أجهزة ذاكرة القراءة فقط (ROM): مبدأ التشغيل، التصنيف، الخصائص. ذاكرة القراءة فقط (ROM) تحتوي على ROM

07.04.2024

من السهل إرسال عملك الجيد إلى قاعدة المعرفة. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru/

جامعة ولاية نوفغورود سميت باسم. يا الحكيم

خلاصة

حول موضوع "أجهزة التخزين للقراءة فقط. الخصائص الرئيسية والنطاق"

أكملها: طالب السنة الأولى غرام. 5261

برونينا كسينيا

فحص بواسطة: Arkhipova Gelirya Askhatovna

فيليكي نوفغورود، 2016

1. مفهوم التخزين للقراءة فقط

1.1 الخصائص الرئيسية للروم

1.2 تصنيف ROM

1.2.1 حسب نوع التنفيذ

1.2.2 حسب أنواع رقائق ROM

1.2.3 عن طريق برمجة الدوائر الدقيقة (كتابة البرامج الثابتة لها)

2. التطبيق

3. الأنواع التاريخية لذاكرة القراءة فقط (ROM).

الأدب

1. مفهوم التخزين للقراءة فقط

ذاكرة القراءة فقط (ROM، أو ROM - ذاكرة القراءة فقط) مبنية أيضًا على أساس الوحدات النمطية (أشرطة الكاسيت) المثبتة على اللوحة الأم وتستخدم لتخزين المعلومات غير القابلة للتغيير: برامج تمهيد نظام التشغيل، وبرامج اختبار أجهزة الكمبيوتر وبعض برامج التشغيل الأساسية نظام الإدخال والإخراج (BIOS) وما إلى ذلك.

تتضمن ذاكرة القراءة فقط ذاكرة القراءة فقط، ROM (في أدب اللغة الإنجليزية - ذاكرة القراءة فقط، ROM، والتي تُترجم حرفيًا باسم "ذاكرة القراءة فقط")، ROM القابلة لإعادة البرمجة، PROM (في أدب اللغة الإنجليزية - ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة الذاكرة، حفلة موسيقية)، وذاكرة فلاش. اسم ROM يتحدث عن نفسه. تتم كتابة المعلومات الموجودة في ذاكرة القراءة فقط (ROM) في مصنع الشركة المصنعة لرقاقة الذاكرة، ولا يمكن تغيير قيمتها في المستقبل. يقوم نظام ROM بتخزين المعلومات المهمة للكمبيوتر، والتي لا تعتمد على اختيار نظام التشغيل. تختلف ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة عن ذاكرة القراءة فقط التقليدية حيث يمكن مسح المعلومات الموجودة على هذه الشريحة باستخدام طرق خاصة (على سبيل المثال، الأشعة فوق البنفسجية)، وبعد ذلك يمكن للمستخدم إعادة كتابة المعلومات إليها. لا يمكن حذف هذه المعلومات حتى عملية المسح التالية.

يتم تصنيف ذاكرة القراءة فقط (ROM) عادةً على أنها أجهزة تخزين دائمة وغير متطايرة و"شبه دائمة"، والتي لا يمكن قراءة المعلومات منها إلا بسرعة؛ ويتم كتابة المعلومات إلى ذاكرة القراءة فقط (ROM) خارج الكمبيوتر الشخصي في المختبر أو باستخدام مبرمج خاص وفي الكمبيوتر. بناءً على تقنية تسجيل المعلومات، يمكن تمييز الأنواع التالية من ROM:

§ الدوائر الدقيقة القابلة للبرمجة فقط في وقت التصنيع - ROM أو ROM الكلاسيكي أو المقنع ؛

§ الدوائر الدقيقة التي يتم برمجتها مرة واحدة في المختبر - ROM القابلة للبرمجة (PROM)، أو ROM القابلة للبرمجة (PROM)؛

§ الدوائر الدقيقة التي يتم برمجتها بشكل متكرر - ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة لإعادة البرمجة أو ذاكرة القراءة فقط (PROM) القابلة للمسح (EPROM). ومن بينها، تجدر الإشارة إلى رقائق EEPROM (PROM القابلة للمسح الكهربائي) القابلة لإعادة البرمجة كهربائيًا، بما في ذلك ذاكرة الفلاش.

1.1 الخصائص الرئيسية للروم

يتم تخزين البيانات الموجودة في ذاكرة القراءة فقط (ROM) بشكل دائم. تسمى البيانات المخزنة بشكل دائم غير متطايرة، مما يعني أنه يتم الاحتفاظ بها في ذاكرة القراءة فقط (ROM) حتى عند إيقاف تشغيل الطاقة. بمجرد كتابة البيانات إلى ROM، يمكن قراءتها بواسطة الأجهزة الأخرى، ولكن لا يمكن كتابة البيانات الجديدة إلى ROM.

يتم استخدام ذاكرة القراءة فقط (ROM) على نطاق واسع لتخزين ما يسمى "برنامج المراقبة". برنامج المراقبة هو برنامج آلي يسمح لمستخدم نظام الكمبيوتر الصغير بعرض وتغيير جميع وظائف النظام، بما في ذلك الذاكرة. الاستخدام الشائع الآخر لـ ROM هو تخزين جداول بيانات ثابتة، مثل الوظائف الرياضية، التي لا تتغير أبدًا.

هناك أربعة أنواع من ذاكرة القراءة فقط (ROM) شائعة الاستخدام بواسطة أنظمة الكمبيوتر الرقمية: ذاكرة القراءة فقط المبرمجة بالقناع، وذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM)، وذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة القابلة للمسح (EPROM)، وذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة كهربائيًا (EPROM).

1.2 تصنيف ROM

1.2.1 حسب نوع التنفيذ

يتم دمج مجموعة البيانات مع جهاز أخذ العينات(جهاز القراءة)، في هذه الحالة غالبًا ما يُطلق على مصفوفة البيانات اسم "البرامج الثابتة" في المحادثة:

§ شريحة ROM؛

§ أحد الموارد الداخلية للحاسوب الصغير أحادي الشريحة (المتحكم الدقيق)، وعادة ما يكون FlashROM.

مجموعة البيانات موجودة بشكل مستقل:

§ قرص مضغوط؛

§ بطاقة مثقوبة

§ شريط ورقي مثقوب

§ الباركود.

§ التركيب "1" والتركيب "0".

1.2.2 حسب أنواع رقائق ROM

وفقا لتكنولوجيا تصنيع الكريستال:

§ ر.و.م انجليزي ذاكرة القراءة فقط - يتم تصنيع ذاكرة القراءة فقط، أو قناع ROM، باستخدام طريقة المصنع. لا توجد إمكانية لتغيير البيانات المسجلة في المستقبل.

الشكل 1. قناع ROM

§ للمحترفينم انجليزي ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة - ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة، التي تومض مرة واحدة من قبل المستخدم.

الشكل 2. ROM قابل للبرمجة

§ إيبروم الإنجليزية. ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح والبرمجة - ذاكرة القراءة فقط القابلة لإعادة البرمجة/إعادة البرمجة (PRPZU/RPZU)). على سبيل المثال، تم مسح محتويات شريحة K573RF1 باستخدام مصباح الأشعة فوق البنفسجية. للسماح للأشعة فوق البنفسجية بالمرور إلى البلورة، تم توفير نافذة بزجاج الكوارتز في علبة الدائرة الدقيقة.

الشكل 3. ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة للاشتعال

§ إيبروم الإنجليزية. ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا والقابلة للبرمجة - ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا والقابلة لإعادة البرمجة). يمكن مسح هذا النوع من الذاكرة وإعادة تعبئتها بالبيانات عدة عشرات الآلاف من المرات. تستخدم في محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة. أحد أنواع EEPROM هو ذاكرة الفلاش.

الشكل 4. ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة للمسح

§ ذاكرة القراءة فقط (ROM) في المجالات المغناطيسية، على سبيل المثال K1602RTs5، تحتوي على جهاز أخذ عينات معقد وتقوم بتخزين كمية كبيرة إلى حد ما من البيانات في شكل مناطق ممغنطة من البلورة، في حين لا تحتوي على أجزاء متحركة (انظر ذاكرة الكمبيوتر). تم توفير عدد غير محدود من دورات إعادة الكتابة.

§ NVRAM، ذاكرة غير متطايرة - الذاكرة "غير المتطايرة"، بالمعنى الدقيق للكلمة، ليست ROM. إنها ذاكرة وصول عشوائي صغيرة الحجم، مدمجة هيكليًا مع بطارية. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، كانت هذه الأجهزة تسمى في كثير من الأحيان "دالاس" على اسم الشركة التي أطلقتها في السوق. في NVRAM لأجهزة الكمبيوتر الحديثة، لم تعد البطارية متصلة هيكليًا بذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ويمكن استبدالها.

حسب نوع الوصول:

§ مع الوصول المتوازي (الوضع المتوازي أو الوصول العشوائي): يمكن الوصول إلى ذاكرة القراءة فقط هذه في النظام في مساحة عنوان ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). على سبيل المثال، K573RF5؛

§ مع الوصول المتسلسل: غالبًا ما تستخدم هذه الأقراص المضغوطة لتحميل الثوابت أو البرامج الثابتة لمرة واحدة في المعالج أو FPGA، وتستخدم لتخزين إعدادات القنوات التلفزيونية، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، 93С46، AT17LV512A.

1.2.3 حسب طريقة برمجة الدوائر الدقيقة (كتابة البرامج الثابتة لها)

§ ذاكرة القراءة فقط (ROM) غير القابلة للبرمجة؛

§ تتم برمجة ROM فقط بمساعدة جهاز خاص - مبرمج ROM (يتم وميضه مرة واحدة وبشكل متكرر). يعد استخدام المبرمج ضروريًا، على وجه الخصوص، لتزويد الفولتية غير القياسية والعالية نسبيًا (حتى +/- 27 فولت) إلى أطراف خاصة.

§ ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة للبرمجة داخل الدائرة (ISP، البرمجة داخل النظام) - تحتوي هذه الدوائر الدقيقة داخل مولد على جميع الفولتية العالية اللازمة، ويمكن إعادة تحميلها بدون مبرمج وحتى بدون إزالة اللحام من لوحة الدوائر المطبوعة، باستخدام البرنامج .

مونوسكوب برمجة رقاقة الذاكرة

2. التطبيق

غالبًا ما تتم كتابة البرامج الثابتة للتحكم في جهاز تقني في الذاكرة الدائمة: تلفزيون، أو هاتف خلوي، أو وحدات تحكم مختلفة، أو كمبيوتر (BIOS أو OpenBoot على أجهزة SPARC).

BootROM عبارة عن برنامج ثابت بحيث إذا تمت كتابته على شريحة ROM مناسبة مثبتة في بطاقة الشبكة، يصبح من الممكن تحميل نظام التشغيل على الكمبيوتر من عقدة شبكة محلية بعيدة. بالنسبة لبطاقات الشبكة المضمنة في الكمبيوتر، يمكن تنشيط BootROM من خلال BIOS.

يوجد ROM في أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM PC في مساحة العنوان من F600:0000 إلى FD00:0FFF

3. الأنواع التاريخية لذاكرة القراءة فقط (ROM).

بدأت أجهزة التخزين المخصصة للقراءة فقط في العثور على تطبيقات في مجال التكنولوجيا قبل وقت طويل من ظهور أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية. على وجه الخصوص، كان أحد الأنواع الأولى من ذاكرة القراءة فقط هو أسطوانة الكاميرا، المستخدمة في الأرغن البرميلي، وصناديق الموسيقى، والساعات الضاربة.

مع تطور التكنولوجيا الإلكترونية وأجهزة الكمبيوتر، ظهرت الحاجة إلى أقراص ROM عالية السرعة. في عصر الإلكترونيات الفراغية، تم استخدام ذاكرة القراءة فقط (ROM) بناءً على المناظير المحتملة، والمناظير الأحادية، ومصابيح الشعاع. في أجهزة الكمبيوتر المعتمدة على الترانزستورات، تم استخدام مصفوفات التوصيل على نطاق واسع كأقراص مدمجة ذات سعة صغيرة. إذا كان من الضروري تخزين كميات كبيرة من البيانات (لأجهزة كمبيوتر الجيل الأول - عدة عشرات من الكيلوبايت)، فقد تم استخدام ذاكرة القراءة فقط (ROM) القائمة على حلقات الفريت (لا ينبغي الخلط بينها وبين أنواع مماثلة من ذاكرة الوصول العشوائي). من هذه الأنواع من ذاكرة القراءة فقط ينشأ مصطلح "البرامج الثابتة" - تم ضبط الحالة المنطقية للخلية من خلال اتجاه لف السلك المحيط بالحلقة. نظرًا لأنه كان لا بد من سحب سلك رفيع عبر سلسلة من حلقات الفريت، فقد تم استخدام إبر معدنية مشابهة لإبر الخياطة لإجراء هذه العملية. وكانت عملية ملء ذاكرة القراءة فقط بالمعلومات نفسها تذكرنا بعملية الخياطة.

الأدب

Ugryumov E. P. الدوائر الرقمية BHV-Petersburg (2005) الفصل 5.

تم النشر على موقع Allbest.ru

وثائق مماثلة

التسلسل الهرمي لأجهزة تخزين الكمبيوتر. الدوائر الدقيقة وأنظمة الذاكرة. أجهزة تخزين الوصول العشوائي. مبدأ تشغيل جهاز التخزين. الحد الأقصى لظروف التشغيل المسموح بها. زيادة سعة الذاكرة وعمق البت وعدد الكلمات المخزنة.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 14/12/2012

أجهزة التخزين: الأقراص الصلبة، الأقراص المرنة، محركات الأشرطة، بطاقات الذاكرة المحمولة، محركات الأقراص MO، الضوئية: CD-R، CD-RW، DVD-R، DVD-RW، وأحدث أجهزة التخزين. يجب تخزين المعلومات على وسائط لا تعتمد على وجود الجهد.

الملخص، أضيف في 03/01/2006

مفهوم المعلومات وقياسها وكمية ونوعية المعلومات. أجهزة التخزين: التصنيف، مبدأ التشغيل، الخصائص الرئيسية. تنظيم ووسائل واجهة الإنسان والآلة والوسائط المتعددة والوسائط الفائقة. جداول البيانات.

تقرير الممارسة، تمت إضافته في 09.09.2014

تصميم مبرمج الدائرة الدقيقة AT17C010، وتبرير أوضاع تشغيل وحدات المتحكم الدقيق، والأجهزة، وكفاية الموارد البرمجية. رسم تخطيطي للجهاز، توصيات لتطوير أدوات التشخيص.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 19/12/2010

تصميم عناصر الدوائر الدقيقة ROM وRAM باستخدام تطبيق MS Visio 2010 تقسيم مساحة العنوان وتوسيعها. حساب ذاكرة الوصول العشوائي الإضافية واختبار مكونات النظام للتفاعل الكهربائي.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 11/08/2014

أجهزة تخزين الكمبيوتر. إنشاء نظام الذاكرة. خصائص رقائق الذاكرة الديناميكية. إجراء العمليات الحسابية أو المنطقية أو المساعدة. شكل متدرج متوازي للخوارزمية. درجة ومستويات التوازي.

تمت إضافة العرض بتاريخ 28/03/2015

مجموعة المعالجات الدقيقة سلسلة KR580 - مجموعة شرائح. العناصر الرئيسية لـ KR580VM80A هي معالج دقيق 8 بت، وهو تماثل كامل للمعالج الدقيق Intel i8080. استخدام المعالجات الدقيقة في ماكينات القمار. إصدارات إنتاج الدوائر الدقيقة وتطبيقاتها.

الملخص، تمت إضافته في 18/02/2010

مقارنة بين أهم خاصيتين - سعة الذاكرة وسرعتها. سجلات الأغراض العامة. وظائف ذاكرة الوصول العشوائي. الشكل الأكثر شيوعًا للذاكرة الخارجية هو القرص الصلب. ثلاثة أنواع رئيسية من الوسائط البصرية.

الملخص، تمت إضافته في 15/01/2015

المكونات الرئيسية لوحدة النظام. الغرض من اللوحة الأم. نظام الإدخال والإخراج الأساسي – Bios. مفهوم الجهاز الطرفي. أجهزة التخزين وأنواعها. فتح البنية في جهاز الكمبيوتر. أجهزة إدخال وإخراج البيانات.

الملخص، تمت إضافته في 18/12/2009

حساب ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة ووحدة التخزين. بناء مخطط الدائرة ومخطط التوقيت لوحدة ذاكرة الوصول العشوائي. تصميم وحدة منطقية حسابية لقسمة الأعداد الثابتة.

ذاكرة للقراءة فقط- ذاكرة سريعة غير متطايرة وهي مخصصة للقراءة فقط. يتم إدخال المعلومات فيه مرة واحدة (عادةً في المصنع) ويتم تخزينها بشكل دائم (عند تشغيل الكمبيوتر وإيقاف تشغيله). يقوم ROM بتخزين المعلومات المطلوبة باستمرار على الكمبيوتر. تشكل مجموعة من البرامج الموجودة في ROM نظام الإدخال / الإخراج الأساسي BIOS (نظام إخراج الإدخال الأساسي). BIOS (نظام إخراج الإدخال الأساسي) عبارة عن مجموعة من البرامج المصممة لاختبار الأجهزة تلقائيًا بعد تشغيل الكمبيوتر وتحميل نظام التشغيل إلى ذاكرة الوصول العشوائي.

يحتوي الروم على:

اختبار البرامج التي تتحقق من التشغيل الصحيح لوحداتها في كل مرة تقوم فيها بتشغيل الكمبيوتر؛

برامج للتحكم في الأجهزة الطرفية الأساسية - محرك الأقراص، والشاشة، ولوحة المفاتيح؛

معلومات حول مكان وجود نظام التشغيل على القرص.

أنواع ذاكرة القراءة فقط:

ذاكرة للقراءة فقطمع برمجة القناع، فهي ذاكرة تُكتب فيها المعلومات مرة واحدة وإلى الأبد أثناء عملية تصنيع الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات. تُستخدم أجهزة التخزين للقراءة فقط فقط في الحالات التي تتضمن الإنتاج الضخم، وذلك لأن إن تصنيع أقنعة الدوائر المتكاملة للاستخدام الخاص أمر مكلف للغاية.

حفلة موسيقية(ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة).

برمجة ROM هي عملية لمرة واحدة، أي. لا يمكن تغيير المعلومات بمجرد تسجيلها في PROM لاحقًا.

إيبروم(ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح والبرمجة). عند العمل معه، يمكن للمستخدم برمجته ثم مسح المعلومات المسجلة.

ايبزو(ذاكرة القراءة المتغيرة كهربائيًا فقط). ويتم برمجتها وتعديلها باستخدام الوسائل الكهربائية. على عكس EPROM، لا يلزم وجود أجهزة خارجية خاصة لمسح المعلومات المخزنة في EPROM.

بصريًا، يمكن تصور ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وذاكرة القراءة فقط (ROM) كمصفوفة من الخلايا يتم فيها كتابة بايتات فردية من المعلومات. كل خلية لها رقمها الخاص، ويبدأ الترقيم من الصفر. رقم الخلية هو عنوان البايت.

يجب أن يشير المعالج المركزي، عند العمل مع ذاكرة الوصول العشوائي، إلى عنوان البايت الذي يريد قراءته من الذاكرة أو كتابته إلى الذاكرة. وبطبيعة الحال، يمكنك فقط قراءة البيانات من ROM. يقوم المعالج بكتابة البيانات المقروءة من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) أو ذاكرة القراءة فقط (ROM) في ذاكرته الداخلية، والتي تم تصميمها بشكل مشابه لذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، ولكنها تعمل بشكل أسرع بكثير ولا تزيد سعتها عن عشرات البايتات.

يمكن للمعالج فقط معالجة البيانات الموجودة في ذاكرته الداخلية أو ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) أو ذاكرة القراءة فقط (ROM). تسمى جميع هذه الأنواع من أجهزة الذاكرة بأجهزة الذاكرة الداخلية، وهي عادة ما تكون موجودة مباشرة على اللوحة الأم للكمبيوتر (توجد الذاكرة الداخلية للمعالج في المعالج نفسه).

ذاكرة التخزين المؤقت.تبادل البيانات داخل المعالج أسرع بكثير من تبادل البيانات بين المعالج وذاكرة الوصول العشوائي. لذلك، من أجل تقليل عدد مرات الوصول إلى ذاكرة الوصول العشوائي، يتم إنشاء ما يسمى بذاكرة الوصول العشوائي الفائقة أو ذاكرة التخزين المؤقت داخل المعالج. عندما يحتاج المعالج إلى البيانات، فإنه يصل أولاً إلى ذاكرة التخزين المؤقت، وفقط عندما لا تكون البيانات الضرورية موجودة، فإنه يصل إلى ذاكرة الوصول العشوائي. كلما كانت ذاكرة التخزين المؤقت أكبر، زادت احتمالية وجود البيانات التي تحتاجها. لذلك، تتمتع المعالجات عالية الأداء بأحجام ذاكرة تخزين مؤقت أكبر.

هناك مخابئ L1(يعمل على نفس الشريحة مع المعالج ويبلغ حجمه عدة عشرات من الكيلوبايت)، المستوى الثاني (يتم إجراؤه على شريحة منفصلة، ولكن داخل حدود المعالج، بحجم مائة كيلو بايت أو أكثر) والمستوى الثالث (يتم إجراؤه على شرائح منفصلة عالية السرعة موجودة على اللوحة الأم وبحجم واحد أو أكثر ميجابايت) ).

أثناء التشغيل، يقوم المعالج بمعالجة البيانات الموجودة في سجلاته وذاكرة الوصول العشوائي ومنافذ المعالج الخارجية. يتم تفسير بعض البيانات على أنها بيانات نفسها، ويتم تفسير بعض البيانات على أنها بيانات عنوان، ويتم تفسير بعضها على أنها أوامر. تشكل مجموعة التعليمات المختلفة التي يمكن للمعالج تنفيذها على البيانات نظام تعليمات المعالج. كلما كانت مجموعة تعليمات المعالج أكبر، كلما كانت بنيته أكثر تعقيدًا، وكلما طالت مدة كتابة الأوامر بالبايت، زاد متوسط وقت تنفيذ التعليمات.

في كثير من الأحيان، في التطبيقات المختلفة، من الضروري تخزين المعلومات التي لا تتغير أثناء تشغيل الجهاز. هذه معلومات مثل البرامج في وحدات التحكم الدقيقة، ومحملات التمهيد (BIOS) في أجهزة الكمبيوتر، وجداول معاملات التصفية الرقمية في معالجات الإشارة، وDDC وDUC، وجداول الجيب وجيب التمام في NCO وDDS. دائمًا ما لا تكون هذه المعلومات مطلوبة في نفس الوقت تقريبًا، لذلك يمكن إنشاء أبسط الأجهزة لتخزين المعلومات الدائمة (ROM) على مُضاعِفات الإرسال. في بعض الأحيان في الأدبيات المترجمة، تسمى أجهزة التخزين الدائمة ROM (ذاكرة القراءة فقط - ذاكرة القراءة فقط). يظهر الرسم التخطيطي لجهاز ذاكرة القراءة فقط (ROM) في الشكل 3.1.

الشكل 3.1. دائرة ذاكرة القراءة فقط (ROM) تعتمد على معدد الإرسال.

في هذه الدائرة، تم بناء جهاز ذاكرة للقراءة فقط يحتوي على ثماني خلايا ذات بت واحد. يتم تخزين جزء محدد في خلية مكونة من رقم واحد عن طريق لحام السلك بمصدر الطاقة (كتابة واحد) أو إغلاق السلك بالعلبة (كتابة صفر). في مخططات الدوائر، تم تحديد مثل هذا الجهاز كما هو موضح في الشكل 3.2.

الشكل 3.2. تعيين جهاز تخزين دائم على مخططات الدوائر.

من أجل زيادة سعة خلية ذاكرة ROM، يمكن توصيل هذه الدوائر الدقيقة بالتوازي (تظل المخرجات والمعلومات المسجلة مستقلة بشكل طبيعي). يظهر مخطط الاتصال المتوازي لذاكرة القراءة فقط ذات البت الواحد في الشكل 3.3.

الشكل 3.3 رسم تخطيطي لذاكرة القراءة فقط متعددة البت (ROM).

في ذاكرة القراءة فقط (ROM) الحقيقية، يتم تسجيل المعلومات باستخدام العملية الأخيرة لإنتاج الرقائق - المعدنة. يتم إجراء عملية المعدنة باستخدام قناع، لذلك تسمى هذه الأقراص المضغوطة بـ ROM القناع. هناك اختلاف آخر بين الدوائر الدقيقة الحقيقية والنموذج المبسط المذكور أعلاه وهو استخدام مزيل تعدد الإرسال بالإضافة إلى معدد الإرسال. يتيح هذا الحل إمكانية تحويل بنية تخزين أحادية البعد إلى بنية تخزين ثنائية الأبعاد، وبالتالي تقليل حجم دائرة فك التشفير المطلوبة لتشغيل دائرة ROM بشكل كبير. ويوضح هذا الوضع من خلال الشكل التالي:

الشكل 3.4. دائرة ذاكرة القراءة فقط (ROM) المقنعة.

تم توضيح ROMs القناع في مخططات الدوائر كما هو موضح في الشكل 3.5. يتم توفير عناوين خلايا الذاكرة في هذه الشريحة إلى الأطراف A0 ... A9. يتم تحديد الشريحة بواسطة إشارة CS. باستخدام هذه الإشارة، يمكنك زيادة حجم ذاكرة القراءة فقط (يرد مثال لاستخدام إشارة CS في مناقشة ذاكرة الوصول العشوائي). تتم قراءة الدائرة الدقيقة باستخدام إشارة RD.

الشكل 3.5. التعيين الرسومي الرمزي لقناع ROM (ROM) على مخططات الدوائر.

يتم تنفيذ برمجة قناع ROM في مصنع الشركة المصنعة، وهو أمر غير مناسب للغاية لدفعات الإنتاج الصغيرة والمتوسطة الحجم، ناهيك عن مرحلة تطوير الجهاز. بطبيعة الحال، بالنسبة للإنتاج على نطاق واسع، تعد ROMs القناع أرخص أنواع ROM، وبالتالي يتم استخدامها على نطاق واسع في الوقت الحاضر. بالنسبة لسلسلة الإنتاج الصغيرة والمتوسطة الحجم من المعدات الراديوية، تم تطوير الدوائر الدقيقة التي يمكن برمجتها في أجهزة خاصة - المبرمجين. في هذه الأقراص، يتم استبدال الاتصال الدائم للموصلات في مصفوفة الذاكرة بروابط قابلة للانصهار مصنوعة من السيليكون متعدد البلورات. أثناء إنتاج ROM، يتم إنشاء جميع وصلات العبور، وهو ما يعادل كتابة وحدات منطقية لجميع خلايا ذاكرة ROM. أثناء عملية برمجة ROM، يتم توفير طاقة متزايدة إلى منافذ الطاقة ومخرجات الدائرة الدقيقة. في هذه الحالة، إذا تم توفير جهد الإمداد (الوحدة المنطقية) لمخرج ذاكرة القراءة فقط (ROM)، فلن يتدفق أي تيار عبر العبور وسيظل العبور سليمًا. إذا تم تطبيق مستوى جهد منخفض على خرج ذاكرة القراءة فقط (المتصلة بالعلبة)، فسوف يتدفق تيار عبر وصلة مصفوفة الذاكرة، مما سيتبخر، وعندما تتم قراءة المعلومات لاحقًا من خلية ذاكرة القراءة فقط، سيتم قراءة الصفر المنطقي.

تسمى هذه الدوائر الدقيقة قابلة للبرمجة ROM (PROM) أو PROM وهي موضحة في مخططات الدوائر كما هو موضح في الشكل 3.6. كمثال على PROM، يمكننا تسمية الدوائر الدقيقة 155PE3، 556RT4، 556RT8 وغيرها.

الشكل 3.6. التعيين الرسومي لذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) على مخططات الدوائر.

أثبتت الأقراص المضغوطة القابلة للبرمجة أنها مناسبة جدًا للإنتاج الصغير والمتوسط. ومع ذلك، عند تطوير الأجهزة الإلكترونية الراديوية، غالبًا ما يكون من الضروري تغيير البرنامج المسجل في ذاكرة القراءة فقط (ROM). في هذه الحالة، لا يمكن إعادة استخدام EPROM، لذلك بمجرد كتابة ROM، إذا كان هناك خطأ أو برنامج وسيط، فيجب التخلص منه، مما يؤدي بشكل طبيعي إلى زيادة تكلفة تطوير الأجهزة. وللتغلب على هذا العيب، تم تطوير نوع آخر من ذاكرة القراءة فقط (ROM) التي يمكن محوها وإعادة برمجتها.

تم بناء ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح بالأشعة فوق البنفسجية على أساس مصفوفة ذاكرة مبنية على خلايا الذاكرة، ويظهر هيكلها الداخلي في الشكل التالي:

الشكل 3.7. خلية ذاكرة ROM قابلة للمسح بالأشعة فوق البنفسجية والكهربائية.

الخلية عبارة عن ترانزستور MOS حيث تكون البوابة مصنوعة من السيليكون متعدد البلورات. بعد ذلك، أثناء عملية تصنيع الدائرة الدقيقة، تتم أكسدة هذه البوابة ونتيجة لذلك سيتم إحاطتها بأكسيد السيليكون - وهو عازل ذو خصائص عازلة ممتازة. في الخلية الموصوفة، مع مسح ذاكرة القراءة فقط (ROM) بالكامل، لا توجد شحنة في البوابة العائمة، وبالتالي لا يوصل الترانزستور التيار. عند برمجة ROM، يتم تطبيق جهد عالي على البوابة الثانية الموجودة فوق البوابة العائمة ويتم تحفيز الشحنات إلى البوابة العائمة بسبب تأثير النفق. بعد إزالة جهد البرمجة، تبقى الشحنة المستحثة على البوابة العائمة، وبالتالي يبقى الترانزستور في حالة موصلة. يمكن تخزين الشحنة الموجودة على البوابة العائمة لمثل هذه الخلية لعقود من الزمن.

لا يختلف المخطط التفصيلي لذاكرة القراءة فقط الموصوفة عن قناع ROM الموصوف مسبقًا. والفرق الوحيد هو أنه بدلا من العبور القابل للانصهار، يتم استخدام الخلية الموصوفة أعلاه. يسمى هذا النوع من ذاكرة القراءة فقط ذاكرة القراءة فقط القابلة لإعادة البرمجة (EPROM) أو EPROM. في ذاكرة القراءة فقط (ROM)، يتم مسح المعلومات المسجلة مسبقًا باستخدام الأشعة فوق البنفسجية. ولكي يمر هذا الضوء بحرية إلى بلورة أشباه الموصلات، تم بناء نافذة زجاجية كوارتز في غلاف شريحة ROM.

عندما يتم تشعيع شريحة EPROM، يتم فقدان الخصائص العازلة لأكسيد السيليكون، وتتدفق الشحنة المتراكمة من البوابة العائمة إلى حجم أشباه الموصلات، ويدخل ترانزستور خلية الذاكرة في حالة إيقاف التشغيل. يتراوح وقت مسح شريحة RPOM من 10 إلى 30 دقيقة.

يتراوح عدد دورات مسح الكتابة لشرائح EPROM من 10 إلى 100 مرة، وبعدها تفشل شريحة EPROM. ويرجع ذلك إلى التأثير المدمر للأشعة فوق البنفسجية على أكسيد السيليكون. كمثال على الدوائر الدقيقة EPROM، يمكننا تسمية الدوائر الدقيقة من سلسلة 573 روسية الصنع والدوائر الدقيقة من سلسلة 27cXXX أجنبية الصنع. غالبًا ما يقوم RPOM بتخزين برامج BIOS لأجهزة الكمبيوتر العالمية. تم توضيح RPOMs على مخططات الدوائر كما هو موضح في الشكل 3.8.

الشكل 3.8. التعيين الرسومي الرمزي لـ EPROM على مخططات الدوائر.

نظرًا لأن الحالات التي تحتوي على نافذة كوارتز باهظة الثمن، فضلاً عن العدد القليل من دورات الكتابة والمسح، فقد أدى ذلك إلى البحث عن طرق لمسح المعلومات من ذاكرة القراءة فقط كهربائيًا. وقد واجهتنا العديد من الصعوبات في هذا الطريق، وتم الآن حلها عملياً. في الوقت الحاضر، أصبحت الرقائق ذات المحو الكهربائي للمعلومات منتشرة على نطاق واسع. كخلية تخزين، فإنها تستخدم نفس الخلايا الموجودة في ROM، ولكن يتم مسحها بواسطة الإمكانات الكهربائية، وبالتالي يصل عدد دورات مسح الكتابة لهذه الدوائر الدقيقة إلى 1,000,000 مرة. يتم تقليل الوقت اللازم لمسح خلية ذاكرة في مثل هذه الأقراص المضغوطة إلى 10 مللي ثانية. تبين أن دائرة التحكم في ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة للبرمجة والقابلة للمسح كهربائيًا معقدة، لذلك ظهر اتجاهان لتطوير هذه الدوائر الدقيقة:

1. EEPROM - ذاكرة للقراءة فقط قابلة للمسح كهربائيًا وقابلة للبرمجة

تعد ذاكرة EEPROM القابلة للمسح كهربائيًا أكثر تكلفة وأصغر حجمًا، ولكنها تسمح لك بإعادة كتابة كل خلية ذاكرة على حدة. ونتيجة لذلك، تتمتع هذه الدوائر الدقيقة بأقصى عدد من دورات مسح الكتابة. مجال تطبيق ROM القابل للمسح كهربائيًا هو تخزين البيانات التي لا ينبغي مسحها عند إيقاف تشغيل الطاقة. تشمل هذه الدوائر الدقيقة الدوائر الدقيقة المحلية 573РР3 و 558РР3 والدوائر الدقيقة الأجنبية EEPROM من سلسلة 28cXX. تم تحديد ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة للمسح كهربائيًا على مخططات الدوائر كما هو موضح في الشكل 3.9.

الشكل 9. التعيين الرسومي لذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا (EEPROM) على مخططات الدوائر.

في الآونة الأخيرة، كان هناك ميل لتقليل حجم EEPROM عن طريق تقليل عدد المسامير الخارجية للدوائر الدقيقة. للقيام بذلك، يتم نقل العنوان والبيانات من وإلى الشريحة عبر منفذ تسلسلي. في هذه الحالة، يتم استخدام نوعين من المنافذ التسلسلية - منفذ SPI ومنفذ I2C (شرائح من سلسلة 93cXX و24cXX، على التوالي). تتوافق السلسلة الأجنبية 24cXX مع السلسلة المحلية للدوائر الدقيقة 558PPX.

فلاش - تختلف ذاكرة القراءة فقط (ROM) عن ذاكرة EEPROM في أن المسح لا يتم على كل خلية على حدة، ولكن على الدائرة الدقيقة بأكملها أو كتلة من مصفوفة الذاكرة الخاصة بهذه الدائرة الدقيقة، كما حدث في EEPROM.

الشكل 3.10. تعيين رسومي رمزي لذاكرة FLASH على مخططات الدوائر.

عند الوصول إلى جهاز تخزين دائم، تحتاج أولاً إلى تعيين عنوان خلية الذاكرة على ناقل العناوين، ثم إجراء عملية القراءة من الشريحة. يظهر مخطط التوقيت هذا في الشكل 3.11.

الشكل 3.11. مخططات توقيت الإشارات لقراءة المعلومات من ROM.

في الشكل 3.11، توضح الأسهم التسلسل الذي يجب أن يتم من خلاله توليد إشارات التحكم. في هذا الشكل، RD هي إشارة القراءة، وA هي إشارات اختيار عنوان الخلية (نظرًا لأن البتات الفردية في ناقل العنوان يمكن أن تأخذ قيمًا مختلفة، يتم عرض مسارات الانتقال إلى كل من الحالتين الواحد والصفر)، وD هي معلومات الإخراج المقروءة من خلية ROM المحددة.

4. قم بإجراء عملية الإضافة في الكود المكمل لشخصين، والذي يمثل المصطلحات المحددة في شكل ثنائي:

1) + 45 2) - 45

- 20 + 20

حل:

1) × 1 = 45 = 0.101101

× 2 = - 20 = 1.010100 العلاقات العامة = 1.101011 آر = 1.101100 إضافية

+ 1,101100

إجابة: 0.011001 ع = 25 10

2) × 1 = - 45 = 1.101101

× 2 = 20 = 0.010100

+ 0,010100

إجابة: 1.100111 إضافي = 1.011000 آر = 1.011001 السابق = - 25 10

السؤال رقم 5.

أكمل المهام التالية:

1) كتابة الدالة المنطقية في SNDF؛

2) تصغير الدالة المنطقية باستخدام خرائط كارنو؛

تعد أجهزة الكمبيوتر وأي إلكترونيات أجهزة معقدة، ومبادئ تشغيلها ليست واضحة دائمًا لمعظم الأشخاص العاديين. ما هو ROM ولماذا هو مطلوب الجهاز؟ لن يتمكن معظم الناس من الإجابة على هذا السؤال. دعونا نحاول تصحيح سوء الفهم هذا.

ما هو مدمج؟

ما هي وأين يتم استخدامها؟ أجهزة ذاكرة القراءة فقط (ROM) هي ذاكرة غير متطايرة. من الناحية التكنولوجية، يتم تنفيذها كدائرة كهربائية صغيرة. وفي الوقت نفسه، تعلمنا ما هو اختصار ROM. تم تصميم الأجهزة لتخزين المعلومات التي أدخلها المستخدم والبرامج المثبتة. في جهاز تخزين دائم، يمكنك العثور على المستندات والألحان والصور - أي. أي شيء يجب تخزينه لأشهر أو حتى سنوات. يمكن أن تختلف أحجام الذاكرة، اعتمادًا على الجهاز المستخدم، من عدة كيلو بايت (على أبسط الأجهزة التي تحتوي على شريحة سيليكون واحدة، مثال على ذلك وحدات التحكم الدقيقة) إلى تيرابايت. كلما زادت سعة ROM، كلما زاد عدد الكائنات التي يمكن تخزينها. الحجم يتناسب طرديا مع كمية البيانات. إذا قمنا بتكثيف الإجابة على سؤال ما هو ROM، فيجب أن نجيب: إنه شيء لا يعتمد على جهد ثابت.

محركات الأقراص الصلبة كأجهزة تخزين دائمة أساسية

لقد تمت بالفعل الإجابة على سؤال ما هو ROM. الآن يجب أن نتحدث عن ما هم عليه. أجهزة التخزين الدائمة الرئيسية هي محركات الأقراص الثابتة. هم في كل جهاز كمبيوتر حديث. يتم استخدامها نظرًا لقدراتها الواسعة على تخزين المعلومات. ولكن في الوقت نفسه، هناك عدد من الأقراص المضغوطة التي تستخدم مُضاعِفات الإرسال ومُحملات التشغيل وغيرها من الآليات الإلكترونية المشابهة). مع دراسة مفصلة، سيكون من الضروري ليس فقط فهم معنى ROM. يعد فك رموز المصطلحات الأخرى ضروريًا أيضًا لفهم الموضوع.

توسيع وإضافة قدرات ROM بفضل تقنيات الفلاش

إذا لم يكن المعيار كافيا للمستخدم، فيمكنك الاستفادة من التوسع الإضافي لقدرات ROM المقدمة في مجال تخزين البيانات. ويتم ذلك باستخدام التقنيات الحديثة المطبقة في بطاقات الذاكرة ومحركات أقراص فلاش USB. وهي تعتمد على مبدأ الاستخدام القابل لإعادة الاستخدام. بمعنى آخر، يمكن مسح البيانات الموجودة عليها وكتابتها عشرات أو مئات الآلاف من المرات.

مما تتكون ذاكرة القراءة فقط؟

يحتوي ROM على جزأين، وهما ROM-A (لتخزين البرامج) وROM-E (لإصدار البرامج). جهاز ذاكرة القراءة فقط من النوع A عبارة عن مصفوفة محول صمام ثنائي، والتي يتم تركيبها باستخدام أسلاك العناوين. يؤدي هذا القسم من ROM الوظيفة الرئيسية. تعتمد الحشوة على المادة التي صنع منها ROM (يمكن استخدام الأشرطة المثقوبة والمغناطيسية، والبطاقات المثقوبة، والأقراص المغناطيسية، والأسطوانات، وأطراف الفريت، والعوازل الكهربائية وخاصية تراكم الشحنات الكهروستاتيكية).

الهيكل التخطيطي للROM

يتم تصوير هذا الكائن الإلكتروني على أنه جهاز يشبه في مظهره اتصال عدد معين من الخلايا المكونة من رقم واحد. شريحة ROM، على الرغم من تعقيدها المحتمل وقدراتها الكبيرة على ما يبدو، صغيرة الحجم. عند تخزين جزء معين، يتم غلقه على العلبة (عند كتابة الصفر) أو على مصدر الطاقة (عند كتابة الوحدة). لزيادة سعة خلايا الذاكرة في أجهزة التخزين الدائمة، يمكن توصيل الدوائر الدقيقة بالتوازي. وهذا ما يفعله المصنعون للحصول على منتج حديث، لأن شريحة ROM عالية الأداء تسمح لهم بالمنافسة في السوق.

أحجام الذاكرة عند استخدامها في وحدات مختلفة من المعدات

تختلف أحجام الذاكرة حسب نوع ذاكرة القراءة فقط (ROM) والغرض منها. لذا، في الأجهزة المنزلية البسيطة، مثل الغسالات أو الثلاجات، قد يكون لديك ما يكفي من وحدات التحكم الدقيقة المثبتة (مع احتياطياتها التي تصل إلى عدة عشرات من الكيلوبايتات)، وفي حالات نادرة يتم تثبيت شيء أكثر تعقيدًا. لا فائدة من استخدام كمية كبيرة من ذاكرة القراءة فقط هنا، لأن كمية الإلكترونيات صغيرة ولا تتطلب المعدات حسابات معقدة. تتطلب أجهزة التلفاز الحديثة شيئًا أكثر تقدمًا. وأعلى مستويات التعقيد هي تكنولوجيا الكمبيوتر، مثل أجهزة الكمبيوتر والخوادم، التي يمكن أن تحتوي ذاكرة القراءة فقط (ROM) الخاصة بها، على الأقل، على عدة غيغابايت (لتلك التي تم إصدارها قبل 15 عامًا) إلى عشرات ومئات التيرابايت من المعلومات.

قناع مدمج

في الحالات التي يتم فيها إجراء التسجيل باستخدام عملية المعدنة ويتم استخدام قناع، يُطلق على جهاز التخزين الدائم هذا اسم جهاز مقنع. يتم توفير عناوين خلايا الذاكرة فيها إلى 10 دبابيس، ويتم تحديد شريحة محددة باستخدام إشارة CS خاصة. تتم برمجة هذا النوع من ROM في المصانع، ونتيجة لذلك يكون الإنتاج بكميات صغيرة ومتوسطة غير مربح وغير مريح إلى حد ما. ولكن عندما يتم إنتاجها بكميات كبيرة، فهي الأرخص بين جميع أجهزة التخزين الدائمة، مما يضمن شعبيتها.

من الناحية التخطيطية، فهي تختلف عن الكتلة العامة حيث أنه في مصفوفة الذاكرة يتم استبدال وصلات الموصلات بوصلات قابلة للانصهار مصنوعة من السيليكون متعدد البلورات. في مرحلة الإنتاج، يتم إنشاء جميع وصلات العبور، ويعتقد الكمبيوتر أنه يتم كتابة وصلات العبور المنطقية في كل مكان. ولكن أثناء البرمجة التحضيرية، يتم تطبيق الجهد المتزايد، بمساعدة الوحدات المنطقية المتبقية. عند تطبيق جهد منخفض، تتبخر وصلات العبور ويقرأ الكمبيوتر أن هناك صفرًا منطقيًا. تعمل أجهزة ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة على هذا المبدأ.

أجهزة ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة

تبين أن PROMs ملائمة بدرجة كافية في عملية التصنيع التكنولوجي بحيث يمكن استخدامها في الإنتاج المتوسط والصغير الحجم. لكن هذه الأجهزة لها أيضًا حدودها - على سبيل المثال، لا يمكن كتابة البرنامج إلا مرة واحدة (نظرًا لحقيقة أن وصلات العبور تتبخر مرة واحدة وإلى الأبد). وبسبب عدم القدرة على إعادة استخدام جهاز تخزين دائم، إذا تمت كتابته بشكل غير صحيح، فيجب التخلص منه. ونتيجة لذلك، ترتفع تكلفة جميع المعدات المصنعة. نظرًا لعدم اكتمال دورة الإنتاج، كانت هذه المشكلة في أذهان مطوري أجهزة الذاكرة. كان المخرج من هذا الموقف هو تطوير ذاكرة القراءة فقط (ROM)، والتي يمكن إعادة برمجتها عدة مرات.

الأشعة فوق البنفسجية أو ذاكرة القراءة فقط الكهربائية القابلة للمسح

وكانت تسمى هذه الأجهزة "ذاكرة القراءة فقط فوق البنفسجية أو القابلة للمسح كهربائيًا". يتم إنشاؤها على أساس مصفوفة الذاكرة، حيث تحتوي خلايا الذاكرة على بنية خاصة. وبالتالي، فإن كل خلية عبارة عن ترانزستور MOS حيث تكون البوابة مصنوعة من السيليكون متعدد البلورات. على غرار الخيار السابق، أليس كذلك؟ لكن خصوصية هذه الأقراص المدمجة هي أن السيليكون محاط بالإضافة إلى ذلك بمادة عازلة لها خصائص عازلة رائعة - ثاني أكسيد السيليكون. يعتمد مبدأ التشغيل هنا على محتوى الشحنة الحثية، والتي يمكن تخزينها لعقود. هناك تفاصيل للمحو. وبالتالي، يتطلب جهاز ROM فوق البنفسجي التعرض للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الخارج (مصباح الأشعة فوق البنفسجية، وما إلى ذلك). من الواضح، من وجهة نظر البساطة، أن تشغيل ذكريات القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا هو الأمثل، لأنها تحتاج ببساطة إلى التنشيط عن طريق تطبيق الجهد الكهربي. لقد تم تطبيق مبدأ المسح الكهربائي بنجاح في ROM مثل محركات الأقراص المحمولة، وهو ما يمكن رؤيته في الكثير.

لكن دائرة ROM هذه، باستثناء بناء الخلية، لا تختلف من الناحية الهيكلية عن جهاز ذاكرة القراءة فقط التقليدي المقنع. في بعض الأحيان تسمى هذه الأجهزة أيضًا قابلة لإعادة البرمجة. ولكن مع كل المزايا، هناك أيضًا حدود معينة لسرعة محو المعلومات: عادة ما يستغرق هذا الإجراء حوالي 10-30 دقيقة.

على الرغم من القدرة على إعادة الكتابة، فإن الأجهزة القابلة لإعادة البرمجة لها قيود على استخدامها. وبالتالي، يمكن للإلكترونيات ذات المسح فوق البنفسجي أن تعيش من 10 إلى 100 دورة إعادة كتابة. ثم يصبح التأثير المدمر للإشعاع ملحوظًا لدرجة أنها تتوقف عن العمل. يمكنك رؤية استخدام عناصر مثل تخزين برامج BIOS وبطاقات الفيديو والصوت والمنافذ الإضافية. لكن المبدأ الأمثل فيما يتعلق بإعادة الكتابة هو مبدأ المحو الكهربائي. وبالتالي فإن عدد عمليات إعادة الكتابة في الأجهزة العادية يتراوح من 100.000 إلى 500.000! هناك أجهزة ROM منفصلة يمكنها فعل المزيد، لكن معظم المستخدمين لا يستخدمونها.

| ذاكرة القراءة فقط (ROM)

شريحة Intel 1702 EPROM مع مسح للأشعة فوق البنفسجية
ذاكرة القراءة فقط (ROM)- ذاكرة غير متطايرة، تستخدم لتخزين مجموعة من البيانات غير القابلة للتغيير.

الأنواع التاريخية لذاكرة القراءة فقط (ROM).

كيف يعمل الروم؟ الأنواع الحديثة من ROM

في كثير من الأحيان، في التطبيقات المختلفة، من الضروري تخزين المعلومات التي لا تتغير أثناء تشغيل الجهاز. هذه معلومات مثل البرامج الموجودة في وحدات التحكم الدقيقة ومحملات التمهيد وBIOS في أجهزة الكمبيوتر وجداول معاملات التصفية الرقمية في معالجات الإشارة. دائمًا ما تكون هذه المعلومات غير مطلوبة في نفس الوقت تقريبًا، لذلك يمكن بناء أبسط الأجهزة لتخزين المعلومات الدائمة على أجهزة تعدد الإرسال. يظهر الرسم التخطيطي لجهاز التخزين الدائم في الشكل التالي

دائرة ذاكرة للقراءة فقط تعتمد على معدد الإرسال
في هذه الدائرة، تم بناء جهاز ذاكرة للقراءة فقط يحتوي على ثماني خلايا ذات بت واحد. يتم تخزين جزء معين في خلية مكونة من رقم واحد عن طريق لحام السلك بمصدر الطاقة (كتابة واحد) أو إغلاق السلك بالعلبة (كتابة صفر). في مخططات الدوائر، تم تحديد مثل هذا الجهاز كما هو موضح في الشكل

تعيين جهاز تخزين دائم على مخططات الدوائر
من أجل زيادة سعة خلية ذاكرة ROM، يمكن توصيل هذه الدوائر الدقيقة بالتوازي (تظل المخرجات والمعلومات المسجلة مستقلة بشكل طبيعي). يظهر الشكل التالي مخطط الاتصال المتوازي لذاكرة القراءة فقط ذات البت الواحد

دائرة ROM متعددة البت
في ذاكرة القراءة فقط (ROM) الحقيقية، يتم تسجيل المعلومات باستخدام العملية الأخيرة لإنتاج الرقائق - المعدنة. تتم عملية المعدنة باستخدام قناع، ولهذا السبب تسمى هذه الأقراص المدمجة مدمج قناع. هناك اختلاف آخر بين الدوائر الدقيقة الحقيقية والنموذج المبسط المذكور أعلاه وهو استخدام مزيل تعدد الإرسال بالإضافة إلى معدد الإرسال. يتيح هذا الحل إمكانية تحويل بنية تخزين أحادية البعد إلى بنية متعددة الأبعاد، وبالتالي تقليل حجم دائرة فك التشفير المطلوبة لتشغيل دائرة ROM بشكل كبير. ويوضح هذا الوضع من خلال الشكل التالي:

قناع دائرة الذاكرة للقراءة فقط
تم توضيح ROMs القناع في مخططات الدوائر كما هو موضح في الشكل. يتم توفير عناوين خلايا الذاكرة في هذه الشريحة إلى الأطراف A0 ... A9. يتم تحديد الشريحة بواسطة إشارة CS. باستخدام هذه الإشارة، يمكنك زيادة حجم ذاكرة القراءة فقط (يرد مثال على استخدام إشارة CS في مناقشة ذاكرة الوصول العشوائي). تتم قراءة الدائرة الدقيقة باستخدام إشارة RD.

يتم تنفيذ برمجة قناع ROM في مصنع الشركة المصنعة، وهو أمر غير مناسب للغاية لدفعات الإنتاج الصغيرة والمتوسطة الحجم، ناهيك عن مرحلة تطوير الجهاز. بطبيعة الحال، بالنسبة للإنتاج على نطاق واسع، تعد ROMs القناع أرخص أنواع ROM، وبالتالي يتم استخدامها على نطاق واسع في الوقت الحاضر. بالنسبة لسلسلة الإنتاج الصغيرة والمتوسطة الحجم من المعدات الراديوية، تم تطوير دوائر دقيقة يمكن برمجتها في أجهزة خاصة - المبرمجين. في هذه الرقائق، يتم استبدال الاتصال الدائم للموصلات في مصفوفة الذاكرة بروابط قابلة للانصهار مصنوعة من السيليكون متعدد البلورات. أثناء إنتاج الدائرة الدقيقة، يتم تصنيع جميع وصلات العبور، وهو ما يعادل كتابة الوحدات المنطقية لجميع خلايا الذاكرة. أثناء عملية البرمجة، يتم توفير طاقة متزايدة إلى دبابيس الطاقة ومخرجات الدائرة الدقيقة. في هذه الحالة، إذا تم توفير جهد الإمداد (الوحدة المنطقية) لمخرج الدائرة الدقيقة، فلن يتدفق أي تيار عبر العبور وسيظل العبور سليمًا. إذا تم تطبيق مستوى الجهد المنخفض على إخراج الدائرة الدقيقة (المتصلة بالحالة)، فسوف يتدفق التيار عبر العبور، مما سيتبخر هذا العبور وعندما تتم قراءة المعلومات لاحقًا من هذه الخلية، سيكون هناك صفر منطقي يقرأ.

تسمى هذه الدوائر الدقيقة قابلة للبرمجة ROM (PROM) ويتم تصويرها على مخططات الدوائر كما هو موضح في الشكل. على سبيل المثال، يمكننا تسمية الدوائر الدقيقة 155PE3، 556PT4، 556PT8 وغيرها.

تعيين ذاكرة للقراءة فقط قابلة للبرمجة على مخططات الدوائر
أثبتت الأقراص المضغوطة القابلة للبرمجة أنها مناسبة جدًا للإنتاج الصغير والمتوسط. ومع ذلك، عند تطوير الأجهزة الإلكترونية الراديوية، غالبًا ما يكون من الضروري تغيير البرنامج المسجل في ذاكرة القراءة فقط (ROM). في هذه الحالة، لا يمكن إعادة استخدام EPROM، لذلك بمجرد كتابة ROM، إذا كان هناك خطأ أو برنامج وسيط، فيجب التخلص منه، مما يزيد بشكل طبيعي من تكلفة تطوير الأجهزة. وللتغلب على هذا العيب، تم تطوير نوع آخر من ذاكرة القراءة فقط (ROM) التي يمكن محوها وإعادة برمجتها.

ROM قابل للمسح بالأشعة فوق البنفسجيةمبني على أساس مصفوفة تخزينية مبنية على خلايا الذاكرة، ويظهر تركيبها الداخلي في الشكل التالي:

خلية ذاكرة ROM قابلة للمسح بالأشعة فوق البنفسجية وكهربائيًا
الخلية عبارة عن ترانزستور MOS حيث تكون البوابة مصنوعة من السيليكون متعدد البلورات. بعد ذلك، أثناء عملية تصنيع الدائرة الدقيقة، تتم أكسدة هذه البوابة ونتيجة لذلك سيتم إحاطتها بأكسيد السيليكون - وهو عازل ذو خصائص عازلة ممتازة. في الخلية الموصوفة، مع مسح ذاكرة القراءة فقط (ROM) بالكامل، لا توجد شحنة في البوابة العائمة، وبالتالي لا يوصل الترانزستور التيار. عند برمجة الدائرة الدقيقة، يتم تطبيق جهد عالي على البوابة الثانية الموجودة فوق البوابة العائمة ويتم تحفيز الشحنات إلى البوابة العائمة بسبب تأثير النفق. بعد إزالة جهد البرمجة على البوابة العائمة، تبقى الشحنة المستحثة، وبالتالي، يبقى الترانزستور في حالة موصلة. يمكن تخزين الشحنة الموجودة على البوابة العائمة لعقود من الزمن.

لا يختلف المخطط التفصيلي لذاكرة القراءة فقط عن قناع ROM الموصوف مسبقًا. الشيء الوحيد الذي يتم استخدامه بدلاً من وصلة العبور هو الخلية الموضحة أعلاه. في ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة لإعادة البرمجة، يتم مسح المعلومات المسجلة مسبقًا باستخدام الأشعة فوق البنفسجية. ولكي يمر هذا الضوء بحرية إلى بلورة أشباه الموصلات، تم بناء نافذة زجاجية كوارتز في جسم الشريحة.

عندما يتم تشعيع الدائرة الدقيقة، يتم فقدان الخصائص العازلة لأكسيد السيليكون وتتدفق الشحنة المتراكمة من البوابة العائمة إلى حجم أشباه الموصلات ويدخل ترانزستور خلية الذاكرة في حالة إيقاف التشغيل. يتراوح وقت مسح الدائرة الدقيقة من 10 إلى 30 دقيقة.

يتراوح عدد دورات محو الكتابة للدوائر الدقيقة من 10 إلى 100 مرة، وبعد ذلك تفشل الدائرة الدقيقة. ويرجع ذلك إلى الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية. كمثال على هذه الدوائر الدقيقة، يمكننا تسمية الدوائر الدقيقة من سلسلة 573 للإنتاج الروسي، والدوائر الدقيقة من سلسلة 27cXXX للإنتاج الأجنبي. غالبًا ما تقوم هذه الرقائق بتخزين برامج BIOS لأجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة. تم توضيح ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة لإعادة البرمجة في مخططات الدوائر كما هو موضح في الشكل

تعيين جهاز ذاكرة للقراءة فقط قابل لإعادة البرمجة على مخططات الدوائر
لذلك، فإن الحالات التي تحتوي على نافذة كوارتز باهظة الثمن، بالإضافة إلى قلة عدد دورات مسح الكتابة، مما أدى إلى البحث عن طرق لمسح المعلومات من EPROM كهربائيًا. وقد واجهتنا العديد من الصعوبات في هذا الطريق، وتم الآن حلها عملياً. في الوقت الحاضر، أصبحت الدوائر الدقيقة ذات المحو الكهربائي للمعلومات منتشرة على نطاق واسع. كخلية تخزين، فإنها تستخدم نفس الخلايا الموجودة في ROM، ولكن يتم مسحها بواسطة الإمكانات الكهربائية، وبالتالي يصل عدد دورات مسح الكتابة لهذه الدوائر الدقيقة إلى 1,000,000 مرة. يتم تقليل الوقت اللازم لمسح خلية الذاكرة في هذه الدوائر الدقيقة إلى 10 مللي ثانية. وتبين أن دائرة التحكم لمثل هذه الدوائر الدقيقة معقدة، لذلك ظهر اتجاهان لتطوير هذه الدوائر الدقيقة:

1.-> إيبروم
2.-> فلاش – مدمج

تعتبر PROMs القابلة للمسح كهربائيًا أكثر تكلفة وأصغر حجمًا، ولكنها تسمح لك بإعادة كتابة كل خلية ذاكرة على حدة. ونتيجة لذلك، تتمتع هذه الدوائر الدقيقة بأقصى عدد من دورات مسح الكتابة. مجال تطبيق ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا هو تخزين البيانات التي لا ينبغي مسحها عند إيقاف تشغيل الطاقة. تشمل هذه الدوائر الدقيقة الدوائر الدقيقة المحلية 573РР3 و 558РР والدوائر الدقيقة الأجنبية من سلسلة 28cXX. تم تحديد ذاكرة القراءة فقط (ROM) القابلة للمسح كهربائيًا في المخططات كما هو موضح في الشكل.

تعيين ذاكرة للقراءة فقط قابلة للمسح كهربائيًا على مخططات الدوائر
في الآونة الأخيرة، كان هناك ميل لتقليل حجم EEPROM عن طريق تقليل عدد الأرجل الخارجية للدوائر الدقيقة. للقيام بذلك، يتم نقل العنوان والبيانات من وإلى الشريحة عبر منفذ تسلسلي. في هذه الحالة، يتم استخدام نوعين من المنافذ التسلسلية - منفذ SPI ومنفذ I2C (شرائح من سلسلة 93cXX و24cXX، على التوالي). تتوافق السلسلة الأجنبية 24cXX مع السلسلة المحلية للدوائر الدقيقة 558PPX.

عند الوصول إلى جهاز تخزين دائم، تحتاج أولاً إلى تعيين عنوان خلية الذاكرة على ناقل العناوين، ثم إجراء عملية القراءة من الشريحة. يظهر مخطط التوقيت هذا في الشكل

تعيين ذاكرة فلاش على مخططات الدوائر
توضح الأسهم الموجودة في الشكل التسلسل الذي يجب أن يتم من خلاله إنشاء إشارات التحكم. في هذا الشكل، RD هي إشارة القراءة، وA هي إشارات اختيار عنوان الخلية (نظرًا لأن البتات الفردية في ناقل العنوان يمكن أن تأخذ قيمًا مختلفة، يتم عرض مسارات الانتقال إلى كل من الحالتين الواحد والصفر)، وD هي معلومات الإخراج المقروءة من خلية ROM المحددة.