TechCodeview

ROM, czyli pamięć tylko do odczytu, to urządzenie pamięci lub nośnik pamięci, w którym trwale przechowuje się informacje. Jest to także podstawowa jednostka pamięci komputera, wraz z pamięcią o dostępie swobodnym (RAM). Nazywa się ją pamięcią tylko do odczytu, ponieważ możemy tylko czytać zapisane w niej programy i dane, ale nie możemy na niej pisać. Ogranicza się do odczytywania słów, które są trwale zapisane w urządzeniu.

Producent pamięci ROM wprowadza programy do pamięci ROM w momencie jej produkcji. Po tym terminie zawartość pamięci ROM nie może zostać zmieniona, co oznacza, że ​​nie można jej później przeprogramować, przepisać ani usunąć. Istnieje jednak kilka typów pamięci ROM, w których można modyfikować dane.

ROM zawiera specjalne wewnętrzne bezpieczniki elektroniczne, które można zaprogramować dla określonego schematu połączeń (informacji). Informacje binarne przechowywane w chipie są określane przez projektanta, a następnie osadzane w urządzeniu w momencie produkcji, aby utworzyć wymagany wzór połączeń wzajemnych (informacje). Gdy wzór (informacja) zostanie ustalony, pozostaje on w urządzeniu nawet po wyłączeniu zasilania. Jest to zatem pamięć nieulotna, ponieważ przechowuje informacje nawet po wyłączeniu zasilania lub wyłączeniu komputera.

Informacje są dodawane do pamięci RAM w postaci bitów w procesie znanym jako programowanie pamięci ROM, ponieważ bity są przechowywane w konfiguracji sprzętowej urządzenia. Zatem ROM jest programowalnym urządzeniem logicznym (PLD).

Prostym przykładem pamięci ROM jest kaseta używana w konsolach do gier wideo, która umożliwia uruchamianie w systemie wielu gier. Dane przechowywane trwale na komputerach osobistych i innych urządzeniach elektronicznych, takich jak smartfony, tablety, telewizory, prąd przemienny itp., są również przykładem pamięci ROM.

Na przykład po uruchomieniu komputera ekran nie pojawia się natychmiast. Pojawienie się komunikatu zajmuje trochę czasu, ponieważ w pamięci ROM znajdują się instrukcje uruchamiania, które są wymagane do uruchomienia komputera podczas procesu uruchamiania. Zadaniem procesu uruchamiania jest uruchomienie komputera. Ładuje system operacyjny do pamięci głównej (RAM) zainstalowanej w komputerze. Program BIOS, który jest również obecny w pamięci komputera (ROM), jest wykorzystywany przez mikroprocesor komputera do uruchamiania komputera podczas procesu uruchamiania. Umożliwia otwarcie komputera i połączenie komputera z systemem operacyjnym.

Pamięć ROM służy również do przechowywania oprogramowania układowego, czyli oprogramowania, które pozostaje dołączone do sprzętu lub zaprogramowane na urządzeniu sprzętowym, takim jak klawiatura, dysk twardy, karta graficzna itp. Jest przechowywane w pamięci flash ROM urządzenia sprzętowego. Zawiera instrukcje dla urządzenia dotyczące komunikacji i interakcji z innymi urządzeniami.

Schemat blokowy ROMu:

Blok pamięci ROM ma „n” linii wejściowych i „m” linii wyjściowych. Każda kombinacja bitów zmiennych wejściowych nazywana jest adresem. Każda kombinacja bitów wychodząca przez linie wyjściowe nazywana jest słowem. Liczba bitów na słowo jest równa liczbie linii wyjściowych, m.

Adres liczby binarnej odnosi się do jednego z adresów n zmiennych. Zatem liczba możliwych adresów z n zmiennymi wejściowymi wynosi 2n. Słowo wyjściowe ma unikalny adres, a ponieważ w pamięci ROM znajduje się 2n różnych adresów, w pamięci ROM znajduje się 2n oddzielnych słów. Liczba słów na liniach wyjściowych w danym momencie zależy od wartości adresu zastosowanej do linii wejściowych.

Wewnętrzna struktura pamięci ROM:

Struktura wewnętrzna składa się z dwóch podstawowych elementów: dekodera i bramek OR. Dekoder to obwód, który dekoduje zakodowaną postać (np. kod dziesiętny kodowany binarnie, BCD) do postaci dziesiętnej. Zatem dane wejściowe są w postaci binarnej, a dane wyjściowe są ich dziesiętnymi odpowiednikami. Wszystkie bramki OR obecne w pamięci ROM będą miały wyjścia dekodera. Weźmy przykład ROMu 64 x 4. Strukturę pokazano na poniższym obrazku.

Ta pamięć tylko do odczytu składa się z 64 słów po 4 bity każde. Zatem byłyby cztery linie wyjściowe i jedno z 64 słów dostępnych w liniach wyjściowych jest określane na podstawie sześciu linii wejściowych, ponieważ mamy tylko sześć wejść, ponieważ w tej pamięci ROM mamy 26 = 64, więc możemy określić 64 adresy lub Mintermy. Dla każdego wprowadzonego adresu istnieje unikalne wybrane słowo. Na przykład, jeśli adres wejściowy to 000000, wybrane zostanie słowo o numerze 0 i zastosowane do linii wyjściowych. Jeśli adres wejściowy to 111111, wybierane jest słowo nr 63 i stosowane do linii wyjściowych.

Cechy ROMu:

ROM (pamięć tylko do odczytu) ma kilka różnych cech, dzięki którym nadaje się do różnych zastosowań. Przyjrzyjmy się niektórym kluczowym funkcjom ROM w prostym języku.

Pamięć nieulotna:ROM to nieulotny typ pamięci; dzięki temu zachowuje swoje dane nawet po wyłączeniu zasilania. Dzięki temu nadaje się do przechowywania trwałych instrukcji i danych, ponieważ gwarantuje, że zapisane informacje pozostaną nienaruszone i będzie można uzyskać do nich dostęp w razie potrzeby.Charakter tylko do odczytu:Pamięć tylko do odczytu, czyli ROM, jak sama nazwa wskazuje, uniemożliwia łatwą modyfikację lub usunięcie danych. Cecha ta zapewnia stabilność i zapobiega przypadkowym zmianom, zapewniając integralność i wiarygodność przechowywanych informacji.Stałe składowanie:ROM umożliwia trwałe przechowywanie danych i instrukcji. Dane raz zaprogramowane w pamięci ROM podczas produkcji pozostają niezmienne i nie można ich zmienić bez fizycznej wymiany układu ROM. Trwałość ta gwarantuje spójność i stabilność przechowywanych informacji.Przechowywanie oprogramowania:ROM jest powszechnie używany do przechowywania oprogramowania sprzętowego zawierającego niezbędne instrukcje dotyczące obsługi urządzeń elektronicznych. Nieulotny charakter pamięci ROM i jej charakter tylko do odczytu gwarantuje, że oprogramowanie sprzętowe pozostanie niezmienione, zapewniając niezawodną i spójną funkcjonalność urządzenia.Uruchamianie i inicjalizacja:ROM odgrywa kluczową rolę w procesach uruchamiania i inicjalizacji systemów elektronicznych. Oprogramowanie sprzętowe przechowywane w pamięci ROM zawiera początkowe instrukcje wymagane do uruchomienia systemu, załadowania systemu operacyjnego i zainicjowania komponentów sprzętowych. Zapewnia to płynną i kontrolowaną sekwencję uruchamiania urządzenia.Ochrona danych:ROM zapewnia nieodłączne bezpieczeństwo danych. Ponieważ danych przechowywanych w pamięci ROM nie można modyfikować ani usuwać, chroni ona przed nieupoważnionymi zmianami lub manipulacją. Ta funkcja zwiększa bezpieczeństwo i autentyczność przechowywanych informacji, dzięki czemu pamięć ROM nadaje się do przechowywania krytycznych instrukcji i wrażliwych danych.Natychmiastowy dostęp do odczytu:ROM zapewnia natychmiastowy dostęp do odczytu przechowywanych instrukcji i danych. Dostęp do informacji można uzyskać bezpośrednio, bez czasochłonnego ładowania, co umożliwia szybkie wyszukanie i wykonanie niezbędnych instrukcji.Zgodność:ROM jest kompatybilny z różnymi systemami i architekturami, umożliwiając bezproblemową integrację z różnymi urządzeniami i systemami elektronicznymi. Ta kompatybilność gwarantuje, że pamięć ROM może być wykorzystywana w różnych aplikacjach.Niezawodność:Ze względu na swój charakter tylko do odczytu, ROM oferuje wysoką niezawodność. Dane przechowywane w pamięci ROM nie są podatne na przypadkowe modyfikacje lub utratę, zapewniając spójne i przewidywalne działanie w czasie. Taka niezawodność ma kluczowe znaczenie w przypadku ważnych systemów, w których stabilność i integralność danych mają ogromne znaczenie.Opłacalność:ROM jest ogólnie bardziej opłacalny niż inne typy pamięci, co czyni go ekonomicznym wyborem dla wielu zastosowań. Koszty produkcji są tańsze, ponieważ procedury produkcyjne stosowane do produkcji pamięci ROM są dobrze ugruntowane.

Rodzaje ROMów:

1) Zamaskowana pamięć tylko do odczytu (MROM):

Jest to najstarszy typ pamięci tylko do odczytu (ROM). Stało się przestarzałe, więc nie jest używane nigdzie w dzisiejszym świecie. Jest to sprzętowe urządzenie pamięci, w którym przechowywane są programy i instrukcje w momencie produkcji przez producenta. Jest więc programowany w procesie produkcyjnym i nie można go później modyfikować, przeprogramowywać ani usuwać.

Chipy MROM zbudowane są z układów scalonych. Chipy przesyłają prąd określoną ścieżką wejścia-wyjścia, określoną przez położenie bezpieczników pomiędzy rzędami i kolumnami chipa. Prąd musi przepływać ścieżką zabezpieczoną bezpiecznikiem, więc może powrócić tylko przez wyjście wybrane przez producenta. Dzięki temu przepisanie i jakakolwiek inna modyfikacja w tej pamięci nie jest niemożliwa.

2) Programowalna pamięć tylko do odczytu (PROM):

PROM to pusta wersja ROMu. Jest produkowana jako pusta pamięć i programowana po wyprodukowaniu. Można powiedzieć, że w momencie produkcji jest on pusty. Można go kupić, a następnie zaprogramować jednorazowo za pomocą specjalnego narzędzia zwanego programatorem.

W chipie prąd przepływa wszystkimi możliwymi ścieżkami. Programista może wybrać jedną konkretną ścieżkę dla prądu, spalając niepotrzebne bezpieczniki i przesyłając przez nie wysokie napięcie. Użytkownik ma możliwość zaprogramowania go lub dodania danych i instrukcji zgodnie ze swoimi wymaganiami. Z tego powodu jest również nazywany pamięcią ROM programowaną przez użytkownika, ponieważ użytkownik może ją zaprogramować.

Aby zapisać dane na chipie PROM; używane jest urządzenie zwane programatorem PROM lub nagrywarką PROM. Proces lub programowanie pamięci PROM jest znane jako nagrywanie pamięci PROM. Raz zaprogramowanych danych nie można później modyfikować, dlatego nazywa się je również urządzeniem programowalnym jednorazowo.

Używa: Jest stosowany w telefonach komórkowych, konsolach do gier wideo, urządzeniach medycznych, znacznikach RFID i innych.

3) Wymazywalna i programowalna pamięć tylko do odczytu (EPROM):

EPROM to rodzaj pamięci ROM, którą można wielokrotnie przeprogramowywać i kasować. Metoda usuwania danych jest bardzo różna; jest wyposażony w okienko kwarcowe, przez które przepuszczane jest światło ultrafioletowe o określonej częstotliwości przez około 40 minut w celu usunięcia danych. Zachowuje więc swoją zawartość, dopóki nie zostanie wystawiony na działanie światła ultrafioletowego. Do przeprogramowania EPROM potrzebne jest specjalne urządzenie zwane programatorem PROM lub nagrywarką PROM.

Używa: Jest używany w niektórych mikrokontrolerach do przechowywania programu, np. W niektórych wersjach Intel 8048 i Freescale 68HC11.

4) Elektrycznie kasowalna i programowalna pamięć tylko do odczytu (EEPROM):

ROM to rodzaj pamięci tylko do odczytu, którą można wielokrotnie kasować i przeprogramowywać, aż do 10 000 razy. Jest również znany jako Flash EEPROM, ponieważ jest podobny do pamięci flash. Jest kasowany i przeprogramowywany elektrycznie, bez użycia światła ultrafioletowego. Czas dostępu wynosi od 45 do 200 nanosekund.

Dane w tej pamięci są zapisywane lub usuwane po bajcie na raz; bajt na bajt, podczas gdy w pamięci flash dane są zapisywane i usuwane blokami. Jest więc szybszy niż EEPROM. Służy do przechowywania niewielkiej ilości danych w systemach i urządzeniach komputerowych i elektronicznych, takich jak płytki drukowane.

Używa: W tej pamięci przechowywany jest BIOS komputera.

5) ROM FLASH:

Jest to zaawansowana wersja pamięci EEPROM. Przechowuje informacje w układzie lub układzie komórek pamięci wykonanych z tranzystorów z bramką pływającą. Zaletą korzystania z tej pamięci jest to, że można usuwać lub zapisywać bloki danych o wielkości około 512 bajtów w określonym czasie. Natomiast w EEPROM można usuwać lub zapisywać tylko 1 bajt danych na raz. Zatem ta pamięć jest szybsza niż EEPROM.

Można go przeprogramować bez wyjmowania go z komputera. Jego czas dostępu jest bardzo długi i wynosi około 45 do 90 nanosekund. Jest również bardzo trwały, ponieważ wytrzymuje wysoką temperaturę i intensywne ciśnienie.

Używa: Służy do przechowywania i przesyłania danych pomiędzy komputerem osobistym a urządzeniami cyfrowymi. Jest stosowany w dyskach flash USB, odtwarzaczach MP3, aparatach cyfrowych, modemach i dyskach półprzewodnikowych (SSD). BIOS wielu nowoczesnych komputerów jest przechowywany w układzie pamięci flash, zwanym flash BIOS.

Zastosowania ROMu:

ROM (pamięć tylko do odczytu) jest używana w różnych urządzeniach elektronicznych. Przyjrzyjmy się licznym aplikacjom ROM znajdującym się w tych urządzeniach elektronicznych.

Komputery:

W systemach komputerowych pamięć ROM jest niezbędna. Podstawowy system wejścia/wyjścia (BIOS) i instrukcje pierwszego uruchomienia są przechowywane jako część oprogramowania sprzętowego komputera. Oprogramowanie wbudowane zawarte w pamięci ROM odpowiada za inicjowanie elementów sprzętowych, przeprowadzanie autotestów i ładowanie systemu operacyjnego do pamięci po włączeniu komputera.

Gry wideo:

ROM jest szeroko stosowany w grach wideo. Dane gier były wcześniej przechowywane na kartridżach ROM we wcześniejszych konsolach do gier i urządzeniach przenośnych. Te wkłady zawierały kod gry, grafikę, dźwięk i inne komponenty na chipach ROM. Konsola do gier ładuje grę po włożeniu kasety z grą, odczytując dane z chipa ROM. Użycie pamięci ROM w grach wideo umożliwiło łatwą dystrybucję i zapewniło zachowanie danych gry w nienaruszonym stanie, bez ryzyka przypadkowych modyfikacji.

Smartfony:

Pamięć ROM jest niezbędna w smartfonach do przechowywania oprogramowania sprzętowego, takiego jak system operacyjny i wbudowane aplikacje. Aby zachować spójność przez cały okres istnienia urządzenia, producenci programują oprogramowanie sprzętowe w pamięci ROM podczas budowy urządzenia. Program ładujący, który rozpoczyna proces uruchamiania i ładuje system operacyjny, jest również zawarty w pamięci ROM. Wykorzystując pamięć ROM, smartfony mogą zapewnić stabilną i niezawodną wydajność oraz chronić oprogramowanie sprzętowe przed potencjalnym uszkodzeniem lub manipulacją.

Cyfrowe mierniki prędkości:

W przemyśle motoryzacyjnym pamięć ROM jest stosowana w cyfrowych prędkościomierzach lub prędkościomierzach. Układ ROM w tych urządzeniach przechowuje dane kalibracyjne i tabele konwersji potrzebne do dokładnego pomiaru i wyświetlania prędkości pojazdu. Dzięki temu prędkościomierz działa nieprzerwanie i zapewnia dokładne odczyty. Nieulotna natura pamięci ROM zapewnia, że ​​dane kalibracyjne pozostają nienaruszone nawet po odłączeniu zasilania lub wyłączeniu pojazdu.

Programowalna elektronika:

ROM jest używany w programowalnych urządzeniach elektronicznych, mikrokontrolerach i programowalnych urządzeniach logicznych (PLD). Urządzenia te często wykorzystują programowalną pamięć tylko do odczytu (prom) lub kasowalną programowalną pamięć tylko do odczytu (EPROM). Użytkownicy mogą zaprogramować te układy ROM w celu zachowania pewnych informacji lub instrukcji, do których urządzenie może uzyskać dostęp i które może wykonać. Ta elastyczność pozwala na dostosowanie i elastyczność w różnych zastosowaniach cyfrowych, wraz z robotyką, automatyzacją i systemami sterowania.

Zalety ROMu:

Przechowywanie danych:ROM utrzymuje dane nawet bez zasilania, zapewniając, że najważniejsze dane zostaną zachowane i dostępne w razie potrzeby.Stałe składowanie:Niemodyfikowalny charakter pamięci ROM gwarantuje, że przechowywane w niej informacje pozostaną nienaruszone, co czyni ją niezawodnym i spójnym źródłem danych i instrukcji.Niezawodna wydajność:Ponieważ pamięć ROM jest przeznaczona tylko do odczytu, zapobiega się niezamierzonym modyfikacjom, zapewniając, że przechowywane dane będą działać niezawodnie i spójnie przez długi czas.Pamięć nieulotna:ROM to opcja przechowywania ważnych instrukcji, oprogramowania sprzętowego i danych, których nie należy zmieniać, ponieważ może zachować dane bez stałego źródła zasilania.Stabilność:Pamięć ROM stanowi solidną podstawę dla procesu uruchamiania i ogólnego funkcjonowania systemu, przechowując kluczowe instrukcje i dane kalibracyjne, zapewniając spójne i przewidywalne działanie.Ochrona danych:Pamięć tylko do odczytu (ROM) chroni przed nieuprawnionymi zmianami, wzmacniając bezpieczeństwo przechowywanych w niej danych i zapobiegając nieuprawnionemu dostępowi.Natychmiastowa dostępność:Możliwość natychmiastowego dostępu do danych i instrukcji przechowywanych w pamięci ROM zmniejsza potrzebę czasochłonnych procedur ładowania danych, umożliwiając szybsze działanie systemu.Prosty projekt i produkcja:Konstrukcja chipów ROM ułatwia integrację ich ze sprzętem elektrycznym.Opłacalność:Pamięć ROM jest często tańsza niż inne typy pamięci, co czyni ją opłacalną opcją dla wielu aplikacji bez utraty wydajności.Zgodność:ROM można łatwo zintegrować z różnymi systemami i urządzeniami elektronicznymi, ponieważ jest kompatybilny z różnymi architekturami i systemami.

Wady ROMu:

Niezmienność:Główną wadą pamięci ROM jest brak możliwości modyfikacji lub aktualizacji. Raz zaprogramowanych danych w pamięci ROM nie można zmienić, co ogranicza ich elastyczność i możliwości adaptacji w niektórych aplikacjach.Ograniczona elastyczność:W odróżnieniu od pamięci zapisywalnej, takiej jak RAM czy pamięć flash, pamięć ROM nie pozwala na dynamiczne zmiany czy aktualizację przechowywanych danych, ograniczając jej wykorzystanie w sytuacjach wymagających częstych modyfikacji.Wyzwania produkcyjne:Produkcja chipów ROM wymaga specjalnych procesów, co czyni je mniej elastycznymi i potencjalnie droższymi w produkcji niż inne typy pamięci.Ograniczenia projektowe:Stały charakter pamięci ROM nakłada ograniczenia projektowe, ponieważ zaprogramowanych w niej danych nie można łatwo zmienić ani rozszerzyć. Może to stanowić ograniczenie, gdy zmieniają się wymagania systemowe lub gdy pożądana jest dodatkowa funkcjonalność.Czasochłonny rozwój:Tworzenie i programowanie pamięci ROM wymaga dużo czasu i wysiłku w fazie rozwoju, co może spowolnić cały cykl rozwoju produktu.Wyższe koszty produkcji na małą skalę:Początkowe koszty związane z produkcją pamięci ROM, takie jak utworzenie maski, mogą być stosunkowo wysokie, co czyni ją mniej opłacalną w przypadku serii produkcyjnych na małą skalę lub niestandardowych.Brak możliwości aktualizacji:ROM można uaktualnić lub wymienić na nowsze wersje jedynie poprzez fizyczną wymianę całego chipa, co w wielu sytuacjach może być kosztowne i niepraktyczne.Nieefektywność przechowywania:ROM jest tylko do odczytu; niewykorzystane miejsce w chipie ROM nie może zostać wykorzystane, co powoduje potencjalną nieefektywność przechowywania.Ograniczona korekcja błędów:W przeciwieństwie do innych typów pamięci, pamięć ROM nie zapewnia wbudowanych mechanizmów korekcji błędów, które mogą szkodzić aplikacjom w przypadku krytycznej integralności danych.Zmniejszona wszechstronność:Stały charakter pamięci ROM sprawia, że ​​jest ona mniej wszechstronna w zastosowaniach wymagających dynamicznego przechowywania i częstych zmian przechowywanych danych.

Często Zadawane Pytania

Czym różni się ROM od RAM?

A: ROM, czyli pamięć tylko do odczytu, przechowuje trwałe dane nawet po wyłączeniu zasilania. Służy do przechowywania instrukcji i danych, które pozostają takie same. Natomiast pamięć RAM, czyli pamięć o dostępie swobodnym, jest ulotna i przechowuje dane tymczasowe, do których procesor komputera może szybko uzyskać dostęp.

Czy mogę przechowywać moje dane w pamięci ROM?

A: Nie, pamięć ROM jest wstępnie programowana podczas produkcji i użytkownicy nie mogą jej łatwo modyfikować. Jest przeznaczony do przechowywania oprogramowania sprzętowego, instrukcji systemowych i danych, które muszą pozostać niezmienione.

Czy dane w pamięci ROM są bezpieczne?

A: Tak, dane przechowywane w pamięci ROM są zabezpieczone przed nieautoryzowanymi modyfikacjami. Ponieważ pamięć ROM jest przeznaczona tylko do odczytu, danych nie można łatwo zmienić ani naruszyć, co zapewnia bezpieczeństwo krytycznych instrukcji i danych.

PowerShell mniejszy lub równy

Jak długo dane mogą być przechowywane w pamięci ROM?

A: Dane przechowywane w pamięci ROM mogą być przechowywane przez wiele lat, a nawet dziesięcioleci. Dane zapisane w chipie ROM zachowują trwałość przez długi czas, o ile zachowana jest fizyczna integralność chipa.

Czy ROM można przeprogramować?

A: Niektóre typy pamięci ROM, takie jak PROM (programowalna pamięć tylko do odczytu), EPROM (kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu) i EEPROM (elektrycznie kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu), można przeprogramować przy użyciu określonych technik i narzędzi. Jednak w porównaniu ze zmianą danych w czytelnej pamięci, takiej jak pamięć RAM lub pamięć flash, przeprogramowanie pamięci ROM jest trudniejsze i wymaga specjalistycznego sprzętu.