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Novgorod Université d'État eux. Ya le Sage

Essai

Sur le sujet « Périphériques de stockage en lecture seule. Principales caractéristiques, portée"

Complété par : Étudiant de 1ère année gr. 5261

Bronina Ksenia

Vérifié par : Arkhipova Gelirya Askhatovna

Veliki Novgorod, 2016

1. Le concept de stockage en lecture seule

1.1 Principales caractéristiques du ROM

1.2 Classement ROM

1.2.1 Par type d'exécution

1.2.2 Par types de puces ROM

1.2.3 Par la méthode de programmation des microcircuits (y écrivant un firmware)

2. Demande

3. Types historiques de ROM

Littérature

1. Le concept de stockage en lecture seule

La mémoire morte (ROM, ou ROM - Read Only Memory) est également construite à partir de modules (cassettes) installés sur la carte mère et permet de stocker des informations immuables : programmes de démarrage système opérateur, programmes de test de périphériques informatiques et certains pilotes de base du système d'entrée/sortie (BIOS), etc.

La mémoire en lecture seule comprend la mémoire en lecture seule, ROM (dans la littérature anglophone - Read Only Memory, ROM, qui se traduit littéralement par « mémoire en lecture seule »), ROM reprogrammable, PROM (dans la littérature anglophone - Programmable Read Only Mémoire, PROM) et mémoire flash ( mémoire flash). Le nom du ROM parle de lui-même. Les informations contenues dans la ROM sont écrites en usine par le fabricant de la puce mémoire et leur valeur ne peut pas être modifiée à l'avenir. La ROM stocke des informations critiques pour l'ordinateur, qui ne dépendent pas du choix du système d'exploitation. La ROM programmable diffère de la ROM conventionnelle en ce sens que les informations sur cette puce peuvent être effacées à l'aide de méthodes spéciales (par exemple, les rayons ultraviolets), après quoi l'utilisateur peut y réécrire les informations. Ces informations ne peuvent pas être supprimées avant la prochaine opération d’effacement.

La ROM comprend généralement des dispositifs de stockage permanents et « semi-permanents » non volatiles, à partir desquels les informations ne peuvent être lues que rapidement ; les informations sont écrites dans la ROM en dehors d'un PC dans le laboratoire ou avec un programmeur spécial et dans un ordinateur. Sur la base de la technologie d'enregistrement des informations, les types de ROM suivants peuvent être distingués :

§ microcircuits programmables uniquement au moment de la fabrication - ROM ou ROM classique ou masquée ;

§ microcircuits programmés une seule fois en laboratoire - ROM programmable (PROM), ou ROM programmable (PROM) ;

§ microcircuits programmés à plusieurs reprises - ROM reprogrammable ou PROM effaçable (EPROM). Parmi eux, il faut noter les puces EEPROM (Electrical Erasable PROM) reprogrammables électriquement, y compris la mémoire flash.

1.1 Principales caractéristiques du ROM

Les données dans la mémoire morte (ROM) sont stockées de manière permanente. Les données stockées de manière permanente sont dites non volatiles, ce qui signifie qu'elles sont conservées dans la ROM même lorsque l'alimentation est coupée. Une fois les données écrites dans la ROM, elles peuvent être lues par d'autres appareils, mais de nouvelles données ne peuvent pas être écrites dans la ROM.

La ROM est le plus souvent utilisée pour stocker ce qu’on appelle un « programme de surveillance ». Un programme de surveillance est un programme machine qui permet à l'utilisateur d'un système micro-informatique de visualiser et de modifier toutes les fonctions du système, y compris la mémoire. Une autre utilisation courante de la ROM consiste à stocker des tables de données fixes telles que fonctions mathématiques cela ne change jamais.

Numérique systèmes informatiques Il existe quatre types de ROM couramment utilisés : la ROM programmable par masque, la ROM programmable (EPROM), la ROM programmable effaçable (EPROM) et la ROM programmable électriquement (EPROM).

1.2 Classement ROM

1.2.1 Par type d'exécution

Le tableau de données est combiné avec le dispositif d'échantillonnage(appareil de lecture), dans ce cas, le tableau de données est souvent appelé « firmware » dans la conversation :

§ Puce ROM ;

§ L'une des ressources internes d'un micro-ordinateur monopuce (microcontrôleur), généralement FlashROM.

Le tableau de données existe indépendamment:

§ CD ;

§ carte perforée;

§ ruban de papier perforé ;

§ codes-barres ;

§ montage « 1 » et montage « 0 ».

1.2.2 Par types de puces ROM

Selon la technologie de fabrication du cristal :

§ R.O. M Anglais mémoire morte - la mémoire morte, masque ROM, est fabriquée selon la méthode d'usine. Il n'y a aucune possibilité de modifier les données enregistrées à l'avenir.

Figure 1. ROM de masque

§ PRO M Anglais mémoire morte programmable - ROM programmable, flashée une fois par l'utilisateur.

Figure 2. ROM programmable

§EPROM anglais. mémoire morte programmable effaçable - ROM reprogrammable/reprogrammable (PRPZU/RPZU)). Par exemple, le contenu de la puce K573RF1 a été effacé à l'aide d'une lampe ultraviolette. Pour permettre aux rayons ultraviolets de passer au cristal, une fenêtre en verre de quartz a été prévue dans le boîtier du microcircuit.

Figure 3. ROM flashable

§ EEPROM anglais. mémoire morte programmable effaçable électriquement - ROM reprogrammable effaçable électriquement). Ce type de mémoire peut être effacé et rempli de données plusieurs dizaines de milliers de fois. Utilisé dans disques SSD. L'un des types d'EEPROM est la mémoire flash.

Figure 4. ROM effaçable

§ La ROM sur les domaines magnétiques, par exemple K1602RTs5, disposait d'un dispositif d'échantillonnage complexe et stockait assez grand volume données sous forme de zones magnétisées du cristal, tout en n'ayant aucune pièce mobile (voir Mémoire de l'ordinateur). Un nombre illimité de cycles de réécriture a été fourni.

§ NVRAM, mémoire non volatile - la mémoire « non volatile » à proprement parler n'est pas de la ROM. Il s'agit d'une RAM de petit volume, structurellement combinée à une batterie. En URSS, ces appareils étaient souvent appelés « Dallas », du nom de l’entreprise qui les avait lancés sur le marché. En NVRAM ordinateurs modernes la batterie n'est plus structurellement connectée à la RAM et peut être remplacée.

Par type d'accès:

§ Avec accès parallèle (mode parallèle ou accès aléatoire) : une telle ROM est accessible dans le système dans l'espace d'adressage RAM. Par exemple, K573RF5 ;

§ Avec accès séquentiel : ces ROM sont souvent utilisées pour le chargement unique de constantes ou de firmware dans un processeur ou un FPGA, utilisé pour stocker les paramètres des chaînes de télévision, etc. Par exemple, 93С46, AT17LV512A.

1.2.3 Selon la méthode de programmation des microcircuits (y écrire un firmware)

§ ROMs non programmables ;

§ ROM programmées uniquement à l'aide d'un appareil spécial - un programmateur ROM (clignoté une fois et à plusieurs reprises). L'utilisation d'un programmateur est notamment nécessaire pour fournir des tensions non standards et relativement élevées (jusqu'à +/- 27 V) à des bornes spéciales.

§ ROM (re)programmables en circuit (ISP, programmation en système) - de tels microcircuits contiennent à l'intérieur un générateur de toutes les hautes tensions nécessaires et peuvent être reflashés sans programmeur et même sans dessoudage circuit imprimé, par programmation.

Monoscope de programmation de puce mémoire

2. Demande

DANS mémoire permanenteécrivent souvent un firmware de contrôle dispositif technique: LA TÉLÉ, téléphone portable, divers contrôleurs ou un ordinateur (BIOS ou OpenBoot sur les machines SPARC).

BootROM - firmware tel que s'il est écrit sur une puce ROM appropriée installée dans carte réseau, il devient alors possible de charger le système d'exploitation sur l'ordinateur depuis un hôte distant réseau local. Pour les ordinateurs intégrés cartes réseau BootROM peut être activé via le BIOS.

La ROM sur les ordinateurs compatibles IBM PC se trouve dans l'espace d'adressage de F600:0000 à FD00:0FFF.

3. Types historiques de ROM

Les périphériques de stockage en lecture seule ont commencé à trouver des applications technologiques bien avant l'avènement des ordinateurs et appareils électroniques. En particulier, l'un des premiers types de ROM était un rouleau à came, utilisé dans les orgues de Barbarie, boîtes à musique, sonnant l'horloge.

Avec le développement de la technologie électronique et des ordinateurs, le besoin de ROM à haute vitesse s'est fait sentir. À l'ère de l'électronique sous vide, les ROM étaient utilisées sur la base de potentielsoscopes, de monoscopes et de lampes à faisceau. Dans les ordinateurs basés sur des transistors, les matrices de fiches étaient largement utilisées comme ROM de petite capacité. S'il était nécessaire de stocker de grandes quantités de données (pour les ordinateurs de première génération - plusieurs dizaines de kilo-octets), des ROM basées sur des anneaux de ferrite étaient utilisées (elles ne doivent pas être confondues avec des types de RAM similaires). C'est de ces types de ROM que vient le terme « firmware » - l'état logique de la cellule était défini par le sens d'enroulement du fil entourant l'anneau. Puisqu'un fil fin devait être tiré à travers une chaîne d'anneaux de ferrite, des aiguilles métalliques semblables à des aiguilles à coudre étaient utilisées pour effectuer cette opération. Et l’opération consistant à remplir la ROM avec des informations elle-même rappelait le processus de couture.

Littérature

Ugryumov E. P. Circuits numériques BHV-Pétersbourg (2005) Chapitre 5.

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Les ordinateurs et tout appareil électronique sont des appareils complexes dont les principes de fonctionnement ne sont pas toujours clairs pour la plupart des gens ordinaires. Qu'est-ce que la ROM et pourquoi l'appareil est-il nécessaire ? La plupart des gens ne seront pas en mesure de répondre à cette question. Essayons de corriger ce malentendu.

Qu’est-ce que la ROM ?

Que sont-ils et où sont-ils utilisés ? Les périphériques de mémoire morte (ROM) sont des mémoires non volatiles. Technologiquement, ils sont réalisés sous forme de microcircuit. En même temps, nous avons appris quelle est l'abréviation ROM. Les appareils sont conçus pour stocker les informations saisies par l'utilisateur et programmes installés. Dans un périphérique de stockage permanent, vous pouvez trouver des documents, des mélodies, des images, c'est-à-dire tout ce qui doit être stocké pendant des mois, voire des années. Les volumes de mémoire, selon l'appareil utilisé, peuvent varier de plusieurs kilo-octets (sur les appareils les plus simples dotés d'une seule puce de silicium, par exemple les microcontrôleurs) à des téraoctets. Plus la capacité de la ROM est grande, plus il est possible de stocker d'objets. Le volume est directement proportionnel à la quantité de données. Si nous condensons la réponse à la question de savoir ce qu’est une ROM, nous devrions répondre : c’est quelque chose qui ne dépend pas d’une tension constante.

Disques durs comme principaux périphériques de stockage permanents

La question de savoir ce qu’est une ROM a déjà reçu une réponse. Maintenant, nous devrions parler de ce qu'ils sont. Les principaux périphériques de stockage permanents sont les disques durs. Ils sont en chacun ordinateur moderne. Ils sont utilisés en raison de leurs larges capacités de stockage d'informations. Mais en même temps, il existe un certain nombre de ROM qui utilisent des multiplexeurs, des chargeurs de démarrage et d'autres mécanismes électroniques similaires). Avec une étude détaillée, il faudra non seulement comprendre la signification de ROM. Le décodage d’autres termes est également nécessaire pour comprendre le sujet.

Extension et ajout de capacités ROM grâce aux technologies flash

Si utilisateur standard ce n'est pas suffisant, vous pouvez l'utiliser prolongation supplémentaire capacités de la ROM fournie dans le domaine du stockage de données. Cela se fait à travers technologies modernes, implémenté dans les cartes mémoire et les clés USB. Ils sont basés sur le principe de l'utilisation réutilisable. En d’autres termes, les données les concernant peuvent être effacées et écrites des dizaines ou des centaines de milliers de fois.

De quoi est constituée la mémoire morte ?

La ROM contient deux parties, appelées ROM-A (pour stocker les programmes) et ROM-E (pour émettre des programmes). La ROM de type A est une matrice de transformateur de diodes, qui est cousue à l'aide de fils d'adresse. Cette section de la ROM remplit la fonction principale. Le remplissage dépend du matériau avec lequel les ROM sont réalisées (bandes perforées et magnétiques, cartes perforées, disques magnétiques, fûts, pointes de ferrite, diélectriques et leur propriété d'accumuler des charges électrostatiques).

Structure schématique de la ROM

Cet objet électronique est représenté comme un appareil qui apparence ressemble à la connexion d'un certain nombre de cellules à un chiffre. La puce ROM, malgré sa complexité potentielle et ses capacités apparemment importantes, est de petite taille. Lors du stockage d'un certain bit, il est scellé au boîtier (lorsqu'un zéro est écrit) ou à la source d'alimentation (lorsqu'une unité est écrite). Pour augmenter la capacité des cellules mémoire des dispositifs de stockage permanents, des microcircuits peuvent être connectés en parallèle. C'est ce que font les fabricants pour obtenir un produit moderne, car une puce ROM performante leur permet d'être compétitifs sur le marché.

Volumes de mémoire lorsqu'ils sont utilisés dans diverses unités d'équipement

Les tailles de mémoire varient en fonction du type et de l'objectif de la ROM. donc en simple appareils ménagers comme machines à laver D'ACCORD ou des réfrigérateurs, vous pouvez avoir suffisamment de microcontrôleurs installés (avec leurs réserves de plusieurs dizaines de kilo-octets), et dans de rares cas, quelque chose de plus complexe est installé. Cela n'a aucun sens d'utiliser ici une grande quantité de ROM, car la quantité d'électronique est faible et l'équipement ne nécessite pas de calculs complexes. Pour téléviseurs modernes il faut quelque chose de plus parfait. Et le summum de la complexité est Ingénierie informatique comme les ordinateurs et les serveurs, dont les ROM contiennent au minimum plusieurs gigaoctets (pour ceux sortis il y a 15 ans) jusqu'à des dizaines et des centaines de téraoctets d'informations.

Masque ROM

Dans les cas où l'enregistrement est effectué à l'aide d'un processus de métallisation et qu'un masque est utilisé, un tel dispositif de mémoire morte est appelé masqué. Les adresses des cellules mémoire qu'elles contiennent sont fournies à 10 broches et une puce spécifique est sélectionnée à l'aide d'un signal CS spécial. La programmation de ce type de ROM est réalisée dans des usines, de sorte que la production en petits et moyens volumes n'est pas rentable et plutôt peu pratique. Mais lorsqu’ils sont produits en grande quantité, ils sont les moins chers parmi tous les dispositifs de stockage permanents, ce qui a assuré leur popularité.

Schématiquement, ils diffèrent de la masse générale en ce que dans la matrice mémoire les connexions conductrices sont remplacées par des cavaliers fusibles en silicium polycristallin. Au stade de la production, tous les cavaliers sont créés et l'ordinateur pense que les cavaliers logiques sont écrits partout. Mais lors de la programmation préparatoire, une tension accrue est appliquée, à l'aide de laquelle des unités logiques sont laissées. Lors de la soumission basse tension les cavaliers s'évaporent et l'ordinateur lit qu'il y a un zéro logique. Les dispositifs de mémoire morte programmables fonctionnent sur ce principe.

Périphériques de mémoire morte programmables

Les PROM se sont révélés suffisamment pratiques dans le processus de fabrication technologique pour pouvoir être utilisés dans une production à moyenne et petite échelle. Mais de tels appareils ont aussi leurs limites - par exemple, un programme ne peut être écrit qu'une seule fois (en raison du fait que les cavaliers s'évaporent une fois pour toutes). En raison de cette impossibilité de réutiliser un périphérique de stockage permanent, s’il est mal écrit, il doit être jeté. En conséquence, le coût de tous les équipements fabriqués augmente. En raison de l'imperfection du cycle de production, ce problème était très présent à l'esprit des développeurs de périphériques de mémoire. La sortie de cette situation a été le développement de la ROM, qui peut être reprogrammée plusieurs fois.

ROM effaçable aux UV ou électrique

Et de tels dispositifs étaient appelés « mémoire morte effaçable par ultraviolets ou électriquement ». Ils sont créés sur la base d'une matrice mémoire dans laquelle les cellules mémoire ont une structure particulière. Ainsi, chaque cellule est un transistor MOS dont la grille est en silicium polycristallin. Semblable à l’option précédente, non ? Mais la particularité de ces ROM est que le silicium est en outre entouré d'un diélectrique qui possède de merveilleuses propriétés isolantes - le dioxyde de silicium. Le principe de fonctionnement repose ici sur le contenu d'une charge inductive, qui peut être stockée pendant des décennies. Il y a des spécificités à l’effacement. Ainsi, un dispositif ROM ultraviolet nécessite une exposition aux rayons ultraviolets venant de l'extérieur (lampe ultraviolette, etc.). Bien évidemment, du point de vue de la simplicité, le fonctionnement des mémoires mortes effaçables électriquement est optimal, puisqu'il suffit de les activer par application d'une tension. Le principe de l'effacement électrique a été mis en œuvre avec succès dans les ROM telles que les lecteurs flash, ce qui est visible dans beaucoup.

Mais un tel circuit ROM, à l'exception de la construction des cellules, n'est structurellement pas différent d'un dispositif de mémoire morte masquée classique. Parfois, ces appareils sont également appelés reprogrammables. Mais avec tous les avantages, il existe également certaines limites à la vitesse d'effacement des informations : cette action prend généralement environ 10 à 30 minutes.

Malgré leur capacité de réécriture, les appareils reprogrammables ont des limites d’utilisation. Ainsi, les appareils électroniques à effacement ultraviolet peuvent survivre de 10 à 100 cycles de réécriture. L’influence destructrice des rayonnements devient alors si perceptible qu’ils cessent de fonctionner. Vous pouvez voir l'utilisation d'éléments tels que le stockage pour Programmes du BIOS, en vidéo et cartes son, pour des ports supplémentaires. Mais le principe optimal en matière de réécriture est le principe de l’effacement électrique. Ainsi, le nombre de réécritures dans les appareils ordinaires varie de 100 000 à 500 000 ! Il existe des périphériques ROM distincts qui peuvent faire plus, mais la plupart des utilisateurs n'en ont aucune utilité.

| Mémoire morte (ROM)

Puce Intel 1702 EPROM avec effacement UV
Mémoire morte (ROM)- mémoire non volatile, utilisée pour stocker un tableau de données immuables.

Types historiques de ROM

Les périphériques de stockage en lecture seule ont commencé à trouver des applications technologiques bien avant l’avènement des ordinateurs et des appareils électroniques. En particulier, l'un des premiers types de ROM était un rouleau à came, utilisé dans les orgues de Barbarie, les boîtes à musique et les horloges à sonnerie.

Avec le développement de la technologie électronique et des ordinateurs, le besoin de ROM à haute vitesse s'est fait sentir. À l'ère de l'électronique sous vide, les ROM étaient utilisées sur la base de potentielsoscopes, de monoscopes et de lampes à faisceau. Dans les ordinateurs basés sur des transistors, les matrices de fiches étaient largement utilisées comme ROM de petite capacité. S'il était nécessaire de stocker de grandes quantités de données (pour les ordinateurs de première génération - plusieurs dizaines de kilo-octets), des ROM basées sur des anneaux de ferrite étaient utilisées (elles ne doivent pas être confondues avec des types de RAM similaires). C'est de ces types de ROM que vient le terme « firmware » - l'état logique de la cellule était défini par le sens d'enroulement du fil entourant l'anneau. Puisqu'un fil fin devait être tiré à travers une chaîne d'anneaux de ferrite, des aiguilles métalliques semblables à des aiguilles à coudre étaient utilisées pour effectuer cette opération. Et l’opération consistant à remplir la ROM avec des informations elle-même rappelait le processus de couture.

Comment fonctionne la ROM ? Types modernes de ROM

Très souvent dans diverses applications nécessite le stockage d'informations qui ne changent pas pendant le fonctionnement de l'appareil. Il s'agit d'informations telles que des programmes dans les microcontrôleurs, des chargeurs de démarrage et du BIOS dans les ordinateurs, des tableaux de coefficients de filtre numérique dans les processeurs de signaux. Presque toujours, ces informations ne sont pas nécessaires en même temps, de sorte que les dispositifs les plus simples pour stocker des informations permanentes peuvent être construits sur des multiplexeurs. Le schéma d'un tel périphérique de stockage permanent est présenté dans la figure suivante

Circuit mémoire morte basé sur un multiplexeur
Dans ce circuit, un dispositif de mémoire morte comportant huit cellules à un seul bit est construit. Le stockage d'un bit spécifique dans une cellule à un chiffre se fait en soudant le fil à la source d'alimentation (en écrivant un un) ou en scellant le fil au boîtier (en écrivant un zéro). Sur schémas de circuits un tel dispositif est désigné comme indiqué sur la figure

Désignation d'un dispositif de stockage permanent sur les schémas électriques
Afin d'augmenter la capacité de la cellule mémoire ROM, ces microcircuits peuvent être connectés en parallèle (les sorties et informations enregistrées restent naturellement indépendantes). Schème connexion parallèle La ROM à un seul bit est illustrée dans la figure suivante

Circuit ROM multi-bits
Dans les vraies ROM, les informations sont enregistrées en utilisant dernière opération production de microcircuits - métallisation. La métallisation est réalisée à l'aide d'un masque, c'est pourquoi de telles ROM sont appelées masquer les ROM. Une autre différence entre les microcircuits réels et le modèle simplifié donné ci-dessus est l'utilisation d'un démultiplexeur en plus du multiplexeur. Cette solution permet de transformer une structure de stockage unidimensionnelle en une structure multidimensionnelle et ainsi de réduire considérablement le volume du circuit décodeur nécessaire au fonctionnement du circuit ROM. Cette situation est illustrée par la figure suivante :

Masquer le circuit de mémoire morte
Les ROM de masque sont représentées dans des schémas de circuit, comme indiqué sur la figure. Les adresses des cellules mémoire de cette puce sont fournies aux broches A0 ... A9. La puce est sélectionnée par le signal CS. En utilisant ce signal, vous pouvez augmenter le volume de la ROM (un exemple d'utilisation du signal CS est donné dans la discussion sur la RAM). Le microcircuit est lu à l'aide du signal RD.

La programmation de la ROM du masque est effectuée en usine chez le fabricant, ce qui est très gênant pour les petites et moyennes séries de production, sans parler de la phase de développement de l'appareil. Naturellement, pour une production à grande échelle, les ROM de masque sont le type de ROM le moins cher et sont donc largement utilisées à l'heure actuelle. Pour les petites et moyennes séries de production d'équipements radio, des microcircuits ont été développés qui peuvent être programmés en appareils spéciaux ah - les programmeurs. Dans ces puces, la connexion permanente des conducteurs dans la matrice mémoire est remplacée par des liens fusibles en silicium polycristallin. Lors de la fabrication d'un microcircuit, tous les cavaliers sont réalisés, ce qui équivaut à écrire des unités logiques sur toutes les cellules mémoire. Pendant le processus de programmation, une puissance accrue est fournie aux broches d'alimentation et aux sorties du microcircuit. Dans ce cas, si la tension d'alimentation (unité logique) est fournie à la sortie du microcircuit, aucun courant ne circulera à travers le cavalier et le cavalier restera intact. Si vous postulez à la sortie du microcircuit niveau faible tension (se connecter au corps), puis un courant circulera à travers le cavalier, ce qui fera évaporer ce cavalier et lorsque les informations seront ensuite lues à partir de cette cellule, un zéro logique sera lu.

De tels microcircuits sont appelés programmable ROM (PROM) et sont représentés sur les schémas de circuit comme indiqué sur la figure. A titre d'exemple, on peut citer les microcircuits 155PE3, 556PT4, 556PT8 et autres.

Désignation de la mémoire morte programmable sur les schémas de circuit
Les ROM programmables se sont révélées très pratiques pour la production à petite et moyenne échelle. Cependant, lors du développement appareils radio-électroniques Souvent, vous devez modifier le programme enregistré dans la ROM. Dans ce cas, l'EPROM ne peut pas être réutilisée, donc une fois la ROM écrite, s'il y a une erreur ou un programme intermédiaire, elle doit être jetée, ce qui augmente naturellement le coût de développement du matériel. Pour éliminer cet inconvénient, un autre type de ROM a été développé, pouvant être effacé et reprogrammé.

ROM effaçable aux UV est construit sur la base d'une matrice de stockage construite sur des cellules mémoire, organisation interne ce qui est illustré dans la figure suivante :

Cellule mémoire ROM effaçable aux UV et électriquement
La cellule est un transistor MOS dont la grille est en silicium polycristallin. Ensuite, lors du processus de fabrication du microcircuit, cette grille est oxydée et de ce fait elle sera entourée d'oxyde de silicium - un diélectrique doté d'excellentes propriétés isolantes. Dans la cellule décrite, avec la ROM complètement effacée, il n'y a aucune charge dans la grille flottante et donc le transistor ne conduit pas de courant. Lors de la programmation du microcircuit, la deuxième grille située au dessus de la grille flottante est alimentée en haute tension et des charges sont induites dans la grille flottante en raison de l'effet tunnel. Une fois la tension de programmation sur la grille flottante supprimée, la charge induite demeure et, par conséquent, le transistor reste conducteur. La charge sur un portail flottant peut être stockée pendant des décennies.

Le schéma structurel d'un périphérique de mémoire morte ne diffère pas de la ROM de masque décrite précédemment. La seule chose qui est utilisée à la place d'un cavalier est la cellule décrite ci-dessus. Dans les ROM reprogrammables, les informations précédemment enregistrées sont effacées à l’aide d’un rayonnement ultraviolet. Pour que cette lumière puisse passer librement vers le cristal semi-conducteur, une fenêtre en verre de quartz est intégrée au corps de la puce.

Lorsque le microcircuit est irradié, les propriétés isolantes de l'oxyde de silicium sont perdues et la charge accumulée de la grille flottante s'écoule dans le volume du semi-conducteur et le transistor de la cellule mémoire passe à l'état bloqué. Le temps d'effacement du microcircuit varie de 10 à 30 minutes.

Le nombre de cycles d'écriture-effacement des microcircuits varie de 10 à 100 fois, après quoi le microcircuit tombe en panne. Cela est dû à l'effet destructeur rayonnement ultraviolet. Un exemple de tels microcircuits sont les microcircuits de la série 573 production russe, microcircuits de la série 27cXXX de production étrangère. Ces puces stockent le plus souvent des programmes BIOS. ordinateurs universels. Les ROM reprogrammables sont représentées dans les schémas de circuit comme le montre la figure

Désignation d'un dispositif à mémoire morte reprogrammable sur les schémas électriques
Ainsi, les boîtiers avec une fenêtre à quartz sont très coûteux, ainsi que le petit nombre de cycles d'écriture-effacement, ce qui a conduit à rechercher des moyens d'effacer électriquement les informations de l'EPROM. De nombreuses difficultés ont été rencontrées tout au long de ce chemin, qui sont désormais pratiquement résolues. De nos jours, les microcircuits avec effacement électrique des informations sont assez répandus. En tant que cellule de stockage, ils utilisent les mêmes cellules que dans la ROM, mais elles sont effacées par le potentiel électrique, de sorte que le nombre de cycles d'écriture-effacement pour ces microcircuits atteint 1 000 000 de fois. Le temps d'effacement d'une cellule mémoire dans de tels microcircuits est réduit à 10 ms. Le circuit de contrôle de tels microcircuits s'est avéré complexe, c'est pourquoi deux directions pour le développement de ces microcircuits ont émergé :

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

Les PROM effaçables électriquement sont plus chères et plus petites, mais elles vous permettent de réécrire chaque cellule mémoire séparément. En conséquence, ces puces ont nombre maximum cycles d'écriture-effacement. Le domaine d'application de la ROM effaçable électriquement est le stockage de données qui ne doivent pas être effacées lorsque l'alimentation est coupée. De tels microcircuits comprennent microcircuits domestiques 573РР3, 558РР et microcircuits étrangers de la série 28cXX. Les ROM effaçables électriquement sont désignées sur les schémas comme indiqué sur la figure.

Désignation de la mémoire morte effaçable électriquement sur les schémas de circuit
DANS Dernièrement Il y a eu une tendance à réduire la taille de l'EEPROM en réduisant le nombre de pattes externes des microcircuits. Pour ce faire, l'adresse et les données sont transférées vers et depuis la puce via port série. Dans ce cas, deux types de ports série sont utilisés - le port SPI et le port I2C (microcircuits séries 93cXX et 24cXX, respectivement). La série étrangère 24cXX correspond à la série nationale de microcircuits 558PPX.

FLASH - Les ROM diffèrent des EEPROM en ce que l'effacement n'est pas effectué sur chaque cellule séparément, mais sur l'ensemble du microcircuit dans son ensemble ou sur un bloc de la matrice mémoire de ce microcircuit, comme cela a été fait dans l'EEPROM.

Lors de l'accès à un périphérique de stockage permanent, vous devez d'abord définir l'adresse de la cellule mémoire sur le bus d'adresse, puis effectuer une opération de lecture à partir de la puce. Ce chronogramme est représenté sur la figure

Désignation Mémoire flash sur les schémas de circuits
Les flèches sur la figure montrent l'ordre dans lequel les signaux de commande doivent être générés. Dans cette figure, RD est le signal de lecture, A est les signaux de sélection d'adresse de cellule (puisque les bits individuels sur le bus d'adresse peuvent recevoir différentes significations, puis les chemins de transition vers les états simple et zéro sont affichés), D est les informations de sortie lues à partir de la cellule ROM sélectionnée.

Mémoire morte (ROM) conçu pour le stockage permanent et non volatile des informations.

Par méthode d'enregistrement ROM classé comme suit :

1. une fois programmé par le masque chez le fabricant ;
2. une fois programmable par l'utilisateur à l'aide de dispositifs spéciaux appelés programmeurs - BAL DE PROMO ;
3. reprogrammable, ou reprogrammable ROM - RPZU.

Masquer les ROM

La programmation masquer les ROM se produit pendant le processus de fabrication du LSI. Habituellement sur une puce semi-conductrice, tout éléments de rangement (SE), puis à la finale opérations technologiquesÀ l'aide du photomasque de la couche de commutation, des connexions sont réalisées entre les lignes d'adresse et de données et l'élément de stockage lui-même. Ce modèle (masque) est réalisé selon les souhaits du client selon les fiches de commande. Faire défiler options possibles les bons de commande sont remis en conditions techniques sur IC ROM. Tel ROM sont réalisés à base de matrices de diodes, de transistors bipolaires ou MOS.

Masquer les ROM basées sur une matrice de diodes

Schéma d'un tel ROM montré sur la fig. 12.1. Ici lignes horizontales- celles d'adresse et les lignes verticales sont des lignes de données, dans ce cas les nombres de 8 bits en sont supprimés nombres binaires. Dans ce schéma, le GE est l'intersection conditionnelle de la ligne d'adresse et de la ligne de données. La ligne SE entière est sélectionnée lorsqu'un zéro logique est appliqué à la ligne d'adresse LA i c de la sortie correspondante du décodeur. Un 0 logique est écrit dans le GE sélectionné s'il y a une diode à l'intersection de la ligne D moi et LA moi, parce que dans ce cas, le circuit est fermé : + 5 V, diode, masse sur la ligne d'adresse. Oui, dans ce ROM lorsque l'adresse 11 2 est appliquée, un signal zéro actif apparaît sur la ligne d'adresse LA 3, il aura un niveau logique 0, sur le bus de données D 7 D 0 information apparaîtra 01100011 2 .

ROM de masque basée sur une matrice de transistors MOS

Un exemple du circuit de cette ROM est montré sur la Fig. 12.2. Les informations sont enregistrées en connectant ou non le transistor MOS aux points correspondants du LSI. Lors de la sélection d'une adresse spécifique sur la ligne d'adresse correspondante LA i un signal logique 1 actif apparaît, c'est-à-dire potentiel proche du potentiel de l'alimentation + 5 V. Ce 1 logique est appliqué aux grilles de tous les transistors de la rangée et les ouvre. Si le drain du transistor est métallisé, sur la ligne de données correspondante D i un potentiel de l'ordre de 0,2 0,3 V apparaît, c'est-à-dire niveau logique 0. Si le drain du transistor n'est pas métallisé, le circuit spécifié n'est pas réalisé, il n'y aura pas de chute de tension aux bornes de la résistance R i, c'est-à-dire à ce point D j'aurai un potentiel de +5 V, c'est à dire niveau logique 1. Par exemple, si dans celui illustré à la Fig. 12.2 ROM à l'adresse, soumettez le code 01 2, sur la ligne d'adresse LA 1 sera actif niveau 1, et sur le bus de données D 3 D 0 sera le code 0010 2 .

Masquer les ROM basées sur une matrice de transistors bipolaires

Exemple de schéma de ceci ROM montré sur la fig. 12.3. Des informations sont également enregistrées par métallisation ou non métallisation de la zone comprise entre la base et la ligne d'adresse. Pour sélectionner une ligne GE par ligne d'adresse LA i, on fournit le 1 logique. Lors de la métallisation, il est fourni à la base du transistor, il s'ouvre grâce à la différence de potentiel entre l'émetteur (masse) et la base (environ + 5 V). Cela ferme le circuit : + 5 V ; résistance R. je ; transistor ouvert, masse sur l'émetteur du transistor. À ce point D je dans ce cas, il y aura un potentiel correspondant à la chute de tension aux bornes du transistor ouvert - environ 0,4 V, c'est-à-dire 0 logique. Ainsi, un zéro est écrit dans le SE. Si la section entre la ligne d'adresse et la base du transistor n'est pas métallisée, le circuit électrique spécifié n'est pas réalisé, la tension chute aux bornes de la résistance R. je ne suis pas présent, donc sur la ligne de données correspondante D j'aurai un potentiel de +5 V, c'est à dire logique 1. Lors de l'application, par exemple, de l'adresse 00 2 dans celle illustrée à la Fig. 12.3 ROM Le code 10 2 apparaîtra sur la SD.

Exemples masquer les ROM sont montrés sur la Fig. 12.4, et dans le tableau. 12.1 – leurs paramètres.

Tableau 12.1. Paramètres de la ROM du masque

Désignation BIS	Technologie de fabrication	Capacité d'information, bit	Temps d'échantillonnage, ns
505PE3	pMOS	512x8	1500
K555PE4	TTLSH	2Kx8	800
K568PE1	nMOS	2Kx8	120
K596RE1	Durée de vie	8Kx8	350

ROM programmables

ROM programmables (BAL DE PROMO) sont les mêmes matrices de diodes ou de transistors que les ROM de masque, mais avec une conception différente du dispositif électronique. Élément de mémoire BAL DE PROMO montré sur la fig. 12.5. L'accès à celui-ci est assuré en appliquant un 0 logique à la ligne d'adresse LA je. L'écriture s'effectue à la suite du dépôt (fusion) de fusibles PV connectés en série avec des diodes et des émetteurs. transistors bipolaires, drains des transistors MOS. Le fusible PV est une petite zone de métallisation qui est détruite (fondue) lorsqu'elle est programmée avec des impulsions de courant de 50 à 100 microampères et une durée d'environ 2 millisecondes. Si l'insertion est enregistrée, alors un 0 logique est écrit dans l'EE, puisque le circuit entre l'alimentation et la masse est implémenté sur LA je via une diode (dans les matrices de transistors - via un transistor ouvert). Si l'insert est détruit, alors le circuit spécifié n'existe pas et un 1 logique est écrit dans le GE.

Tout appareil électronique est un appareil complexe dont le principe de fonctionnement n'est pas clair pour tout le monde. Qu’est-ce que la ROM et pourquoi est-elle nécessaire ? cet appareil? Aujourd’hui, la plupart des utilisateurs ne peuvent pas répondre à cette question. Essayons de remédier à cette situation.

Qu’est-ce que la ROM ?

Que sont les ROM et où peuvent-elles être utilisées ? Les périphériques de stockage en lecture seule sont ce qu'on appelle la mémoire non volatile. D'un point de vue purement technique, ces dispositifs sont réalisés sous forme de microcircuits. Dans le même temps, nous avons appris ce que signifie l'abréviation ROM. Ces puces sont conçues pour stocker les informations saisies par l'utilisateur, ainsi que les programmes installés. Dans ROM, vous pouvez tout trouver, des documents aux images. Les informations sur cette puce sont stockées pendant plusieurs mois, voire plusieurs années.

Selon le périphérique utilisé, la taille de la mémoire peut varier de plusieurs kilo-octets à très appareils simples, qui ne disposent que d'une seule puce de silicium, jusqu'à des téraoctets. Plus la capacité de stockage permanente est grande, plus elle peut stocker d’objets. Le volume de la puce est directement proportionnel à la quantité de données. Si nous essayons de répondre plus succinctement à la question de savoir ce qu'est la ROM, nous pouvons dire ce qui suit : c'est un stockage d'informations qui ne dépend pas d'une tension constante.

Usage disques durs comme ROM

Nous avons donc déjà répondu à la question de savoir ce qu'est la ROM. Parlons maintenant de ce que peuvent être les ROM. Le principal périphérique de stockage de tout ordinateur est le disque dur. Aujourd'hui, ils sont présents sur tous les ordinateurs. Cet objet utilisé en raison de ses larges capacités de stockage de données. Dans le même temps, il existe également un certain nombre de ROM qui utilisent des multiplexeurs dans leur appareil. Ce sont des microcontrôleurs spéciaux, des chargeurs de démarrage et d'autres mécanismes électroniques. Après un examen plus approfondi, vous devez non seulement comprendre la signification de l'abréviation ROM. Pour comprendre le sujet, vous devez déchiffrer d'autres termes.

Ajout et extension des capacités ROM grâce à l'utilisation des technologies flash

Si l'utilisateur ne dispose pas d'une capacité de mémoire standard suffisante, vous pouvez essayer de profiter des capacités étendues de stockage d'informations fournies par la ROM. Cela se fait grâce à l'utilisation de technologies modernes, implémentées dans les clés USB et les cartes mémoire. Ces technologies reposent sur le principe de l’utilisation réutilisable. Pour faire simple, les informations présentes sur ces supports peuvent être effacées et réenregistrées. Une opération similaire peut être réalisée des dizaines, voire des centaines de milliers de fois.

De quoi est composée la ROM ?

La ROM se compose de deux parties, désignées ROM-A et ROM-E. ROM-A est utilisé pour stocker des programmes et ROM-E est utilisé pour émettre des programmes. La ROM de type A est une matrice de transformateur de diodes, qui est flashée à l'aide de fils d'adresse. Cette section La ROM remplit la fonction principale. Le remplissage dépendra du matériau utilisé dans la fabrication du ROM. A cet effet, des bandes magnétiques, des disques magnétiques, des cartes perforées, des tambours, des pointes de ferrite, des diélectriques avec leur propriété d'accumuler des charges électrostatiques peuvent être utilisés.

ROM : structure schématique

Cet objet électronique est généralement représenté comme un dispositif qui ressemble à la connexion d'un certain nombre de cellules à un seul bit. Malgré sa complexité potentielle, la puce ROM est de très petite taille. Lors du stockage d'un certain bit d'information, il est scellé au boîtier (enregistrement d'un zéro) ou à la source d'alimentation (enregistrement d'un un). Pour augmenter la capacité des cellules mémoire, les circuits des dispositifs de stockage permanents peuvent être connectés en parallèle. C'est exactement ce que font les fabricants pour obtenir produit moderne. Après tout, lorsque vous utilisez des ROM avec un niveau élevé caractéristiques techniques l'appareil sera compétitif sur le marché.

Quantité de mémoire utilisée dans différentes unités technologie

La quantité de mémoire peut dépendre du type et de l'objectif de la ROM. Dans les appareils électroménagers simples comme les réfrigérateurs ou les machines à laver, les microcontrôleurs installés seront tout à fait suffisants. Quelque chose de plus complexe est installé dans de rares cas. Il ne sert à rien d’utiliser plus de ROM ici. La quantité d’électronique est assez faible. De plus, la technologie n’est pas nécessaire pour effectuer des calculs complexes. Les téléviseurs modernes peuvent nécessiter quelque chose de plus complexe. Le summum de la complexité des circuits ROM réside dans le matériel informatique tel que les serveurs et Ordinateur personnel. Dans cette technique, les ROM contiennent de plusieurs gigaoctets à des centaines de téraoctets d'informations.

Masque ROM

Si l'enregistrement est effectué lorsque l'enregistrement est effectué à l'aide du processus de métallisation et qu'un masque est utilisé, alors une telle ROM sera appelée ROM de masque. Dans ceux-ci, les adresses des cellules mémoire sont fournies à dix broches. Une puce spécifique est sélectionnée à l'aide d'un signal CS spécial. Les ROM de ce type sont programmées dans les usines. Par conséquent, leur production en volumes moyens et petits est peu pratique et peu rentable. Cependant, dans une production à grande échelle, ces appareils seront les moins chers des ROM.

C'est ce qui l'a rendu populaire de ce genre dispositifs. Du point de vue de la conception du circuit, ces ROM diffèrent de la masse générale en ce que les connexions dans la matrice mémoire sont remplacées par des cavaliers fusibles en silicium polycristallin. Au stade de la production, tous les cavaliers sont créés. L'ordinateur croit que les logiques sont écrites partout. Cependant, lors de la préprogrammation, une tension accrue est appliquée.

En l'utilisant, des unités logiques sont laissées. Les cavaliers s'évaporent lorsque de basses tensions sont appliquées. L'ordinateur croit qu'un zéro logique y est écrit. Le même principe est utilisé dans les dispositifs de mémoire morte programmables. Les ROM ou PROM programmables se sont révélées très pratiques du point de vue de la fabrication technologique. Ils peuvent être utilisés aussi bien dans la production à moyenne que petite échelle. Cependant, ces appareils ont aussi leurs limites. Vous ne pouvez enregistrer un programme qu'une seule fois, après quoi les cavaliers disparaissent définitivement.

En raison de l'impossibilité de réutiliser la ROM. Si vous faites une erreur, vous devez le jeter. En conséquence, le coût de tous les équipements fabriqués augmente. En raison d'imperfections dans le cycle de production. Ce problème a occupé l'esprit des développeurs pendant assez longtemps. Pour sortir de cette situation, il a été décidé de développer une ROM pouvant être programmée plusieurs fois.

ROM effaçable électriquement ou aux ultraviolets

De tels dispositifs sont créés sur la base d'une matrice mémoire dans laquelle les cellules mémoire ont une structure particulière. Chaque cellule est ici un transistor MOS dont la grille est en silicium polycristallin. Rappelle un peu l'option précédente. La particularité de ces ROM est que le silicium dans ce cas est en outre entouré d'un diélectrique qui possède des propriétés isolantes. Le dioxyde de silicium est utilisé comme diélectrique.

Ici, le principe de fonctionnement est basé sur le contenu de la charge inductive. Il peut être stocké pendant des décennies. Il y a quelques problèmes avec l'effacement ici. Par exemple, un dispositif ROM ultraviolet nécessite une exposition aux rayons UV de l'extérieur, par exemple à partir d'une lampe ultraviolette. Bien entendu, du point de vue de la facilité d’utilisation, la conception de la ROM à effacement électrique sera la meilleure option. Dans ce cas, pour l’activer, il suffit d’appliquer une tension. Ce principe d'effacement électrique a été mis en œuvre avec succès dans des appareils tels que les clés USB. Cependant, un tel circuit ROM n'est structurellement pas différent d'une ROM de masque classique à l'exception de la structure cellulaire.

De tels appareils sont parfois aussi appelés reprogrammables. Cependant, malgré tous les avantages des appareils de ce type, il existe certaines limites à la vitesse d'effacement des informations. En règle générale, cette opération prend entre 10 et 30 minutes. Malgré leur capacité de réécriture, les appareils reprogrammables ont des limites d’utilisation. Les composants électroniques effaçables aux UV peuvent survivre à 10 à 100 cycles d'écriture. Après cela, l'influence destructrice du rayonnement ultraviolet deviendra si perceptible que l'appareil cessera de fonctionner.

De tels éléments peuvent être utilisés pour stocker des programmes BIOS dans des cartes vidéo et son pour des ports supplémentaires. Concernant la possibilité de réécriture, le principe de l'effacement électrique sera optimal. Le nombre de réécritures dans de tels appareils varie de 100 à 500 000. Bien sûr, vous pouvez trouver des appareils capables de faire plus, mais utilisateurs ordinaires de telles possibilités surnaturelles sont absolument inutiles.