor de cel van een herprogrammeerbare ROM, wat leidde tot Dov Frohman van Intel die in 1971 erasable programmable read-only memory (EPROM) uitvond., De 1971 uitvinding van EPROM lost probleem 3 hoofdzakelijk op, aangezien EPROM (in tegenstelling tot PROM) herhaaldelijk aan zijn ongeprogrammeerde staat door blootstelling aan sterk ultraviolet licht kan worden teruggezet.

   Electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), ontwikkeld door Yasuo Tarui, Yutaka Hayashi en Kiyoko Naga in het elektrotechnisch laboratorium in 1972, heeft een lange weg afgelegd om Probleem 4 op te lossen, omdat een EEPROM op zijn plaats kan worden geprogrammeerd als het bevattende apparaat een middel biedt om de programma-inhoud van een externe bron te ontvangen (bijvoorbeeld een personal computer via een seriële kabel)., Flash-geheugen, uitgevonden door Fujio Masuoka bij Toshiba in de vroege jaren 1980 en gecommercialiseerd in de late jaren 1980, is een vorm van EEPROM die zeer efficiënt gebruik van chip gebied maakt en kan worden gewist en herprogrammeerd duizenden keren zonder schade. Het maakt wissen en programmeren van slechts een specifiek deel van het apparaat, in plaats van het hele apparaat. Dit kan op hoge snelheid, vandaar de naam “flash”.

   al deze technologieën verbeterden de flexibiliteit van ROM, maar tegen een aanzienlijke kostprijs per chip, zodat mask ROM in grote hoeveelheden jarenlang een economische keuze zou blijven., (De dalende kosten van herprogrammeerbare apparaten hadden de markt voor mask ROM in het jaar 2000 bijna geëlimineerd.) Herschrijfbare technologieën waren bedoeld als vervanging voor mask ROM.

   de meest recente ontwikkeling is NAND flash, ook uitgevonden in Toshiba. De ontwerpers braken expliciet van de praktijk uit het verleden en stelden duidelijk dat ” het doel van NAND flash is om harde schijven te vervangen,” in plaats van het traditionele gebruik van ROM als een vorm van niet-vluchtige primaire opslag., Vanaf 2007, NAND heeft dit doel gedeeltelijk bereikt door het aanbieden van doorvoer vergelijkbaar met harde schijven, hogere tolerantie van fysieke schok, extreme miniaturisatie (in de vorm van USB flash drives en kleine microSD-geheugenkaarten, bijvoorbeeld), en veel lager energieverbruik.,

   gebruik voor het opslaan van programma ‘ s edit

   elke opgeslagen programmacomputer kan een vorm van niet-vluchtige opslag gebruiken (dat wil zeggen opslag die zijn gegevens bewaart wanneer de stroom wordt verwijderd) om het initiële programma op te slaan dat wordt uitgevoerd wanneer de computer wordt ingeschakeld of op een andere manier met de uitvoering begint (een proces dat bekend staat als bootstrapping, vaak afgekort tot “booting” of “booting up”). Op dezelfde manier heeft elke niet-triviale computer een vorm van veranderlijk geheugen nodig om veranderingen in zijn toestand op te nemen tijdens het uitvoeren.,

   vormen van alleen-lezen geheugen werden gebruikt als niet-vluchtige opslag voor programma ‘ s in de meeste vroeg opgeslagen programma computers, zoals ENIAC na 1948. (Tot dan was het niet een opgeslagen-programma computer als elk programma moest handmatig worden aangesloten op de machine, die dagen tot weken kon duren.) Alleen-lezen geheugen was eenvoudiger te implementeren omdat het alleen een mechanisme nodig had om opgeslagen waarden te lezen, en niet om ze op hun plaats te veranderen, en dus kon worden geïmplementeerd met zeer ruwe elektromechanische apparaten (zie historische voorbeelden hieronder)., Met de komst van geïntegreerde schakelingen in de jaren zestig werden zowel ROM als zijn veranderlijke tegenhanger statisch RAM geïmplementeerd als arrays van transistors in siliciumchips; een ROM-geheugencel kon echter worden geïmplementeerd met minder transistors dan een SRAM-geheugencel, omdat de laatste een vergrendeling (bestaande uit 5-20 transistors) nodig heeft om de inhoud te behouden, terwijl een ROM-cel zou kunnen bestaan uit de afwezigheid (logisch 0) of aanwezigheid (logisch 1) van een transistor die een bitlijn met een woordlijn verbindt. Als gevolg hiervan zou ROM vele jaren tegen lagere kosten per bit kunnen worden geïmplementeerd dan RAM.,

   De meeste thuiscomputers van de jaren tachtig hadden een basisinterpreter of besturingssysteem in ROM opgeslagen omdat andere vormen van niet-vluchtige opslag, zoals magnetische diskdrives, te duur waren. Bijvoorbeeld, de Commodore 64 bevatte 64 KB RAM en 20 KB ROM bevatte een BASIC interpreter en de “KERNAL” van zijn besturingssysteem., Later thuis of op kantoor computers zoals de IBM PC XT bevatten vaak magnetische diskdrives en grotere hoeveelheden RAM, waardoor ze hun besturingssystemen van schijf in RAM konden laden, met slechts een minimale hardware initialisatie kern en bootloader die in ROM (bekend als de BIOS in IBM-compatibele computers) achterbleven. Deze regeling zorgde voor een complexer en eenvoudig te upgraden besturingssysteem.,

   in moderne pc ‘ s wordt “ROM” gebruikt om de basic bootstrapping firmware voor de processor op te slaan, evenals de verschillende firmware die nodig is voor intern beheer van zelfstandige apparaten zoals grafische kaarten, Harde schijven, solid state drives, optische schijven, TFT-schermen, enz. in het systeem. Tegenwoordig worden veel van deze” read-only ” – geheugens – vooral de BIOS/UEFI-vaak vervangen door EEPROM-of flashgeheugen (zie hieronder), om herprogrammering ter plaatse mogelijk te maken indien er behoefte is aan een firmware-upgrade., Eenvoudige en volwassen subsystemen (zoals het toetsenbord of sommige communicatiecontrollers in de geïntegreerde schakelingen op het hoofdbord, bijvoorbeeld) kunnen echter gebruik maken van mask ROM of OTP (eenmalig programmeerbaar).

   ROM en opvolger technologieën zoals flash komen voor in embedded systemen. Deze zijn in alles van industriële robots tot huishoudelijke apparaten en consumentenelektronica (MP3-spelers, settopboxen, enz.) die allemaal zijn ontworpen voor specifieke functies, maar zijn gebaseerd op microprocessoren voor algemeen gebruik., Met software meestal strak gekoppeld aan hardware, programma veranderingen zijn zelden nodig in dergelijke apparaten (die meestal ontbreken harde schijven om redenen van kosten, grootte, of stroomverbruik). Vanaf 2008 gebruiken de meeste producten Flash in plaats van mask ROM, en veel bieden een aantal middelen voor het verbinden met een PC Voor firmware-updates; bijvoorbeeld, een digitale audio-speler kan worden bijgewerkt om een nieuw bestandsformaat te ondersteunen., Sommige hobbyisten hebben gebruik gemaakt van deze flexibiliteit om consumentenproducten te herprogrammeren voor nieuwe doeleinden; bijvoorbeeld, de iPodLinux en OpenWrt projecten hebben gebruikers in staat gesteld om full-featured Linux distributies draaien op hun MP3-spelers en draadloze routers, respectievelijk.

   ROM is ook nuttig voor binaire opslag van cryptografische gegevens, omdat het deze moeilijk maakt om te vervangen, wat wenselijk kan zijn om de informatiebeveiliging te verbeteren.,

   gebruik voor het opslaan van dataEdit

   aangezien ROM (tenminste in de vorm van een hard-wired mask) niet kan worden gewijzigd, is het alleen geschikt voor het opslaan van gegevens die naar verwachting niet aangepast hoeven te worden gedurende de levensduur van het apparaat. Daartoe is ROM in veel computers gebruikt om opzoektabellen op te slaan voor de evaluatie van wiskundige en logische functies (een drijvende-komma-eenheid kan bijvoorbeeld de sinusfunctie tabelleren om een snellere berekening mogelijk te maken). Dit was vooral effectief wanneer CPU ‘ s waren traag en ROM was goedkoop in vergelijking met RAM.,

   met name de weergaveadapters van vroege personal computers opgeslagen tabellen met bitmap lettertypekarakters in ROM. Dit betekende meestal dat het lettertype van de tekstweergave niet interactief kon worden gewijzigd. Dit was het geval voor zowel de CGA-als MDA-adapters die beschikbaar zijn met de IBM PC XT.

   het gebruik van ROM om zulke kleine hoeveelheden gegevens op te slaan is bijna volledig verdwenen in moderne computers voor algemeen gebruik. NAND Flash heeft echter een nieuwe rol als medium voor massaopslag of secundaire opslag van bestanden overgenomen.

   ---