Kirjutuskaitstud mälu (ROM). Mis on ROM? ROM-i skeem, jaotised ja maht Mida tähendab ROM tüüpi mälu?

Kirjutuskaitstud mälu (ROM) – püsimälu, mida kasutatakse muutumatute andmete massiivi salvestamiseks.

Püsimälud on mõeldud teabe salvestamiseks, mis jääb muutumatuks kogu seadme töötamise ajal. See teave ei kao toitepinge eemaldamisel.

Seetõttu on ROM-is võimalik ainult teabe lugemise režiim ja lugemisega ei kaasne selle hävitamist.

ROM-i klass ei ole homogeenne ja, nagu varem märgitud, võib jagada mitmeks sõltumatuks alamklassiks. Kõik need alamklassid kasutavad aga sama teabe esitamise põhimõtet. ROM-is olev teave on esitatud aadressi (A) ja andmesiini vahelise ühenduse olemasolu või puudumise kujul. Selles mõttes on ROM-i EZE sarnane dünaamilise RAM-i EZE-ga, milles mälukondensaator Cn on kas lühises või vooluringist välja jäetud.

2. ROMi arengu ajalooline kronoloogia. Selle sisu salvestamise/ümberkirjutamise põhimõttel põhinevad ROM-tehnoloogiad: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flashROM. Esitage nende tehnoloogiate omadused ja joonised, mis näitavad rakkude struktuuri.

Väga sageli on erinevates rakendustes vaja salvestada teavet, mis seadme töötamise ajal ei muutu. See on teave, näiteks programmid mikrokontrollerites, alglaadurid ja arvutite BIOS, signaaliprotsessorite digitaalfiltrite koefitsientide tabelid. Peaaegu alati pole seda teavet korraga vaja, seega saab multiplekseritele ehitada lihtsaimad seadmed püsiva teabe salvestamiseks. Sellise püsisalvestusseadme skeem on näidatud joonisel 1.

Joonis 1. Multiplekseril põhinev kirjutuskaitstud mäluahel.

Selles vooluringis on ehitatud kaheksa ühebitise elemendiga kirjutuskaitstud mäluseade. Konkreetse biti salvestamine ühekohalisse lahtrisse toimub juhtme jootmisega toiteallika külge (ühe kirjutamine) või juhtme tihendamisega korpuse külge (nulli kirjutamine). Elektriskeemidel on selline seade tähistatud joonisel 2 näidatud viisil.

Joonis 2. Püsisalvestusseadme tähistus lülitusskeemidel.

ROM-mäluelemendi mahu suurendamiseks saab neid mikroskeeme ühendada paralleelselt (väljundid ja salvestatud teave jäävad loomulikult sõltumatuks). Ühebitiste ROM-ide paralleelühendusskeem on näidatud joonisel 3.

Joonis 3. Mitmebitise ROM-i skeem.

Päris ROM-ides salvestatakse teave kiibi tootmise viimase toimingu - metalliseerimise - abil. Metalliseerimine toimub maski abil, mistõttu selliseid ROM-e nimetatakse mask ROM-id. Teine erinevus päris mikroskeemide ja ülaltoodud lihtsustatud mudeli vahel on demultiplekseri kasutamine lisaks multiplekserile. See lahendus võimaldab muuta ühemõõtmelise salvestusstruktuuri mitmemõõtmeliseks ja seeläbi oluliselt vähendada ROM-i vooluahela tööks vajaliku dekoodri ahela mahtu. Seda olukorda illustreerib järgmine joonis:

Joonis 4. Maskeeritud kirjutuskaitstud mäluseadme skeem.

Mask-ROM-id on kujutatud skeemidel, nagu on näidatud joonisel 5. Selle kiibi mäluelementide aadressid antakse kontaktidele A0 ... A9. Kiip valitakse CS-signaali järgi. Selle signaali abil saate suurendada ROM-i helitugevust (näide CS-signaali kasutamise kohta on toodud RAM-i arutelus). Mikrolülitust loetakse RD-signaali abil.

Joonis 5. Maskeeritud kirjutuskaitstud mäluseadme tähistus lülitusskeemidel.

Maski ROM-i programmeerimine toimub tootja tehases, mis on väikeste ja keskmiste tootmispartiide puhul väga ebamugav, seadme arendusetapist rääkimata. Loomulikult on suuremahuliseks tootmiseks mask-ROM-id odavaim ROM-i tüüp ja seetõttu kasutatakse neid praegu laialdaselt. Väikeste ja keskmise suurusega raadioseadmete tootmisseeriate jaoks on välja töötatud mikroskeemid, mida saab programmeerida spetsiaalsetes seadmetes - programmeerijates. Nendes kiipides asendatakse juhtide püsiühendus mälumaatriksis polükristallilisest ränist valmistatud sulavate lülidega. Mikroskeemi valmistamisel tehakse kõik džemprid, mis võrdub loogiliste ühikute kirjutamisega kõikidesse mälurakkudesse. Programmeerimisprotsessi ajal antakse mikrolülituse toitekontaktidele ja väljunditele suurenenud võimsus. Sellisel juhul, kui toitepinge (loogikaüksus) on rakendatud mikrolülituse väljundile, ei liigu voolu läbi hüppaja ja hüppaja jääb puutumata. Kui mikrolülituse (kestaga ühendatud) väljundile rakendatakse madalpinge tase, siis läbib hüppaja vool, mis aurustab selle hüppaja ja kui sellest elemendist hiljem teavet loetakse, kuvatakse loogiline null. lugeda.

Selliseid mikroskeeme nimetatakse programmeeritav ROM (PROM) ja on kujutatud lülitusskeemidel, nagu on näidatud joonisel 6. Näitena võime nimetada mikroskeeme 155PE3, 556RT4, 556RT8 jt.

Joonis 6. Programmeeritava kirjutuskaitstud mälu tähistus lülitusskeemidel.

Programmeeritavad ROM-id on osutunud väga mugavaks väikese ja keskmise mahuga tootmiseks. Raadioelektroonikaseadmete arendamisel tuleb aga sageli muuta ROM-i salvestatud programmi. Sel juhul ei saa EPROM-i uuesti kasutada, nii et kui ROM on üles kirjutatud, tuleb see vea või vahepealse programmi korral minema visata, mis loomulikult suurendab riistvara arendamise kulusid. Selle puuduse kõrvaldamiseks töötati välja teist tüüpi ROM, mida sai kustutada ja ümber programmeerida.

UV-kiirgusega kustutatav ROM on üles ehitatud mälurakkudele ehitatud salvestusmaatriksi alusel, mille sisemine struktuur on näidatud järgmisel joonisel:

Joonis 7. UV- ja elektriliselt kustutatav ROM-mäluelement.

Element on MOS-transistor, mille värav on valmistatud polükristallilisest ränist. Seejärel mikrolülituse tootmisprotsessi käigus see värav oksüdeeritakse ja selle tulemusena ümbritseb see ränioksiidiga - suurepäraste isoleerivate omadustega dielektrikuga. Kirjeldatud lahtris, kui ROM on täielikult kustutatud, ei ole ujuvväravas laengut ja seetõttu ei juhi transistor voolu. Mikrolülituse programmeerimisel rakendatakse ujuvvärava kohal asuvale teisele väravale kõrgepinge ja tunneliefekti tõttu indutseeritakse ujuvväravasse laengud. Pärast programmeerimispinge eemaldamist ujuvväravalt jääb indutseeritud laeng alles ja seetõttu jääb transistor juhtivasse olekusse. Ujuvvärava laengut saab säilitada aastakümneid.

Kirjutuskaitstud mäluseadme struktuuriskeem ei erine varem kirjeldatud mask-ROM-ist. Ainus asi, mida hüppaja asemel kasutatakse, on ülalkirjeldatud lahter. Ümberprogrammeeritavates ROM-ides kustutatakse varem salvestatud teave ultraviolettkiirguse abil. Et see valgus pooljuhtkristallile vabalt edasi pääseks, on kiibi korpusesse ehitatud kvartsklaasist aken.

Mikrolülituse kiiritamisel kaovad ränioksiidi isoleerivad omadused ja ujuvväravast kogunenud laeng voolab pooljuhi ruumalasse ning mäluelemendi transistor läheb väljalülitatud olekusse. Mikrolülituse kustutamise aeg on vahemikus 10 kuni 30 minutit.

Mikroskeemide kirjutamis-kustutustsüklite arv on vahemikus 10 kuni 100 korda, mille järel mikroskeem ebaõnnestub. See on tingitud ultraviolettkiirguse kahjulikust mõjust. Selliste mikroskeemide näitena võib nimetada Venemaa toodangu seeria 573 mikroskeeme, välismaise toodangu seeria 27cXXX mikroskeeme. Need kiibid salvestavad enamasti üldotstarbeliste arvutite BIOS-i programme. Välgutavad ROM-id on kujutatud lülitusskeemidel, nagu on näidatud joonisel 8.

Joonis 8. Ümberprogrammeeritava kirjutuskaitstud mäluseadme tähistus lülitusskeemidel.

Seega on kvartsaknaga korpused väga kallid, aga ka väike arv kirjutus-kustutustsükleid, mille tõttu otsiti võimalusi, kuidas EPROM-ist teavet elektriliselt kustutada. Sellel teel tuli ette palju raskusi, mis on nüüdseks praktiliselt lahendatud. Tänapäeval on info elektrilise kustutamisega mikroskeemid üsna laialt levinud. Salvestuselemendina kasutavad nad samu rakke, mis ROM-is, kuid need kustutatakse elektripotentsiaali tõttu, seega ulatub nende mikroskeemide kirjutamis-kustutustsüklite arv 1 000 000 korda. Sellistes mikroskeemides mäluelemendi kustutamise aeg väheneb 10 ms-ni. Selliste mikroskeemide juhtimisahel osutus keeruliseks, seega on nende mikroskeemide arendamiseks tekkinud kaks suunda:

2. FLASH ROM

Elektriliselt kustutatavad PROM-id on küll kallimad ja mahult väiksemad, kuid võimaldavad iga mäluelemendi eraldi ümber kirjutada. Selle tulemusena on nendel mikroskeemidel maksimaalne kirjutamis-kustutustsüklite arv. Elektriliselt kustutatava ROM-i rakendusala on andmete salvestamine, mida ei tohiks toite väljalülitamisel kustutada. Selliste mikroskeemide hulka kuuluvad kodumaised mikroskeemid 573РР3, 558РР ja välismaised mikroskeemid seeriast 28cXX. Elektriliselt kustutatavad ROM-id on diagrammidel tähistatud, nagu on näidatud joonisel 9.

Joonis 9. Elektriliselt kustutatava lugemismäluseadme tähistus lülitusskeemidel.

Viimasel ajal on olnud tendents vähendada EEPROM-i suurust, vähendades mikroskeemide väliste jalgade arvu. Selleks kantakse aadress ja andmed kiibile jadapordi kaudu üle. Sel juhul kasutatakse kahte tüüpi jadaporte - SPI-porti ja I2C-porti (mikroskeemid vastavalt 93cXX ja 24cXX seeriad). Välismaine seeria 24cXX vastab kodumaisele mikroskeemide seeriale 558PPX.

FLASH - ROM-id erinevad EEPROM-idest selle poolest, et kustutamist ei teostata iga raku kohta eraldi, vaid kogu mikroskeemil tervikuna või selle mikroskeemi mälumaatriksi plokil, nagu tehti EEPROM-is.

Joonis 10. FLASH-mälu tähistus lülitusskeemidel.

Püsimäluseadmele juurdepääsu saamiseks peate esmalt määrama aadressisiini mäluelemendi aadressi ja seejärel tegema kiibilt lugemistoimingu. See ajastusskeem on näidatud joonisel 11.

Joonis 11. Ajastusskeem teabe lugemiseks ROM-ist.

Joonisel 11 näitavad nooled juhtsignaalide genereerimise järjestust. Sellel joonisel on RD lugemissignaal, A on raku aadressi valiku signaalid (kuna aadressi siini üksikud bitid võivad omandada erinevaid väärtusi, on näidatud üleminekuteed nii ühe kui ka nulli olekusse), D on loetud väljundinformatsioon valitud ROM-i lahtrist.

· ROM- (Inglise) kirjutuskaitstud mälu, kirjutuskaitstud mälu), mask ROM, on toodetud tehase meetodil. Salvestatud andmeid edaspidi muuta ei ole võimalik.

· PROM- (Inglise) programmeeritav kirjutuskaitstud mälu, programmeeritav ROM (PROM)) - ROM, kui kasutaja on selle kord "vilgutanud".

· EPROM- (Inglise) kustutatav programmeeritav kirjutuskaitstud mälu, ümberprogrammeeritav/ümberprogrammeeritav ROM (EPROM/RPZU)). Näiteks kustutati ultraviolettlambi abil K537RF1 kiibi sisu. Ultraviolettkiirte kristallile pääsemiseks oli mikroskeemi korpuses kvartsklaasiga aken.

· EEPROM- (Inglise) elektriliselt kustutatav programmeeritav kirjutuskaitstud mälu, elektriliselt kustutatav, ümberprogrammeeritav ROM). Seda tüüpi mälu saab kustutada ja andmetega uuesti täita mitukümmend tuhat korda. Kasutatakse pooljuhtdraivides. Üks EEPROM-i tüüp on välkmälu(Inglise) välkmälu).

· flashROM - (inglise) kirjutuskaitstud välkmälu) on pooljuhtide elektriliselt ümberprogrammeeritava mälu (EEPROM) tehnoloogia. Sama sõna kasutatakse elektroonikalülitustes sellel pooljuhttehnoloogial põhinevate püsivate salvestusseadmete tehnoloogiliselt terviklike lahenduste tähistamiseks mikroskeemide kujul. Igapäevaelus omistatakse see fraas paljudele tahkis-teabesalvestusseadmete klassile.

Kirjutuskaitstud mälud (ROM-id) jagunevad nelja tüüpi:

О maskipõhine, programmeeritud tootja juures spetsiaalsete maskide abil;

О üks kord tarbija poolt programmeeritud nikroom- või polüsilikoonist džemprid põletades;

О tarbija poolt korduvalt programmeeritud salvestatud teabe kustutamisega ultraviolettkiirguse toimel;

O tarbija poolt korduvalt programmeeritav teabe elektrilise kustutamisega.

Vaatleme teist tüüpi ROM-i, mis koosneb nx2n dekoodrist ja selle väljunditesse ühendatud sulavate džempridega VÕI-ahelatest (joonis 9.48). ROM sisaldab 2x4 dekoodrit pzti_dcd alamahela kujul (A, B - koodi sisendid, E - resolutsiooni sisend, aktiivne kõrgetasemeline signaal), mille väljunditesse saab ühendada neli 4OR elementi koos lisaseadmetega. Joonisel fig. Joonis 9.48 näitab kahte sellist elementi, mis on realiseeritud eraldi alamahelatena pzu_unl ja pzu_un2. Kuigi need elemendid on samad, on nende ülesehitamine vooluringile kopeerimise teel välistatud sulandatud džemprite olemasolu tõttu – kui on sama nimega alamahelaid, siis ühes alamahelas hüppaja põletamine toob automaatselt kaasa sama džemperi põlemise teises. . Kuna programm ei võimalda alamahelaid kopeerida ja ümber nimetada, tuleb need kõik täismahus täita. Diagrammil on DO, D1 madalaima ja esimese numbri väljundid.

Pzu_dcd dekoodri ahel on näidatud joonisel fig. 9.49. Dekooder on valmistatud kolmel NOT elemendil ja neljal ZIL-NOT elemendil transistoridel (joon. 9.50).

Transistoridele dekoodri elementide juurutamise vajadus on seletatav sellega, et EWB programmis kasutatavad digitaalsete IC-de matemaatilised mudelid ei võimalda alati nendega ühendada tavapäraseid transistorahelaid ja eelkõige kõnealuses ROMis kasutatavaid mäluelemente. pzu_uni alamahela vorm. Selle sisemine struktuur sarnaneb K155REZ ROM-is kasutatava mäluelemendi struktuuriga (joonis 9.51). Erinevalt K155REZ IC-st, mis kasutab VÕI-elemendina mitme emitteriga transistorit, on joonisel fig. Joonisel 9.51 on kujutatud üksikud transistorid T1...T4, mille emitterid on sulatatud džemprite S1...S4 kaudu (simuleeritud 10 mA kaitsmetega) ühendatud draiveriga transistoridel T5, T6 ja zeneri dioodil D. Transistor T5 ja zeneri dioodi D kasutatakse ainult programmeerimisrežiimis ja töörežiimis, need ei mõjuta väljundastme tööd transistoril T6 (avatud kollektoriga aste), kuna transistor T5 on suletud madala potentsiaaliga selle aluses (läbilöögipinge). Zeneri dioodist D on valitud veidi kõrgem kui transistori T6 toitepinge, mis toidetakse teises alamahelas punkti DO või D1 koormustakisti kaudu).

ROM-i lahter töötab järgmiselt. Algolekus on transistorid T1...T4 ja T6 suletud ning koormuse ühendamisel T6-ga genereeritakse selle DO väljundis loogiline üks signaal (umbes +5 V). Kui etteantud koodikombinatsioon rakendatakse dekoodri sisenditele A, B ja loa sisendisse E antakse loogilise ühe signaal, avaneb üks transistoridest T1...T4 ja genereeritakse loogilise nulli signaal. DO väljund. Näiteks kui A = B = 1, avaneb transistor T4 ja selle emitteri loogiline ühe signaal läbi hüppaja S4 läheb takistite R2, R3 jagurisse, avaneb transistor T6 ja loogiline nullsignaal. genereeritakse selle väljundis. Ilmselgelt juhtub mis tahes muu binaarkombinatsiooniga sama asi, kuni vastav hüppaja hävib.

Jumperite põletamine on programmeerimise olemus ja see viiakse läbi iga numbri (iga lahtri) jaoks eraldi järgmiselt:

O sisenditesse A, B (vt joonis 9.48) antakse binaarkombinatsioon, mis vastab programmeeritavas bitis oleva sulandatud hüppaja aadressile (lahtris pzu_unx, kus x on lahtri number);

O, elemendi Dx väljundiga on koormustakisti kaudu ühendatud 12,5 V pingeallikas (selle takistus konkreetsete IC-de jaoks on dokumentatsioonis näidatud; K155REZ puhul on see umbes 300 oomi), mille tulemusena Zeneri diood D murrab läbi ja avaneb transistor T5;

O, loa sisendisse E antakse lühiajaliselt loogiline üks signaal, samal ajal kui üht avatud transistori T1...T2 ja T5 läbib vool, millest piisab vastava hüppaja läbipõlemiseks (loasignaali kestus). tööstuslike programmeerijate sisendil E võib see automaatselt suureneda pärast mitut ebaõnnestunud katset sama lahtri programmeerimiseks);

12,5 V allikas lülitatakse välja ja pärast vastava alamahela avamist saate veenduda, et hüppaja on tõesti hävinud (tööstuslike programmeerijate puhul taandub see protsess programmeeritava elemendi salvestuse kontrollimisele ja kui tulemus on negatiivne, ümberprogrammeerimine toimub lubava signaali pikema kestusega).

Jada-ROM-kiipide programmeerimise viimane etapp tööstuslikes tingimustes on elektri- ja termiline koolitus, mida kõige sagedamini viiakse läbi 168 tundi kõrgendatud temperatuuridel, pärast mida teostatakse salvestatud teabe täiendav jälgimine. Kui tuvastatakse viga, on lubatud ümberprogrammeerimine. Kui viga kordub, lükatakse kiip tagasi.

Programmeerimisprotsessi simuleerimiseks tuleb programmeeritavasse vooluringi ühendada lisaelemendid. Modelleerimist on soovitav alustada ühebitise ROM-iga (joonis 9.52).

Tuleb märkida, et vaadeldav ROM-mudel (nii joonisel 9.48 kui ka joonisel 9.52) on üsna kapriisne ja mõne sisendsignaali kombinatsiooni puhul simulatsiooni ei teostata. Märk selle kohta, et modelleerimine on võimatu, on toitelülitist vasakul (ekraani paremas ülanurgas) oleva akna puudumine, mis näitab pöördloenduse ajavahemikke. Mõne aja pärast võidakse anda soovitus muuta simulatsiooni vea seadistust (vaikimisi on see 1%). Soovitav on seada see maksimaalsele võimalikule (10%) menüüs Circuit (käsk Analüüsivalikud, parameeter Tolerants). Samuti on soovitav varieerida NOT ja NOR elementide sisendtakistite ja koormustakistite takistusi (joon. 9.50), samuti proovida muuta transistoride parameetreid. Viimase abinõuna võite piirduda kõige lihtsama juhtumiga - teha ilma dekoodrita ja kasutada ainult ühte mäluelementi joonisel fig. 9.51, ühendades täiendavad elemendid väljundiga ja ühe selle sisendiga, nagu on näidatud joonisel fig. 9.52.

Sulatatud hüppajatega ROM-e kasutatakse kõige sagedamini spetsiaalsete dekoodritena, näiteks VV-de valimiseks.

UV-kustutus-ROM-i kasutatakse mikroprotsessorsüsteemides juhtimisprogrammide salvestamiseks, eelkõige BIOS-i (Basic Input/Output System – põhiline sisend-/väljundsüsteem, mis on salvestatud ROM-i, seega ka selle täisnimi ROM BIOS) majutamiseks. BIOS on programmide komplekt arvuti riistvara kontrollimiseks ja hooldamiseks ning toimib vahendajana operatsioonisüsteemi (OS) ja riistvara vahel. BIOS saab kontrolli emaplaadi sisselülitamisel, testib plaati ennast ja arvuti põhikomponente – videoadapterit, klaviatuuri, kettakontrollereid ja sisend/väljundporte, konfigureerib plaadi kiibistiku ja laadib välise OS-i. DOS/Windows Z.x/95/98 käivitamisel juhib BIOS põhiseadmeid OS/2, Unix, Windows NT all töötades BIOS-i praktiliselt ei kasutata, teostab ainult esmase kontrolli ja seadistamise.

Tavaliselt on emaplaadile installitud ainult põhisüsteemi BIOS-iga ROM, mis vastutab plaadi enda ja FDD (disket), HDD (kõvaketas) kontrollerite, portide ja klaviatuuri eest; Süsteemi BIOS sisaldab peaaegu alati System Setup - süsteemi konfiguratsiooniprogrammi. ST-506 (MFM) ja SCSI liidestega videoadapteritel ja HDD-kontrolleritel on eraldi ROM-ides oma BIOS;

Need võivad olla ka teistel plaatidel - intelligentsed ketta- ja pordikontrollerid, võrgukaardid jne.

Tavaliselt töötab kaasaegsete emaplaatide BIOS-i välja üks spetsialiseerunud ettevõtetest: Award Software, American Megatrends (AMI), harvemini:

Phoenix Technology, Microid Research; Praegu on kõige populaarsemad BIOS-id Awardilt. Mõned plaaditootjad (näiteks IBM, Intel ja Acer) töötavad ise nende jaoks välja BIOS-i. Mõnikord on sama plaadi jaoks erinevate tootjate BIOS-i versioonid, sel juhul on võimalik püsivara kopeerida või ROM-kiibid asendada; üldiselt on iga BIOS-i versioon seotud konkreetse plaadimudeliga.

Varem asus BIOS ühekordses programmeeritavas ROM-is või UV-kustutatavas ROM-is; Tänapäeval toodetakse plaate peamiselt elektriliselt ümberprogrammeeritava ROM-iga (Flash ROM), mis võimaldab BIOS-i ümber programmeerida plaadi enda abil. See võimaldab parandada BIOS-i tehasevigu, muuta tehase vaikesätteid, programmeerida oma ekraanisäästjaid jne.

ROM-kiibi tüüpi saab tavaliselt määrata märgiste järgi: 27xxxx - tavaline ROM, 28xxxx või 29xxxx - ümberprogrammeeritav. Kui 27xxxx kiibi korpusel on läbipaistev aken, on see ultraviolettkiirguse kustutamise ROM;

kui seda pole, on see ühekordne programmeeritav ROM, mille saab asendada ainult teisega.

Video ROM (Video ROM) on püsisalvestusseade, kuhu salvestatakse video BIOS, ekraanifondid, hooldustabelid jne. ROM-i ei kasuta videokontroller otse, sellele pääseb juurde ainult keskprotsessor ROM-i kirjutatud programmide täitmise tulemusena, kõned toimuvad videokontrollerile ja videomällu; Paljud kaasaegsed videokaardid on varustatud elektriliselt ümberprogrammeeritava ROM-iga (EEPROM, Flash ROM), mida saab kasutaja kaardiga kaasas oleva spetsiaalse programmi juhtimisel ümber kirjutada.

ROM on vajalik ainult videoadapteri esmaseks käivitamiseks ja töötamiseks DOS-režiimis, Novell Netware ja muudes peamiselt tekstirežiimis töötavates operatsioonisüsteemides; Windows, OS/2 jms, mis töötavad oma videodraiverite kaudu, ei kasuta adapteri juhtimiseks ROM-i või kasutavad seda ainult DOS-i programmide käitamisel.

Video BIOS-i loomisel järgivad kõik arendajad VESA ja VBE soovitusi. VESA (Video Electronics Standards Association) on organisatsioon, mis annab välja erinevaid standardeid elektrooniliste videosüsteemide ja nende tarkvara valdkonnas. VBE (VESA BIOS-i laiendus - BIOS-i laiendus VESA-standardis) - VGA jaoks mõeldud standardse video-BIOS-iga võrreldes täiendavad video-BIOS-i funktsioonid, mis võimaldavad teil adapterilt taotleda toetatud videorežiimide loendit ja nende parameetreid (eraldusvõime, värv, aadressid). meetodid, skannimine jne) ja muutke neid parameetreid, et sobitada adapter konkreetse monitoriga. Tegelikult on VBE VESA-ühilduvate kaartidega tarkvaraliidese ühtne standard, kui töötate video BIOS-i kaudu, see võimaldab teil teha ilma spetsiaalse videokaardi draiverita.

Testi küsimused ja ülesanded

1. Mis tüüpi ROM-id on olemas ja kus neid kasutatakse?

2. Mis on BIOS arvuti, videokontrolleri, kõvaketta (kõvaketta) ja muude välisseadmete jaoks?

3. Mis tüüpi ROM-i kasutatakse BIOS-i programmide salvestamiseks?

4. Kasutades joonisel fig. 9.52, simuleerige sulatatud hüppajatega ROM-i programmeerimise protsessi.

5. Joonistage ROM-i ahel, mis põhineb kahebitisel ROM-il joonisel fig. 9.48 ja simuleerida ühe selle mäluelemendi programmeerimise protsessi.

Teave kirjutatakse ROM-i tootmisprotsessi ajal ja seda ei hävitata toite väljalülitamisel.

ROM-il on kaks töörežiimi:

· salvestusrežiim;

· kiire lugemisrežiim.

Sidus-ROM-i salvestusrežiimi pole.

Sõltuvalt teabe sisestamise meetodist jagatakse ROM-id järgmisteks osadeks:

· maskeeritud (kohandatud) ROM-id (valmistamise ajal programmeeritavad) tähistatakse ROM-ina;

· kasutaja poolt programmeeritav PROM (ühekordne) PROM;

· ümberprogrammeeritav (ümberprogrammeeritav) mitme elektrilise ümberprogrammeerimise võimalusega ultraviolettkiirguse (RPZUUF EPROM) või elektrilise (RPZUES EEPROM või E 2 ROM) teabe kustutamisega.

ROM-i IC-i struktuur erineb RAM-ist salvestusseadme ja seda teenindavate liinide puudumise, samuti elektroonilise vooluahela rakendamise poolest (joonis 8.22).

· Kõigi ROM-kiipide ühine omadus on: mitmebitine (sõnastiku) salvestuskorraldus;

· peamise töörežiimina lugemisrežiim;

· energiasõltumatus.

Joonis 8.22

Siiski on nende vahel olulisi erinevusi:

· programmeerimismeetodis;

· lugemisrežiimides;

· nende käitlemisel pealekandmise ajal.

Vaatame iga rühma eraldi.

Mask ROM-id

Mask-ROM-ides võivad draivi mäluelemendid olla dioodid, bipolaarsed transistorid või MOS-transistorid.

Diood-ROM maatriksis (Joonis 8.23) on horisontaalsed jooned sõnade diskreetimis- (või aadressi) read ja vertikaalsed read (biti) read, millelt loetakse kaheksabitised kahendarvud.

Loetud sõna määrab dioodide asukoht aadressi- ja lugemisridade vahel. Dioodi olemasolul edastatakse dekoodri abil valitud aadressirea kõrge potentsiaal vastavale lugemisreale ja selles sõnabitis ilmub loogiline “1”. Dioodi puudumisel on väljundpotentsiaal nullilähedane.

Kui näiteks dekoodri sisendis võetakse vastu binaarkood 10 2 =2 10, siis aadressirida A2 läheb aktiivsesse olekusse ja sealt läheb loogiline ühik dioodide kaudu lugemisjoontele P1, P5, P6, P7 - väljunditel on seatud kahendnumber 11100010 2 .

Kui dekoodri sisendisse antakse binaararv 11 2, loetakse binaararv 11011100 2.

Maskide ROMide programmeerimine toimub tootmisprotsessi jooksul üks kord. See seisneb fotomaskide (maskide) kandmises tarbijale vajalikesse kontaktikohtadesse (dioodide või transistoride kujul). Maski ROM-i salvestatud teavet nimetatakse tehnilises dokumentatsioonis "püsivaraks". Maski ROM-i on võimatu ümber programmeerida.

Joonis 8.23

Maskide programmeerimismälu iseloomustavad kompaktsed salvestuselemendid ja seetõttu kõrge integreerituse tase.

See programmeerimismeetod on kasumlik ainult masstootmise jaoks, kuna salvestusseadme tehnoloogilise programmeerimise malli kavandamise ja valmistamise kulud on suured.

Maskide salvestusseadmete rakendusala on standardse teabe salvestamine, millel on lai tarbijate ring.

Mask-ROM-id sisaldavad mikroskeeme seeriatest 155,568,541,555,1801 jne. Seda tüüpi ROM-i tähistamiseks asetatakse seerianumbri järele kaks tähte PE.

Näiteks mikroskeemidel K155PE21 ja K155PE22 (joonis 8.24) on püsivarana vene ja ladina tähestiku tähtede koodid ning K155PE23 on “õmmeldud” aritmeetiliste märkide ja numbritega.

Väga sageli on erinevates rakendustes vaja salvestada teavet, mis seadme töötamise ajal ei muutu. See on teave, näiteks programmid mikrokontrollerites, alglaadurid (BIOS) arvutites, digitaalfiltrite koefitsientide tabelid signaaliprotsessorites, DDC ja DUC, siinuse ja koosinuse tabelid NCO-s ja DDS-is. Peaaegu alati pole seda teavet korraga vaja, seega saab multiplekseritele ehitada lihtsaimad seadmed püsiva teabe (ROM) salvestamiseks. Mõnikord nimetatakse tõlkekirjanduses püsimäluseadmeid ROM-iks (read only memory – kirjutuskaitstud mälu). Sellise kirjutuskaitstud mäluseadme (ROM) skeem on näidatud joonisel 3.1.

Joonis 3.1. Multiplekseril põhinev kirjutuskaitstud mälu (ROM) ahel.

Joonis 3.2. Püsisalvestusseadme tähistamine vooluringiskeemidel.

ROM-mäluelemendi mahu suurendamiseks saab neid mikroskeeme ühendada paralleelselt (väljundid ja salvestatud teave jäävad loomulikult sõltumatuks). Ühebitiste ROMide paralleelühendusskeem on näidatud joonisel 3.3.

Joonis 3.3 Mitmebitise kirjutuskaitstud mälu (ROM) skeem.

Päris ROM-ides salvestatakse teave kiibi tootmise viimase toimingu - metalliseerimise - abil. Metalliseerimine toimub maski abil, seetõttu nimetatakse selliseid ROM-e mask-ROM-ideks. Teine erinevus päris mikroskeemide ja ülaltoodud lihtsustatud mudeli vahel on demultiplekseri kasutamine lisaks multiplekserile. See lahendus võimaldab muuta ühemõõtmelise salvestusstruktuuri kahemõõtmeliseks ja seeläbi oluliselt vähendada ROM-i vooluahela tööks vajaliku dekoodri ahela mahtu. Seda olukorda illustreerib järgmine joonis:

Joonis 3.4. Maskeeritud kirjutuskaitstud mälu (ROM) vooluahel.

Maskide ROM-id on kujutatud skeemidel, nagu on näidatud joonisel 3.5. Selle kiibi mäluelementide aadressid antakse viigudele A0 ... A9. Kiip valitakse CS-signaali järgi. Selle signaali abil saate suurendada ROM-i helitugevust (näide CS-signaali kasutamise kohta on toodud RAM-i arutelus). Mikrolülitust loetakse RD-signaali abil.

Joonis 3.5. Maski ROM-i (ROM) sümboolne graafiline tähis lülitusskeemidel.

Maski ROM-i programmeerimine toimub tootja tehases, mis on väikeste ja keskmiste tootmispartiide puhul väga ebamugav, seadme arendusetapist rääkimata. Loomulikult on suuremahuliseks tootmiseks mask-ROM-id odavaim ROM-i tüüp ja seetõttu kasutatakse neid praegu laialdaselt. Väikeste ja keskmise suurusega raadioseadmete tootmisseeriate jaoks on välja töötatud mikroskeemid, mida saab programmeerida spetsiaalsetes seadmetes - programmeerijates. Nendes ROM-ides asendatakse mälumaatriksi juhtide püsiühendus polükristallilisest ränist valmistatud sulavate linkidega. ROM-i tootmisel tehakse kõik hüppajad, mis on samaväärne loogiliste ühikute kirjutamisega kõikidesse ROM-i mälurakkudesse. ROM-i programmeerimisprotsessi ajal antakse mikrolülituse toitekontaktidele ja väljunditele suurenenud võimsus. Sel juhul, kui toitepinge (loogiline) antakse ROM-i väljundisse, siis voolu läbi hüppaja ei voola ja hüppaja jääb puutumata. Kui ROM-i (kestaga ühendatud) väljundile rakendatakse madalpingetase, siis läbib mälumaatriksi hüppaja vool, mis selle aurustab ja kui sellest ROM-i elemendist hiljem teavet loetakse, loetakse loogiline null.

Selliseid mikroskeeme nimetatakse programmeeritav ROM (PROM) või PROM ja on kujutatud lülitusskeemidel, nagu on näidatud joonisel 3.6. PROM-i näitena võime nimetada mikroskeeme 155PE3, 556RT4, 556RT8 jt.

Joonis 3.6. Programmeeritava kirjutuskaitstud mälu (PROM) graafiline tähistus lülitusskeemidel.

UV-kustutav ROM on üles ehitatud mälurakkudele ehitatud mälumaatriksi alusel, mille sisemine struktuur on näidatud järgmisel joonisel:

Joonis 3.7. UV- ja elektriliselt kustutatav ROM-mäluelement.

Element on MOS-transistor, mille värav on valmistatud polükristallilisest ränist. Seejärel mikrolülituse tootmisprotsessi käigus see värav oksüdeeritakse ja selle tulemusena ümbritseb see ränioksiidiga - suurepäraste isoleerivate omadustega dielektrikuga. Kirjeldatud lahtris, kui ROM on täielikult kustutatud, ei ole ujuvväravas laengut ja seetõttu ei juhi transistor voolu. ROM-i programmeerimisel rakendatakse ujuvvärava kohal asuvale teisele väravale kõrgepinge ja tunneliefekti tõttu indutseeritakse ujuvväravasse laengud. Pärast programmeerimispinge eemaldamist jääb indutseeritud laeng ujuvale väravale ja seega jääb transistor juhtivasse olekusse. Sellise raku ujuvvärava laengut saab säilitada aastakümneid.

Kirjeldatud kirjutuskaitstud mälu plokkskeem ei erine eelnevalt kirjeldatud mask-ROM-ist. Ainus erinevus on see, et sulava hüppaja asemel kasutatakse ülalkirjeldatud lahtrit. Seda tüüpi ROM-i nimetatakse ümberprogrammeeritavaks lugemismäluks (EPROM) või EPROM-iks. ROM-is kustutatakse varem salvestatud teave ultraviolettkiirguse abil. Selleks, et see valgus pääseks vabalt pooljuhtkristallile, on ROM-kiibi korpusesse ehitatud kvartsklaasist aken.

EPROM-kiibi kiiritamisel kaovad ränioksiidi isoleerivad omadused, ujuvväravast kogunenud laeng voolab pooljuhi ruumalasse ja mäluelemendi transistor läheb väljalülitatud olekusse. RPOM-kiibi kustutamise aeg on vahemikus 10 kuni 30 minutit.

EPROM-kiipide kirjutamis-kustutustsüklite arv on vahemikus 10 kuni 100 korda, mille järel EPROM-kiip ebaõnnestub. See on tingitud ultraviolettkiirguse hävitavast mõjust ränioksiidile. EPROM-i mikroskeemide näitena võib nimetada Venemaal toodetud 573-seeria mikroskeeme ja välismaal toodetud 27cXXX-seeria mikroskeeme. RPOM salvestab kõige sagedamini universaalsete arvutite BIOS-i programme. RPOM-id on kujutatud lülitusskeemidel, nagu on näidatud joonisel 3.8.

Joonis 3.8. EPROM-i sümboolne graafiline tähis lülitusskeemidel.

Kuna kvartsaknaga korpused on väga kallid ning kirjutamis- ja kustutamistsüklite arv on väike, on need viinud viiside otsimiseni, kuidas ROM-ist teavet elektriliselt kustutada. Sellel teel tuli ette palju raskusi, mis on nüüdseks praktiliselt lahendatud. Tänapäeval on info elektrilise kustutamisega mikroskeemid üsna laialt levinud. Salvestuselemendina kasutavad nad samu rakke, mis ROM-is, kuid need kustutatakse elektripotentsiaali tõttu, seega ulatub nende mikroskeemide kirjutamis-kustutustsüklite arv 1 000 000 korda. Sellistes ROM-ides oleva mäluelemendi kustutamise aeg väheneb 10 ms-ni. Elektriliselt kustutatavate programmeeritavate ROMide juhtimisahel osutus keeruliseks, nii et nende mikroskeemide arendamiseks on tekkinud kaks suunda:

1. EEPROM – elektriliselt kustutatav programmeeritav kirjutuskaitstud mäluseade

Elektriliselt kustutatavad EEPROM-id on küll kallimad ja mahult väiksemad, kuid võimaldavad iga mäluelemendi eraldi ümber kirjutada. Selle tulemusena on nendel mikroskeemidel maksimaalne kirjutamis-kustutustsüklite arv. Elektriliselt kustutatava ROM-i rakendusala on andmete salvestamine, mida ei tohiks toite väljalülitamisel kustutada. Selliste mikroskeemide hulka kuuluvad kodumaised mikroskeemid 573РР3, 558РР3 ja välismaised EEPROM-i mikroskeemid seeriast 28cXX. Elektriliselt kustutatavad ROM-id on tähistatud skeemidel, nagu on näidatud joonisel 3.9.

Joonis 9. Elektriliselt kustutatava kirjutuskaitstud mälu (EEPROM) graafiline tähistus lülitusskeemidel.

Viimasel ajal on olnud tendents vähendada EEPROM-i suurust, vähendades mikroskeemide väliste kontaktide arvu. Selleks kantakse aadress ja andmed kiibile jadapordi kaudu üle. Sel juhul kasutatakse kahte tüüpi jadaporte - SPI-porti ja I2C-porti (mikroskeemid vastavalt 93cXX ja 24cXX seeriad). Välismaine seeria 24cXX vastab kodumaisele mikroskeemide seeriale 558PPX.

Joonis 3.10. FLASH-mälu sümboolne graafiline tähistus lülitusskeemidel.

Püsimäluseadmele juurdepääsu saamiseks peate esmalt määrama aadressisiini mäluelemendi aadressi ja seejärel tegema kiibilt lugemistoimingu. See ajastusskeem on näidatud joonisel 3.11.

Joonis 3.11. Signaalide ajastusskeemid teabe lugemiseks ROM-ist.

Joonisel 3.11 näitavad nooled juhtsignaalide genereerimise järjestust. Sellel joonisel on RD lugemissignaal, A on raku aadressi valiku signaalid (kuna aadressi siini üksikud bitid võivad omandada erinevaid väärtusi, on näidatud üleminekuteed nii ühe kui ka nulli olekusse), D on loetud väljundinformatsioon valitud ROM-i lahtrist.

4. Sooritage liitmisoperatsioon kahe komplementkoodis, esitades antud termineid binaarkujul:

1) + 45 2) - 45

- 20 + 20

Lahendus:

1) x 1 = 45 = 0,101101 pr

x 2 = -20 = 1,010100 pr = 1,101011 arr = 1,101100 täiendavat

+ 1,101100

Vastus: 0,011001 pr = 25 10

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

x 2 = 20 = 0,010100 pr

+ 0,010100

Vastus: 1,100111 täiendav = 1,011000 arr = 1,011001 ex = -25 10

Küsimus nr 5.

Täitke järgmised ülesanded:

1) kirjutage SNDF-i loogiline funktsioon;

2) minimeerida loogilist funktsiooni, kasutades Karnaugh kaarte;

Head päeva.

Kui soovite täita lünka teadmistes ROM-i kohta, olete jõudnud õigesse kohta. Meie ajaveebis saate lugeda selle kohta põhjalikku teavet tavakasutajale kättesaadavas keeles.

Dekodeerimine ja selgitus

ROM-i tähed on suurtähtedega sõnastuses "kirjutuskaitstud mälu". Seda võib nimetada ka "ROM-iks". Ingliskeelne lühend tähistab Read Only Memory ja on tõlgitud kui kirjutuskaitstud mälu.

Need kaks nime paljastavad meie vestluse teema olemuse. See on püsimälutüüp, mida saab ainult lugeda. Mida see tähendab?

Esiteks salvestab see muutumatuid andmeid, mille arendaja on seadme valmistamise ajal kindlaks määranud, st neid, ilma milleta pole selle töötamine võimatu.
Teiseks viitab termin "mittepüsiv" sellele, et süsteemi taaskäivitamisel andmed sellest ei kao, erinevalt sellest, mis juhtub RAM-iga.

Teavet saab sellisest seadmest kustutada ainult spetsiaalsete meetodite, näiteks ultraviolettkiirte abil.

Näited

Kirjutuskaitstud mälu arvutis on konkreetne asukoht emaplaadil, mis salvestab:

Testige utiliite, mis kontrollivad riistvara õiget tööd iga kord, kui arvuti käivitate.
Draiverid peamiste välisseadmete (klaviatuur, monitor, kettaseade) juhtimiseks. Need emaplaadi pesad, mille funktsioonide hulka ei kuulu arvuti sisselülitamine, omakorda ei salvesta oma utiliite ROM-i. Ruumi on ju piiratud.
Alglaadimisprogramm (BIOS), mis käivitab arvuti sisselülitamisel operatsioonisüsteemi alglaaduri. Kuigi praegune BIOS saab arvuti sisse lülitada mitte ainult optilistelt ja magnetketastelt, vaid ka USB-draividest.

Mobiilsete vidinate puhul salvestab püsimälu standardsed rakendused, teemad, pildid ja meloodiad. Soovi korral saab täiendava multimeediumiinfo ruumi laiendada, kasutades ümberkirjutatavaid SD-kaarte. Kui aga seadet kasutatakse ainult kõnede tegemiseks, ei ole vaja mälu laiendada.

Üldiselt leidub nüüd ROM-i kõigis kodumasinates, automängijates ja muudes elektroonikaseadmetes.

Füüsiline teostus

Selleks, et saaksite püsimäluga paremini tutvuda, räägin teile selle konfiguratsioonist ja omadustest lähemalt:

Füüsiliselt on see lugemiskristalliga mikrolülitus, kui see on näiteks arvutis. Kuid on olemas ka sõltumatud andmemassiivid (CD, grammofoniplaat, vöötkood jne).
ROM koosneb kahest osast “A” ja “E”. Esimene on diood-trafo maatriks, mis on õmmeldud aadressjuhtmete abil. Kasutatakse programmide salvestamiseks. Teine on mõeldud nende väljaandmiseks.
Skemaatiliselt koosneb see mitmest ühekohalisest lahtrist. Konkreetse andmebiti kirjutamisel tehakse korpusele (null) või toiteallikale (üks) pitsat. Kaasaegsetes seadmetes ühendatakse ahelad paralleelselt, et suurendada rakkude võimsust.
Mälu maht varieerub mõnest kilobaidist terabaidini, olenevalt sellest, millisele seadmele see on rakendatud.

Liigid

ROM-i on mitut tüüpi, kuid selleks, et teie aega mitte raisata, nimetan ainult kaks peamist muudatust:

Esimene täht lisab sõna "programmeeritav". See tähendab, et kasutaja saab seadet ise ühe korra vilkuda.

Veel kaks tähte ees peidavad endas sõnastust “elektriliselt kustutatav”. Selliseid ROM-e saab ümber kirjutada nii palju kui soovite. Välkmälu kuulub sellesse tüüpi.