Memoria di sola lettura

Il tipo più semplice di ROM a stato solido è vecchio quanto la tecnologia dei semiconduttori stessa. Le porte logiche combinatorie possono essere unite manualmente per mappare l’input dell’indirizzo n-bit su valori arbitrari dell’output dei dati m-bit (una tabella di ricerca). Con l’invenzione del circuito integrato è venuto maschera ROM., Mask ROM è costituito da una griglia di linee di parola (l’ingresso indirizzo) e linee di bit (l’uscita dei dati), selettivamente uniti insieme con interruttori a transistor, e può rappresentare una tabella di ricerca arbitraria con un layout fisico regolare e prevedibile ritardo di propagazione.

In mask ROM, i dati sono fisicamente codificati nel circuito, quindi possono essere programmati solo durante la fabbricazione. Ciò porta a una serie di gravi svantaggi:

1. È economico acquistare mask ROM in grandi quantità, poiché gli utenti devono contrarre con una fonderia per produrre un design personalizzato.,
2. Il tempo di consegna tra il completamento della progettazione di una ROM maschera e la ricezione del prodotto finito è lungo, per lo stesso motivo.
3. Mask ROM non è pratico per R&D lavoro poiché i progettisti spesso hanno bisogno di modificare il contenuto della memoria mentre perfezionano un progetto.
4. Se un prodotto viene spedito con maschera ROM difettosa, l’unico modo per risolvere il problema è quello di richiamare il prodotto e fisicamente sostituire la ROM in ogni unità spedita.

I successivi sviluppi hanno posto rimedio a queste carenze., La memoria programmabile di sola lettura (PROM), inventata da Wen Tsing Chow nel 1956, permetteva agli utenti di programmare il suo contenuto esattamente una volta alterando fisicamente la sua struttura con l’applicazione di impulsi ad alta tensione. Questo ha affrontato i problemi 1 e 2 di cui sopra, dal momento che una società può semplicemente ordinare un grande lotto di chip PROM freschi e programmarli con i contenuti desiderati a convenienza dei suoi progettisti.,

L’avvento del MOSFET (Metal–oxide–semiconductor Field-effect transistor), inventato ai Bell Labs nel 1959, ha permesso l’uso pratico dei transistor metal–oxide–semiconductor (MOS) come elementi di memoria nella memoria dei semiconduttori, una funzione precedentemente servita da nuclei magnetici nella memoria del computer. Nel 1967, Dawon Kahng e Simon Sze dei Bell Labs proposero che il floating gate di un dispositivo a semiconduttore MOS potesse essere utilizzato per la cella di una ROM riprogrammabile, il che portò Dov Frohman di Intel a inventare la memoria di sola lettura programmabile cancellabile (EPROM) nel 1971., L’invenzione 1971 di EPROM essenzialmente risolto problema 3, dal momento che EPROM (a differenza di PROM) può essere ripetutamente ripristinato al suo stato non programmato da esposizione a forte luce ultravioletta.

Electrically erasable programmable read-only memory (memoria (EEPROM), sviluppato da Yasuo Tarui, Yutaka Hayashi e Kiyoko Naga in Elettrotecnica Laboratorio nel 1972, è andato un lungo cammino per risolvere il problema 4, dal momento che una EEPROM può essere programmato in luogo, se il dispositivo contenente fornisce un mezzo per ricevere i contenuti del programma da una fonte esterna (ad esempio, un personal computer tramite un cavo seriale)., La memoria flash, inventata da Fujio Masuoka a Toshiba nei primi anni 1980 e commercializzata alla fine degli anni 1980, è una forma di EEPROM che fa un uso molto efficiente dell’area del chip e può essere cancellata e riprogrammata migliaia di volte senza danni. Consente la cancellazione e la programmazione solo di una parte specifica del dispositivo, anziché dell’intero dispositivo. Questo può essere fatto ad alta velocità, da qui il nome “flash”.

Tutte queste tecnologie hanno migliorato la flessibilità della ROM, ma ad un costo significativo-per-chip, in modo che in grandi quantità ROM maschera rimarrebbe una scelta economica per molti anni., (Diminuendo il costo dei dispositivi riprogrammabili aveva quasi eliminato il mercato per mask ROM entro l’anno 2000.) Le tecnologie riscrivibili sono state concepite come sostituzioni per mask ROM.

Lo sviluppo più recente è NAND flash, inventato anche a Toshiba. I suoi progettisti hanno esplicitamente rotto dalla pratica passata, affermando chiaramente che” lo scopo di NAND flash è quello di sostituire i dischi rigidi”, piuttosto che l’uso tradizionale della ROM come una forma di archiviazione primaria non volatile., A partire dal 2007, NAND ha parzialmente raggiunto questo obiettivo offrendo un throughput paragonabile ai dischi rigidi, una maggiore tolleranza agli shock fisici, una miniaturizzazione estrema (sotto forma di unità flash USB e piccole schede di memoria microSD, ad esempio) e un consumo energetico molto più basso.,

Uso per la memorizzazione dei programmimodifica

Ogni computer con programma memorizzato può utilizzare una forma di archiviazione non volatile (ovvero, archiviazione che conserva i propri dati quando viene rimossa l’alimentazione) per memorizzare il programma iniziale che viene eseguito quando il computer è acceso o inizia altrimenti l’esecuzione (un processo noto come bootstrap, spesso abbreviato in “avvio” o “avvio”). Allo stesso modo, ogni computer non banale ha bisogno di una qualche forma di memoria mutabile per registrare i cambiamenti nel suo stato mentre viene eseguito.,

Forme di memoria di sola lettura sono state impiegate come memoria non volatile per i programmi nella maggior parte dei primi computer a programma memorizzato, come ENIAC dopo il 1948. (Fino ad allora non era un computer con programma memorizzato in quanto ogni programma doveva essere collegato manualmente alla macchina, il che potrebbe richiedere giorni o settimane.) La memoria di sola lettura era più semplice da implementare poiché necessitava solo di un meccanismo per leggere i valori memorizzati e non per modificarli sul posto, e quindi poteva essere implementata con dispositivi elettromeccanici molto grezzi (vedi esempi storici sotto)., Con l’avvento dei circuiti integrati nel 1960, entrambi ROM e la sua mutevole statici RAM sono state implementate come array di transistor in un chip di silicio; tuttavia, una ROM cella di memoria potrebbe essere implementata utilizzando un minor numero di transistor di una cella di memoria SRAM, dato che quest’ultimo ha bisogno di un dispositivo di chiusura (che comprende 5-20 transistor) per mantenere il suo contenuto, mentre una ROM cella potrebbe consistere di assenza (0 logico) o presenza (1 logico) di un transistor collegamento di un po ‘ di linea di una parola di linea. Di conseguenza, la ROM potrebbe essere implementata a un costo per bit inferiore rispetto alla RAM per molti anni.,

La maggior parte dei computer domestici degli anni 1980 memorizzava un interprete di BASE o un sistema operativo in ROM poiché altre forme di archiviazione non volatile come le unità disco magnetiche erano troppo costose. Ad esempio, il Commodore 64 includeva 64 KB di RAM e 20 KB di ROM contenevano un interprete BASIC e il “KERNAL” del suo sistema operativo., Più tardi computer di casa o in ufficio, come l’IBM PC included spesso inclusi dischi magnetici, e grandi quantità di RAM, permettendo loro di caricare i loro sistemi operativi da disco in RAM, con solo un nucleo di inizializzazione hardware minimo e bootloader rimanendo in ROM (noto come il BIOS nei computer IBM compatibili). Questa disposizione ha permesso un sistema operativo più complesso e facilmente aggiornabile.,

Nei PC moderni, “ROM” viene utilizzato per memorizzare il firmware di bootstrap di base per il processore, nonché i vari firmware necessari per controllare internamente dispositivi autonomi come schede grafiche, unità disco rigido, unità a stato solido, unità disco ottico, schermi TFT, ecc., nel sistema. Oggi, molte di queste memorie “di sola lettura” – in particolare il BIOS/UEFI-sono spesso sostituite con EEPROM o memoria Flash (vedi sotto), per consentire la riprogrammazione sul posto in caso di necessità di un aggiornamento del firmware., Tuttavia, sottosistemi semplici e maturi (come la tastiera o alcuni controller di comunicazione nei circuiti integrati sulla scheda principale, ad esempio) possono impiegare mask ROM o OTP (programmabili una tantum).

ROM e tecnologie successive come flash sono prevalenti nei sistemi embedded. Questi sono in tutto, dai robot industriali agli elettrodomestici e all’elettronica di consumo (lettori MP3, set-top box, ecc.) tutti progettati per funzioni specifiche, ma basati su microprocessori generici., Con il software solitamente strettamente accoppiato all’hardware, le modifiche al programma sono raramente necessarie in tali dispositivi (che in genere mancano di dischi rigidi per motivi di costo, dimensioni o consumo energetico). A partire dal 2008, la maggior parte dei prodotti utilizza Flash piuttosto che mask ROM, e molti forniscono alcuni mezzi per la connessione a un PC per gli aggiornamenti del firmware; ad esempio, un lettore audio digitale potrebbe essere aggiornato per supportare un nuovo formato di file., Alcuni hobbisti hanno approfittato di questa flessibilità per riprogrammare i prodotti di consumo per nuovi scopi; ad esempio, i progetti iPodLinux e OpenWrt hanno permesso agli utenti di eseguire distribuzioni Linux complete sui loro lettori MP3 e router wireless, rispettivamente.

ROM è utile anche per la memorizzazione binaria di dati crittografici, in quanto li rende difficili da sostituire, che può essere auspicabile al fine di migliorare la sicurezza delle informazioni.,

Utilizzare per la memorizzazione di dataEdit

Poiché la ROM (almeno in forma di maschera cablata) non può essere modificata, è adatta solo per la memorizzazione di dati che non è prevista la necessità di modifiche per la vita del dispositivo. A tal fine, la ROM è stata utilizzata in molti computer per memorizzare tabelle di ricerca per la valutazione di funzioni matematiche e logiche (ad esempio, un’unità in virgola mobile potrebbe tabulare la funzione seno per facilitare il calcolo più veloce). Ciò era particolarmente efficace quando le CPU erano lente e la ROM era economica rispetto alla RAM.,

In particolare, le schede video dei primi personal computer memorizzavano tabelle di caratteri bitmap in ROM. Questo di solito significava che il carattere di visualizzazione del testo non poteva essere modificato in modo interattivo. Questo è stato il caso sia per gli adattatori CGA e MDA disponibili con il PC IBM XT.

L’uso della ROM per memorizzare tali piccole quantità di dati è scomparso quasi completamente nei moderni computer general-purpose. Tuttavia, NAND Flash ha assunto un nuovo ruolo come mezzo per l’archiviazione di massa o l’archiviazione secondaria dei file.