Thực đơn
trang chủĐiện thoại

pzu trông như thế nào? Thiết bị bộ nhớ chỉ đọc (ROM): nguyên lý hoạt động, phân loại, đặc điểm

Rất thường xuyên, trong các ứng dụng khác nhau, cần lưu trữ thông tin không thay đổi trong quá trình hoạt động của thiết bị. Đây là những thông tin như các chương trình trong bộ vi điều khiển, bộ tải khởi động (BIOS) trong máy tính, bảng hệ số bộ lọc kỹ thuật số trong bộ xử lý tín hiệu, DDC và DUC, bảng sin và cosine trong NCO và DDS. Hầu như luôn luôn không cần thông tin này cùng một lúc, vì vậy các thiết bị đơn giản nhất để lưu trữ thông tin cố định (ROM) có thể được xây dựng trên bộ ghép kênh. Đôi khi trong văn học dịch, thiết bị lưu trữ vĩnh viễn được gọi là ROM (bộ nhớ chỉ đọc - read-only nhớ). Sơ đồ của thiết bị bộ nhớ chỉ đọc (ROM) như vậy được hiển thị trong Hình 3.1.

Hình 3.1. Mạch bộ nhớ chỉ đọc (ROM) dựa trên bộ ghép kênh.

Trong mạch này, một thiết bị bộ nhớ chỉ đọc với 8 ô bit đơn được tạo ra. Việc lưu trữ một bit cụ thể vào ô một chữ số được thực hiện bằng cách hàn dây vào nguồn điện (ghi số một) hoặc niêm phong dây vào vỏ (viết số 0). Trên sơ đồ mạch, một thiết bị như vậy được chỉ định như trong Hình 3.2.

Hình 3.2. Ký hiệu thiết bị lưu trữ cố định trên sơ đồ mạch điện.

Để tăng dung lượng của ô nhớ ROM, các vi mạch này có thể được kết nối song song (đầu ra và thông tin được ghi đương nhiên vẫn độc lập). Sơ đồ kết nối song song của ROM đơn bit được thể hiện trên hình 3.3.

Hình 3.3 Sơ đồ bộ nhớ chỉ đọc (ROM) nhiều bit

Trong ROM thực, thông tin được ghi lại bằng thao tác cuối cùng trong quá trình sản xuất chip - kim loại hóa. Quá trình kim loại hóa được thực hiện bằng cách sử dụng mặt nạ, vì vậy các ROM như vậy được gọi là ROM mặt nạ. Một điểm khác biệt giữa các vi mạch thực và mô hình đơn giản hóa nêu trên là việc sử dụng bộ tách kênh bên cạnh bộ ghép kênh. Giải pháp này cho phép biến cấu trúc lưu trữ một chiều thành cấu trúc hai chiều và do đó giảm đáng kể âm lượng của mạch giải mã cần thiết cho hoạt động của mạch ROM. Tình huống này được minh họa bằng hình sau:



Hình 3.4. Mạch của bộ nhớ chỉ đọc (ROM) được che giấu.

Các ROM mặt nạ được mô tả trong sơ đồ mạch như trong Hình 3.5. Địa chỉ của các ô nhớ trong chip này được cung cấp cho các chân A0 ... A9. Chip được chọn bởi tín hiệu CS. Sử dụng tín hiệu này, bạn có thể tăng dung lượng ROM (ví dụ về sử dụng tín hiệu CS được đưa ra trong phần thảo luận về RAM). Vi mạch được đọc bằng tín hiệu RD.

Hình 3.5. Ký hiệu đồ họa tượng trưng của mặt nạ ROM (ROM) trên sơ đồ mạch.

Việc lập trình ROM mặt nạ được thực hiện tại nhà máy của nhà sản xuất, điều này rất bất tiện cho các lô sản xuất vừa và nhỏ, chưa kể đến giai đoạn phát triển thiết bị. Đương nhiên, để sản xuất quy mô lớn, ROM mặt nạ là loại ROM rẻ nhất và do đó được sử dụng rộng rãi hiện nay. Đối với hàng loạt thiết bị vô tuyến sản xuất vừa và nhỏ, các vi mạch đã được phát triển để có thể lập trình trong các thiết bị đặc biệt - bộ lập trình viên. Trong các ROM này, kết nối cố định của các dây dẫn trong ma trận bộ nhớ được thay thế bằng các liên kết dễ nóng chảy làm bằng silicon đa tinh thể. Trong quá trình sản xuất ROM, tất cả các jumper đều được tạo ra, tương đương với việc ghi các đơn vị logic vào tất cả các ô nhớ ROM. Trong quá trình lập trình ROM, nguồn điện tăng lên được cung cấp cho các chân nguồn và đầu ra của vi mạch. Trong trường hợp này, nếu điện áp nguồn (điện áp logic) được cung cấp cho đầu ra của ROM thì sẽ không có dòng điện nào chạy qua jumper và jumper sẽ vẫn nguyên vẹn. Nếu một mức điện áp thấp được áp vào đầu ra của ROM (được kết nối với vỏ), thì một dòng điện sẽ chạy qua jumper của ma trận bộ nhớ, nó sẽ làm bay hơi nó và khi thông tin sau đó được đọc từ ô ROM này, một số 0 logic sẽ được đọc.

Những vi mạch như vậy được gọi là lập trình được ROM (PROM) hoặc PROM và được mô tả trên sơ đồ mạch như hình 3.6. Để làm ví dụ về PROM, chúng ta có thể đặt tên cho các vi mạch 155PE3, 556RT4, 556RT8 và các vi mạch khác.

Hình 3.6. Ký hiệu đồ họa của bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình (PROM) trên sơ đồ mạch.

ROM lập trình được đã được chứng minh là rất thuận tiện cho sản xuất quy mô vừa và nhỏ. Tuy nhiên, khi phát triển các thiết bị vô tuyến điện tử, thường phải thay đổi chương trình ghi trong ROM. Trong trường hợp này, EPROM không thể được sử dụng lại, do đó, khi ROM được ghi xuống, nếu có lỗi hoặc chương trình trung gian, nó phải bị vứt đi, điều này đương nhiên làm tăng chi phí phát triển phần cứng. Để loại bỏ nhược điểm này, một loại ROM khác đã được phát triển có thể xóa và lập trình lại.

ROM xóa được bằng tia cực tím được xây dựng trên cơ sở ma trận bộ nhớ được xây dựng trên các ô nhớ, cấu trúc bên trong của ma trận này được thể hiện trong hình sau:

Hình 3.7. Tế bào bộ nhớ ROM có thể xóa được bằng tia cực tím và điện.

Tế bào là một bóng bán dẫn MOS trong đó cổng được làm bằng silicon đa tinh thể. Sau đó, trong quá trình sản xuất vi mạch, cổng này bị oxy hóa và kết quả là nó sẽ được bao quanh bởi oxit silic - một chất điện môi có đặc tính cách điện tuyệt vời. Trong ô được mô tả, khi ROM bị xóa hoàn toàn, không có điện tích trong cổng nổi và do đó bóng bán dẫn không dẫn dòng điện. Khi lập trình ROM, một điện áp cao được đặt vào cổng thứ hai nằm phía trên cổng nổi và điện tích được tạo ra trong cổng nổi do hiệu ứng đường hầm. Sau khi loại bỏ điện áp lập trình, điện tích cảm ứng vẫn còn trên cổng nổi và do đó bóng bán dẫn vẫn ở trạng thái dẫn điện. Điện tích trên cổng nổi của một tế bào như vậy có thể được lưu trữ trong nhiều thập kỷ.

Sơ đồ khối của bộ nhớ chỉ đọc được mô tả không khác với ROM mặt nạ được mô tả trước đó. Sự khác biệt duy nhất là thay vì một jumper dễ nóng chảy, tế bào được mô tả ở trên sẽ được sử dụng. Loại ROM này được gọi là bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình lại (EPROM) hoặc EPROM. Trong ROM, thông tin được ghi trước đó sẽ bị xóa bằng bức xạ cực tím. Để ánh sáng này truyền tự do đến tinh thể bán dẫn, một cửa sổ thủy tinh thạch anh được lắp vào vỏ chip ROM.

Khi chip EPROM bị chiếu xạ, tính chất cách điện của oxit silic bị mất, điện tích tích lũy từ cổng nổi chảy vào thể tích của chất bán dẫn và bóng bán dẫn của ô nhớ chuyển sang trạng thái tắt. Thời gian xóa của chip RPOM dao động từ 10 đến 30 phút.

Số chu kỳ ghi-xóa của chip EPROM dao động từ 10 đến 100 lần, sau đó chip EPROM bị lỗi. Điều này là do tác động phá hủy của bức xạ cực tím đối với oxit silic. Để lấy ví dụ về vi mạch EPROM, chúng ta có thể đặt tên cho vi mạch dòng 573 do Nga sản xuất và vi mạch dòng 27cXXX do nước ngoài sản xuất. RPOM thường lưu trữ các chương trình BIOS của máy tính phổ thông. RPOM được mô tả trên sơ đồ mạch như trong Hình 3.8.

Hình 3.8. Ký hiệu đồ họa tượng trưng của EPROM trên sơ đồ mạch.

Vì vỏ máy có cửa sổ thạch anh rất đắt tiền cũng như số chu kỳ ghi và xóa nhỏ nên chúng đã dẫn đến việc tìm kiếm các cách xóa thông tin khỏi ROM bằng điện. Trên con đường này, có rất nhiều khó khăn gặp phải, hiện nay trên thực tế đã được giải quyết. Ngày nay, các vi mạch có khả năng xóa thông tin bằng điện khá phổ biến. Là một ô lưu trữ, chúng sử dụng các ô giống như trong ROM nhưng bị xóa bởi điện thế nên số chu kỳ ghi-xóa của các vi mạch này lên tới 1.000.000 lần. Thời gian để xóa một ô nhớ trong các ROM như vậy giảm xuống còn 10 ms. Mạch điều khiển cho các ROM lập trình có thể xóa được bằng điện hóa ra lại rất phức tạp, do đó, có hai hướng phát triển các vi mạch này đã xuất hiện:

1. EEPROM - bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình có thể xóa bằng điện

EEPROM xóa được bằng điện đắt hơn và có dung lượng nhỏ hơn nhưng chúng cho phép bạn ghi lại từng ô nhớ riêng biệt. Kết quả là các vi mạch này có số chu kỳ ghi-xóa tối đa. Lĩnh vực ứng dụng của ROM xóa bằng điện là lưu trữ dữ liệu không nên xóa khi tắt nguồn. Các vi mạch như vậy bao gồm các vi mạch trong nước 573РР3, 558РР3 và các vi mạch EEPROM nước ngoài thuộc dòng 28cXX. Các ROM xóa được bằng điện được chỉ định trên sơ đồ mạch như trong Hình 3.9.

Hình 9. Ký hiệu đồ họa của bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa bằng điện (EEPROM) trên sơ đồ mạch.

Gần đây, có xu hướng giảm kích thước của EEPROM bằng cách giảm số lượng chân bên ngoài của vi mạch. Để thực hiện điều này, địa chỉ và dữ liệu được truyền đến và đi từ chip thông qua cổng nối tiếp. Trong trường hợp này, hai loại cổng nối tiếp được sử dụng - cổng SPI và cổng I2C (tương ứng dòng vi mạch 93cXX và 24cXX). Dòng 24cXX của nước ngoài tương ứng với dòng vi mạch 558PPX trong nước.

FLASH - ROM khác với EEPROM ở chỗ việc xóa không được thực hiện trên từng ô riêng biệt mà trên toàn bộ vi mạch hoặc một khối ma trận bộ nhớ của vi mạch này, như đã được thực hiện trong EEPROM.

Hình 3.10. Ký hiệu đồ họa tượng trưng của bộ nhớ FLASH trên sơ đồ mạch.

Khi truy cập thiết bị lưu trữ cố định, trước tiên bạn cần đặt địa chỉ của ô nhớ trên bus địa chỉ, sau đó thực hiện thao tác đọc từ chip. Sơ đồ thời gian này được thể hiện trong Hình 3.11.


Hình 3.11. Sơ đồ định thời của tín hiệu đọc thông tin từ ROM.

Trong Hình 3.11, các mũi tên chỉ ra trình tự các tín hiệu điều khiển sẽ được tạo ra. Trong hình này, RD là tín hiệu đọc, A là tín hiệu chọn địa chỉ ô (vì các bit riêng lẻ trong bus địa chỉ có thể nhận các giá trị khác nhau, đường dẫn chuyển tiếp sang cả trạng thái 1 và 0 đều được hiển thị), D là thông tin đầu ra được đọc từ ô ROM đã chọn.

4. Thực hiện phép cộng trong mã bù hai, biểu diễn các số hạng đã cho dưới dạng nhị phân:

1) + 45 2) - 45

- 20 + 20

Giải pháp:

1) x 1 = 45 = 0,101101 pr

x 2 = - 20 = 1,010100 pr = 1,101011 mảng = 1,101100 bổ sung

+ 1,101100

Trả lời: 0,011001 p = 25 10

2) x 1 = - 45 = 1,101101 p

x 2 = 20 = 0,010100 pr

+ 0,010100

Trả lời: 1,100111 bổ sung = 1,011000 mảng = 1,011001 ex = - 25 10

Câu hỏi số 5.

Hoàn thành các nhiệm vụ sau:

1) viết hàm logic trong SNDF;

2) giảm thiểu hàm logic bằng bản đồ Karnaugh;

Bộ nhớ chỉ đọc (ROM)– Bộ nhớ được thiết kế để lưu trữ thông tin bất biến (chương trình, hằng, hàm bảng). Trong quá trình giải quyết vấn đề, ROM chỉ cho phép đọc thông tin. Là một ví dụ điển hình về việc sử dụng ROM, chúng ta có thể chỉ ra ROM LSI được sử dụng trong PC để lưu trữ BIOS (Basic input Output System).

Trong trường hợp chung, một thiết bị lưu trữ ROM (một mảng các ô lưu trữ của nó) có dung lượng các từ EPROM, độ dài khoảng r+ Mỗi chữ số 1 chữ số, thường là hệ thống (địa chỉ) EPROMS ngang và r+ 1 dây dẫn thẳng đứng (phóng điện), tại các điểm giao nhau có thể nối bằng phần tử ghép nối (Hình 1.46). Các phần tử truyền thông (EC) là các cầu chì hoặc P-N-chuyển tiếp. Sự hiện diện của một yếu tố kết nối giữa j thứ ngang và Tôi dây dẫn dọc có nghĩa là trong Tôi-chữ số thứ của số ô nhớ j một được viết, sự vắng mặt của ES có nghĩa là số 0 được viết ở đây. Viết một từ vào số ô j ROM được tạo ra bằng cách sắp xếp hợp lý các phần tử giao tiếp giữa dây dẫn bit và số dây địa chỉ j. Đọc một từ từ số ô j ROM diễn ra như thế này.

Cơm. 1,46. Bộ lưu trữ ROM có dung lượng từ EPROM, độ dài khoảng r+ Mỗi chữ số 1

Mã địa chỉ MỘT = jđược giải mã, và trên dây dẫn nằm ngang số j Biến tần được cung cấp điện áp từ nguồn điện. Những dây dẫn bit được kết nối với dây dẫn địa chỉ đã chọn bằng các phần tử truyền thông được cấp điện bạnĐơn vị cấp 1, các dây dẫn phóng điện còn lại vẫn mang điện bạn 0 cấp độ không. Bộ tín hiệu bạn 0 và bạn 1 trên dây dẫn bit và tạo thành nội dung của số PL j, cụ thể là từ tại địa chỉ MỘT.

Hiện nay, các ROM được xây dựng từ các ROM LSI sử dụng ES bán dẫn. ROM LSI thường được chia thành ba loại:

– mặt nạ (MPZU);

- lập trình được (PROM);

- Có thể lập trình lại (RPM).

ROM mặt nạ(ROM - từ Bộ nhớ chỉ đọc) - ROM mà thông tin được ghi từ mặt nạ ảnh trong quá trình phát triển tinh thể. Ví dụ: LSI ROM 555RE4 có dung lượng 2 kbyte là bộ tạo ký tự sử dụng mã KOI-8. Ưu điểm của ROM mặt nạ là độ tin cậy cao nhưng nhược điểm là khả năng sản xuất thấp.

ROM lập trình được(PROM - ROM lập trình được) - ROM, thông tin được người dùng ghi vào bằng các thiết bị đặc biệt - lập trình viên. Các LSI này được sản xuất với một bộ ES đầy đủ tại tất cả các điểm giao nhau của dây dẫn địa chỉ và bit. Điều này làm tăng khả năng sản xuất của các LSI đó và do đó sản xuất và sử dụng hàng loạt chúng. Việc ghi (lập trình) thông tin trong EEPROM được người dùng thực hiện tại nơi sử dụng. Điều này được thực hiện bằng cách đốt cháy các phần tử giao tiếp tại những điểm cần viết số 0. Ví dụ, hãy chỉ ra TTLSH-BIS PROM 556RT5 có dung lượng 0,5 kbyte. Độ tin cậy của LSI EPROM thấp hơn so với LSI đeo mặt nạ. Trước khi lập trình, chúng phải được kiểm tra sự hiện diện của ES.

Trong MPOM và PROM không thể thay đổi nội dung PL của chúng. ROM có thể flash(RPM) cho phép thay đổi nhiều thông tin được lưu trữ trong đó. Trên thực tế, RPOM là RAM trong đó t Mức lương>> t Thứ Năm. Việc thay thế nội dung của ROM bắt đầu bằng việc xóa thông tin được lưu trữ trong đó. Hiện có sẵn các ROM có tính năng xóa thông tin bằng điện (EEPROM) và tia cực tím (UVEPROM). Ví dụ: KM1609RR2A LSI RPOM có khả năng xóa điện với dung lượng 8 kbyte có thể được lập trình lại ít nhất 104 lần, lưu trữ thông tin trong ít nhất 15.000 giờ (khoảng hai năm) ở trạng thái bật và ít nhất 10 năm ở trạng thái tắt. LSI RPOM với tính năng xóa tia cực tím K573RF4A có dung lượng 8 kbyte cho phép thực hiện ít nhất 25 chu kỳ viết lại, lưu trữ thông tin ở trạng thái bật trong ít nhất 25.000 giờ và ở trạng thái tắt trong ít nhất 100.000 giờ.

Mục đích chính của RPOM là sử dụng chúng thay vì ROM trong hệ thống phát triển và gỡ lỗi phần mềm, hệ thống vi xử lý và các hệ thống khác, khi cần thay đổi chương trình theo thời gian.

Hoạt động của ROM có thể coi như một sự chuyển đổi một-một N-bit mã địa chỉ MỘT V. N-bit mã của từ được đọc từ nó, tức là ROM là một bộ chuyển đổi mã (máy kỹ thuật số không có bộ nhớ).

Trong bộ lễ phục. Hình 1.47 hiển thị hình ảnh thông thường của ROM trong sơ đồ.

Cơm. 1,47. Hình ảnh ROM có điều kiện

Sơ đồ chức năng của ROM được hiển thị trong Hình 2. 1,48.

Cơm. 1,48. Sơ đồ chức năng của ROM

Theo thuật ngữ được các chuyên gia thiết bị lưu trữ áp dụng, mã đầu vào được gọi là địa chỉ, 2 N xe buýt dọc - dòng số, tôi kết quả đầu ra - theo bit của từ được lưu trữ. Khi bất kỳ mã nhị phân nào đến đầu vào ROM, một trong các dòng số luôn được chọn. Trong trường hợp này, ở đầu ra của các phần tử OR có kết nối với một dòng số nhất định không bị hủy, 1 xuất hiện. Điều này có nghĩa là 1 được ghi trong bit này của từ (hoặc dòng số) đã chọn. Tại đầu ra của các bit đó. có kết nối với trục số đã chọn bị đứt, các số 0 sẽ vẫn còn. Luật lập trình cũng có thể nghịch đảo.

Vì vậy, ROM là một đơn vị chức năng có N lối vào và tôi lưu trữ đầu ra 2 N tôi- các từ bit không thay đổi trong quá trình hoạt động của thiết bị kỹ thuật số. Khi một địa chỉ ROM được áp dụng cho đầu vào, từ tương ứng với nó sẽ xuất hiện ở đầu ra. Trong thiết kế logic, bộ nhớ chỉ đọc được coi là bộ nhớ có tập hợp các từ cố định hoặc như một bộ chuyển đổi mã.

Trong các sơ đồ (xem Hình 1.47), ROM được ký hiệu là ROM. Các thiết bị bộ nhớ chỉ đọc thường có đầu vào kích hoạt E. Khi mức đầu vào E được kích hoạt, ROM sẽ thực hiện các chức năng của nó. Nếu không có độ phân giải thì đầu ra của vi mạch không hoạt động. Có thể có một số đầu vào kích hoạt, sau đó vi mạch sẽ được mở khóa khi tín hiệu ở các đầu vào này khớp nhau. Trong ROM, tín hiệu E thường gọi là đọc CT (đọc), chọn chip VM, chọn tinh thể VC (chip select - CS).

Chip ROM có thể mở rộng. Để tăng số bit của các từ được lưu trữ, tất cả đầu vào của vi mạch được kết nối song song (Hình 1.49, MỘT) và từ tổng số đầu ra tăng lên, từ đầu ra sẽ bị loại bỏ theo độ sâu bit tăng lên.

Để tự tăng số lượng từ được lưu trữ (Hình 1.49, b) các đầu vào địa chỉ của vi mạch được bật song song và được coi là các bit bậc thấp của địa chỉ mới, mở rộng. Các bit bậc cao được thêm vào của địa chỉ mới sẽ được gửi đến bộ giải mã, bộ giải mã sẽ chọn một trong các vi mạch sử dụng đầu vào E. Với một số lượng nhỏ vi mạch, việc giải mã các bit quan trọng nhất có thể được thực hiện bằng cách kết hợp các đầu vào cho phép của chính ROM. Các đầu ra của cùng một bit phải được kết hợp bằng hàm OR khi số lượng từ được lưu trữ tăng lên. Các phần tử OR đặc biệt không cần thiết nếu đầu ra của chip ROM được tạo theo mạch thu hở để kết hợp bằng phương pháp nối dây OR hoặc theo mạch đệm ba trạng thái, cho phép kết hợp vật lý trực tiếp các đầu ra.

Đầu ra của chip ROM thường nghịch đảo và đầu vào E thường bị đảo ngược. Việc tăng ROM có thể yêu cầu đưa vào bộ khuếch đại đệm để tăng khả năng tải của một số nguồn tín hiệu, có tính đến độ trễ bổ sung do các bộ khuếch đại này đưa ra, nhưng nói chung. với lượng bộ nhớ tương đối nhỏ, đặc trưng của nhiều trung tâm điều khiển (ví dụ: thiết bị tự động hóa), việc mở rộng ROM thường không gây ra các vấn đề cơ bản.

Cơm. 1,49. Tăng số bit của từ được lưu trữ khi đầu vào vi mạch được kết nối song song và tăng số lượng từ được lưu trữ khi đầu vào địa chỉ vi mạch được kết nối song song

| Bộ nhớ chỉ đọc (ROM)

Chip Intel 1702 EPROM có chức năng xóa UV
Bộ nhớ chỉ đọc (ROM)- bộ nhớ không thay đổi, được sử dụng để lưu trữ một mảng dữ liệu bất biến.

Các loại ROM lịch sử

Các thiết bị lưu trữ chỉ đọc bắt đầu được ứng dụng trong công nghệ từ rất lâu trước khi máy tính và các thiết bị điện tử ra đời. Đặc biệt, một trong những loại ROM đầu tiên là con lăn cam, được sử dụng trong đàn organ thùng, hộp nhạc và đồng hồ nổi.

Với sự phát triển của công nghệ điện tử và máy tính, nhu cầu về ROM tốc độ cao nảy sinh. Trong kỷ nguyên điện tử chân không, ROM được sử dụng dựa trên máy đo điện thế, kính đơn và đèn chùm. Trong các máy tính dựa trên bóng bán dẫn, ma trận phích cắm được sử dụng rộng rãi dưới dạng ROM dung lượng nhỏ. Nếu cần lưu trữ lượng lớn dữ liệu (đối với máy tính thế hệ đầu tiên - vài chục kilobyte), ROM dựa trên vòng ferrite đã được sử dụng (không nên nhầm lẫn chúng với các loại RAM tương tự). Chính từ những loại ROM này mà thuật ngữ “phần sụn” bắt nguồn - trạng thái logic của ô được thiết lập theo hướng cuộn dây xung quanh vòng. Vì một sợi dây mỏng phải được kéo qua một chuỗi vòng ferit nên kim kim loại tương tự như kim khâu đã được sử dụng để thực hiện thao tác này. Và hoạt động điền thông tin vào ROM gợi nhớ đến quá trình may vá.

ROM hoạt động như thế nào? Các loại ROM hiện đại

Rất thường xuyên, trong các ứng dụng khác nhau, cần lưu trữ thông tin không thay đổi trong quá trình hoạt động của thiết bị. Đây là những thông tin như các chương trình trong bộ vi điều khiển, bộ nạp khởi động và BIOS trong máy tính, bảng hệ số bộ lọc kỹ thuật số trong bộ xử lý tín hiệu. Hầu như luôn luôn không cần thông tin này cùng một lúc, vì vậy các thiết bị đơn giản nhất để lưu trữ thông tin cố định có thể được xây dựng trên bộ ghép kênh. Sơ đồ của một thiết bị lưu trữ cố định như vậy được thể hiện trong hình sau

Mạch bộ nhớ chỉ đọc dựa trên bộ ghép kênh
Trong mạch này, một thiết bị bộ nhớ chỉ đọc với 8 ô bit đơn được tạo ra. Việc lưu trữ một bit cụ thể vào ô một chữ số được thực hiện bằng cách hàn dây vào nguồn điện (ghi số một) hoặc niêm phong dây vào vỏ (viết số 0). Trên sơ đồ mạch, một thiết bị như vậy được chỉ định như trong hình

Ký hiệu thiết bị lưu trữ cố định trên sơ đồ mạch điện
Để tăng dung lượng của ô nhớ ROM, các vi mạch này có thể được kết nối song song (đầu ra và thông tin được ghi đương nhiên vẫn độc lập). Sơ đồ kết nối song song của ROM đơn bit được thể hiện trong hình sau

Mạch ROM nhiều bit
Trong ROM thực, thông tin được ghi lại bằng thao tác cuối cùng trong quá trình sản xuất chip - kim loại hóa. Quá trình kim loại hóa được thực hiện bằng mặt nạ, đó là lý do tại sao các ROM như vậy được gọi là mặt nạ ROM. Một điểm khác biệt giữa các vi mạch thực và mô hình đơn giản hóa nêu trên là việc sử dụng bộ tách kênh bên cạnh bộ ghép kênh. Giải pháp này cho phép biến cấu trúc lưu trữ một chiều thành cấu trúc lưu trữ đa chiều và do đó giảm đáng kể dung lượng của mạch giải mã cần thiết cho hoạt động của mạch ROM. Tình huống này được minh họa bằng hình sau:

Mặt nạ mạch bộ nhớ chỉ đọc
ROM mặt nạ được mô tả trong sơ đồ mạch như trong hình. Địa chỉ của các ô nhớ trong chip này được cung cấp cho các chân A0 ... A9. Chip được chọn bởi tín hiệu CS. Sử dụng tín hiệu này, bạn có thể tăng dung lượng ROM (ví dụ về sử dụng tín hiệu CS được đưa ra trong phần thảo luận về RAM). Vi mạch được đọc bằng tín hiệu RD.

Việc lập trình ROM mặt nạ được thực hiện tại nhà máy của nhà sản xuất, điều này rất bất tiện cho các lô sản xuất vừa và nhỏ, chưa kể đến giai đoạn phát triển thiết bị. Đương nhiên, để sản xuất quy mô lớn, ROM mặt nạ là loại ROM rẻ nhất và do đó được sử dụng rộng rãi hiện nay. Đối với loạt thiết bị vô tuyến sản xuất quy mô vừa và nhỏ, các vi mạch đã được phát triển để có thể lập trình trong các thiết bị đặc biệt - bộ lập trình viên. Ở những con chip này, kết nối cố định của các dây dẫn trong ma trận bộ nhớ được thay thế bằng các liên kết dễ nóng chảy làm từ silicon đa tinh thể. Trong quá trình sản xuất một vi mạch, tất cả các jumper đều được tạo ra, tương đương với việc ghi các đơn vị logic vào tất cả các ô nhớ. Trong quá trình lập trình, nguồn điện tăng lên sẽ được cung cấp cho các chân nguồn và đầu ra của vi mạch. Trong trường hợp này, nếu điện áp nguồn (đơn vị logic) được cung cấp cho đầu ra của vi mạch, thì sẽ không có dòng điện nào chạy qua nút nhảy và nút nhảy sẽ vẫn nguyên vẹn. Nếu mức điện áp thấp được áp vào đầu ra của vi mạch (được kết nối với vỏ), thì một dòng điện sẽ chạy qua nút nhảy, điều này sẽ làm bay hơi nút nhảy này và khi thông tin sau đó được đọc từ ô này, số 0 logic sẽ là đọc.

Những vi mạch như vậy được gọi là lập trình được ROM (PROM) và được mô tả trên sơ đồ mạch như hình vẽ. Ví dụ: chúng ta có thể đặt tên cho các vi mạch 155PE3, 556PT4, 556PT8 và các vi mạch khác.

Chỉ định bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình trên sơ đồ mạch
ROM lập trình được đã được chứng minh là rất thuận tiện cho sản xuất quy mô vừa và nhỏ. Tuy nhiên, khi phát triển các thiết bị vô tuyến điện tử, thường phải thay đổi chương trình ghi trong ROM. Trong trường hợp này, EPROM không thể được sử dụng lại, do đó, khi ROM được ghi xuống, nếu có lỗi hoặc chương trình trung gian, nó phải bị vứt đi, điều này đương nhiên làm tăng chi phí phát triển phần cứng. Để loại bỏ nhược điểm này, một loại ROM khác đã được phát triển có thể xóa và lập trình lại.

ROM xóa được bằng tia cực tímđược xây dựng trên cơ sở ma trận lưu trữ được xây dựng trên các ô nhớ, cấu trúc bên trong của ma trận này được thể hiện trong hình sau:

Ô nhớ ROM có thể xóa được bằng tia UV và bằng điện
Tế bào là một bóng bán dẫn MOS trong đó cổng được làm bằng silicon đa tinh thể. Sau đó, trong quá trình sản xuất vi mạch, cổng này bị oxy hóa và kết quả là nó sẽ được bao quanh bởi oxit silic - một chất điện môi có đặc tính cách điện tuyệt vời. Trong ô được mô tả, khi ROM bị xóa hoàn toàn, không có điện tích trong cổng nổi và do đó bóng bán dẫn không dẫn dòng điện. Khi lập trình vi mạch, một điện áp cao được đặt vào cổng thứ hai nằm phía trên cổng nổi và các điện tích được tạo ra trong cổng nổi do hiệu ứng đường hầm. Sau khi loại bỏ điện áp lập trình trên cổng nổi, điện tích cảm ứng vẫn còn và do đó, bóng bán dẫn vẫn ở trạng thái dẫn điện. Điện tích trên một cổng nổi có thể được lưu trữ trong nhiều thập kỷ.

Sơ đồ cấu trúc của thiết bị bộ nhớ chỉ đọc không khác với ROM mặt nạ được mô tả trước đó. Thứ duy nhất được sử dụng thay cho jumper là ô được mô tả ở trên. Trong các ROM có thể lập trình lại, thông tin được ghi trước đó sẽ bị xóa bằng bức xạ cực tím. Để ánh sáng này truyền tự do đến tinh thể bán dẫn, một cửa sổ thủy tinh thạch anh được lắp vào thân chip.

Khi vi mạch bị chiếu xạ, tính chất cách điện của oxit silic bị mất và điện tích tích lũy từ cổng nổi chảy vào thể tích của chất bán dẫn và bóng bán dẫn của ô nhớ chuyển sang trạng thái tắt. Thời gian xóa của vi mạch dao động từ 10 đến 30 phút.

Số chu kỳ ghi-xóa của vi mạch dao động từ 10 đến 100 lần, sau đó vi mạch bị lỗi. Điều này là do tác hại của tia cực tím. Để lấy ví dụ về các vi mạch như vậy, chúng ta có thể đặt tên cho các vi mạch thuộc dòng 573 do Nga sản xuất, các vi mạch thuộc dòng 27cXXX do nước ngoài sản xuất. Những con chip này thường lưu trữ các chương trình BIOS cho các máy tính có mục đích chung. Các ROM có thể lập trình lại được mô tả trong sơ đồ mạch như trong hình

Chỉ định thiết bị bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình lại trên sơ đồ mạch
Vì vậy, những chiếc hộp có cửa sổ thạch anh rất đắt tiền cũng như số chu kỳ ghi-xóa nhỏ, dẫn đến việc tìm kiếm các cách xóa thông tin khỏi EPROM bằng điện. Trên con đường này, có rất nhiều khó khăn gặp phải, hiện nay trên thực tế đã được giải quyết. Ngày nay, các vi mạch có khả năng xóa thông tin bằng điện khá phổ biến. Là một ô lưu trữ, chúng sử dụng các ô giống như trong ROM nhưng bị xóa bởi điện thế nên số chu kỳ ghi-xóa của các vi mạch này lên tới 1.000.000 lần. Thời gian để xóa một ô nhớ trong các vi mạch như vậy giảm xuống còn 10 ms. Mạch điều khiển cho các vi mạch như vậy hóa ra rất phức tạp, do đó có hai hướng phát triển của các vi mạch này:

1. -> EEPROM
2. -> FLASH – ROM

PROM có thể xóa bằng điện đắt hơn và có dung lượng nhỏ hơn, nhưng chúng cho phép bạn ghi lại từng ô nhớ riêng biệt. Kết quả là các vi mạch này có số chu kỳ ghi-xóa tối đa. Lĩnh vực ứng dụng của ROM xóa bằng điện là lưu trữ dữ liệu không nên xóa khi tắt nguồn. Các vi mạch như vậy bao gồm các vi mạch trong nước 573РР3, 558РР và các vi mạch nước ngoài thuộc dòng 28cXX. Các ROM có thể xóa được bằng điện được chỉ định trên sơ đồ như trong hình.

Chỉ định bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa bằng điện trên sơ đồ mạch
Gần đây, có xu hướng giảm kích thước của EEPROM bằng cách giảm số lượng chân ngoài của vi mạch. Để thực hiện điều này, địa chỉ và dữ liệu được truyền đến và đi từ chip thông qua cổng nối tiếp. Trong trường hợp này, hai loại cổng nối tiếp được sử dụng - cổng SPI và cổng I2C (tương ứng dòng vi mạch 93cXX và 24cXX). Dòng 24cXX của nước ngoài tương ứng với dòng vi mạch 558PPX trong nước.

FLASH - ROM khác với EEPROM ở chỗ việc xóa không được thực hiện trên từng ô riêng biệt mà trên toàn bộ vi mạch hoặc một khối ma trận bộ nhớ của vi mạch này, như đã được thực hiện trong EEPROM.


Khi truy cập thiết bị lưu trữ cố định, trước tiên bạn cần đặt địa chỉ của ô nhớ trên bus địa chỉ, sau đó thực hiện thao tác đọc từ chip. Sơ đồ thời gian này được thể hiện trong hình

Chỉ định bộ nhớ FLASH trên sơ đồ mạch
Các mũi tên trong hình chỉ ra trình tự các tín hiệu điều khiển sẽ được tạo ra. Trong hình này, RD là tín hiệu đọc, A là tín hiệu chọn địa chỉ ô (vì các bit riêng lẻ trong bus địa chỉ có thể nhận các giá trị khác nhau, đường dẫn chuyển tiếp sang cả trạng thái 1 và 0 đều được hiển thị), D là thông tin đầu ra được đọc từ ô ROM đã chọn.

Tất cả các thiết bị bộ nhớ chỉ đọc (ROM) có thể được chia thành các nhóm sau:

● có thể lập trình khi sản xuất (được chỉ định là ROM hoặc ROM);

● với lập trình một lần, cho phép người dùng thay đổi trạng thái của ma trận bộ nhớ một lần bằng điện theo một chương trình nhất định (được chỉ định là PROM hoặc PROM);

● có thể lập trình lại (có thể lập trình lại), với khả năng lập trình lại nhiều lần bằng điện, với khả năng xóa thông tin bằng điện hoặc tia cực tím (gọi tắt là RPROM hoặc RPROM).

Để cung cấp khả năng kết hợp các đầu ra khi mở rộng bộ nhớ, tất cả các ROM đều có đầu ra ba trạng thái hoặc đầu ra bộ thu mở.

(xtypo_quote) Trong EEPROM, ổ đĩa được xây dựng trên các ô lưu trữ với các liên kết dễ nóng chảy được làm bằng nichrome hoặc các vật liệu chịu lửa khác. Quá trình ghi bao gồm việc đốt cháy có chọn lọc các liên kết dễ nóng chảy. (/xtypo_quote)
Trong ROM, các ô lưu trữ được xây dựng trên cơ sở công nghệ MOS. Các hiện tượng vật lý khác nhau của việc lưu trữ điện tích tại ranh giới giữa hai môi trường điện môi khác nhau hoặc môi trường dẫn điện và môi trường điện môi được sử dụng.

Trong trường hợp đầu tiên, chất điện môi dưới cổng của bóng bán dẫn MOS được làm từ hai lớp: silicon nitride và silicon dioxide (SiN 4 - SiO 2). Người ta phát hiện ra rằng trong cấu trúc phức tạp SiN 4 - SiO 2, khi điện áp thay đổi, hiện tượng trễ điện tích xảy ra ở bề mặt tiếp xúc giữa hai lớp, giúp tạo ra các ô nhớ.

Trong trường hợp thứ hai, cơ sở của ô nhớ là một bóng bán dẫn MOSFET phun tuyết lở có cổng nổi (AFL MOS). Cấu trúc đơn giản hóa của một bóng bán dẫn như vậy được thể hiện trong hình. 3,77.
Trong một bóng bán dẫn phun tuyết lở có cổng nổi, ở điện áp thoát đủ cao, xảy ra sự cố tuyết lở có thể đảo ngược của chất điện môi và các hạt mang điện được đưa vào vùng cổng nổi. Vì cổng nổi được bao quanh bởi chất điện môi nên dòng điện rò rỉ nhỏ và việc lưu trữ thông tin được đảm bảo trong thời gian dài (hàng chục năm). Khi điện áp được đưa vào cổng chính, điện tích sẽ bị hòa tan do hiệu ứng đường hầm, tức là. xóa thông tin.

Sau đây là một số đặc điểm của ROM (Bảng 3.1).

Ngành công nghiệp sản xuất một số lượng lớn chip ROM. Hãy lấy hai chip ROM làm ví dụ (Hình 3.78).



Các ký hiệu sau đây được sử dụng trong sơ đồ: A i - đầu vào địa chỉ; D i — thông tin đầu ra; CS—lựa chọn chip; CE - quyền thoát.

Chip K573RF5 là một ROM có thể lập trình lại (RPM) với khả năng xóa bằng tia cực tím, có cấu trúc 2Kx8. Về đầu vào và đầu ra, vi mạch này tương thích với cấu trúc TTL. Chip K556RT5 là ROM lập trình một lần, được chế tạo trên cơ sở cấu trúc TTLSH, đầu vào và đầu ra tương thích với cấu trúc TTL, có cấu trúc x8 512 bit.

Ngày tốt.

Nếu bạn đang tìm cách lấp đầy lỗ hổng kiến ​​thức về ROM là gì thì bạn đã đến đúng nơi. Trong blog của chúng tôi, bạn có thể đọc thông tin toàn diện về vấn đề này bằng ngôn ngữ mà người dùng thông thường có thể truy cập được.


Giải mã và giải thích

Các chữ cái ROM được viết hoa trong từ ngữ "bộ nhớ chỉ đọc". Nó cũng có thể được gọi bằng tên là “ROM”. Chữ viết tắt tiếng Anh là viết tắt của Read Only Memory, được dịch là bộ nhớ chỉ đọc.

Hai cái tên này tiết lộ bản chất của chủ đề cuộc trò chuyện của chúng tôi. Đây là loại bộ nhớ không ổn định và chỉ có thể đọc được. Nó có nghĩa là gì?

  • Thứ nhất, nó lưu trữ dữ liệu bất biến do nhà phát triển đặt ra trong quá trình sản xuất thiết bị, tức là những dữ liệu không thể hoạt động nếu không có.
  • Thứ hai, thuật ngữ “không biến động” chỉ ra rằng khi hệ thống được khởi động lại, dữ liệu sẽ không biến mất khỏi hệ thống, không giống như những gì xảy ra với RAM.

Thông tin chỉ có thể bị xóa khỏi một thiết bị như vậy bằng các phương pháp đặc biệt, chẳng hạn như tia cực tím.

Ví dụ

Bộ nhớ chỉ đọc trong máy tính là một vị trí cụ thể trên bo mạch chủ lưu trữ:

  • Kiểm tra các tiện ích kiểm tra hoạt động chính xác của phần cứng mỗi khi bạn khởi động PC.
  • Trình điều khiển để điều khiển các thiết bị ngoại vi chính (bàn phím, màn hình, ổ đĩa). Ngược lại, những khe cắm trên bo mạch chủ có chức năng không bao gồm việc bật máy tính sẽ không lưu trữ các tiện ích của chúng trong ROM. Rốt cuộc, không gian có hạn.
  • Một chương trình khởi động (BIOS), khởi chạy bộ tải khởi động hệ điều hành khi máy tính được bật. Mặc dù BIOS hiện tại có thể bật PC không chỉ từ đĩa quang và từ mà còn từ ổ USB.

Trong các thiết bị di động, bộ nhớ vĩnh viễn lưu trữ các ứng dụng, chủ đề, hình ảnh và giai điệu tiêu chuẩn. Nếu muốn, không gian dành cho thông tin đa phương tiện bổ sung có thể được mở rộng bằng thẻ SD có thể ghi lại. Tuy nhiên, nếu máy chỉ dùng để gọi điện thì không cần thiết phải mở rộng bộ nhớ.

Nói chung, hiện nay ROM được tìm thấy trong mọi thiết bị gia dụng, máy nghe nhạc ô tô và các thiết bị điện tử khác.

Thực thi vật lý

Để bạn có thể làm quen tốt hơn với bộ nhớ liên tục, tôi sẽ cho bạn biết thêm về cấu hình và thuộc tính của nó:

  • Về mặt vật lý, nó là một vi mạch có tinh thể đọc, ví dụ như nếu được đưa vào máy tính. Nhưng cũng có những mảng dữ liệu độc lập (CD, bản ghi máy hát, mã vạch, v.v.).
  • ROM bao gồm hai phần “A” và “E”. Đầu tiên là ma trận biến áp điốt, được khâu bằng dây địa chỉ. Dùng để lưu trữ các chương trình. Thứ hai là nhằm mục đích phát hành chúng.
  • Về mặt sơ đồ, nó bao gồm một số ô có một chữ số. Khi một bit dữ liệu cụ thể được ghi, một con dấu sẽ được tạo ra trên vỏ (số không) hoặc với nguồn điện (một). Trong các thiết bị hiện đại, các mạch được kết nối song song để tăng dung lượng của các tế bào.
  • Dung lượng bộ nhớ thay đổi từ vài kilobyte đến terabyte, tùy thuộc vào thiết bị được áp dụng.

Các loại

Có một số loại ROM, nhưng để không làm mất thời gian của bạn, tôi chỉ nêu tên hai sửa đổi chính:

  • Chữ cái đầu tiên thêm từ “có thể lập trình”. Điều này có nghĩa là người dùng có thể tự flash thiết bị một lần.

  • Hai chữ cái nữa ở phía trước ẩn dòng chữ “có thể xóa được bằng điện”. Những ROM như vậy có thể được viết lại bao nhiêu tùy thích. Bộ nhớ flash thuộc loại này.

Về nguyên tắc, đây là tất cả những gì tôi muốn truyền đạt cho bạn ngày hôm nay.

Tôi sẽ rất vui nếu bạn đăng ký nhận thông tin cập nhật và quay lại thường xuyên hơn.