Madame Lelica

Der schreibgeschützte Speicher bezieht sich streng genommen auf fest verdrahteten Speicher, z. B. Diodenmatrix und das spätere Masken-ROM. Obwohl diskrete Schaltungen (im Prinzip) geändert werden können, können und sind integrierte Schaltungen (ICs) nicht nutzlos, wenn die Daten schlecht sind. Die Tatsache, dass ein solcher Speicher niemals geändert werden kann, ist ein großer Nachteil; In jüngerer Zeit bezieht sich ROM häufig auf Speicher, der im normalen Betrieb schreibgeschützt ist, während die Tatsache einer möglichen Möglichkeit, ihn zu ändern, beibehalten wird.,

Andere Arten von nichtflüchtigem Speicher, wie z. B. löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher (EPROM) und elektrisch löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher (EEPROM oder Flash-ROM), werden manchmal abgekürzt als „schreibgeschützter Speicher“ (ROM) bezeichnet; Obwohl diese Speichertypen mehrmals gelöscht und neu programmiert werden können, dauert das Schreiben in diesen Speicher länger und erfordert möglicherweise andere Verfahren als das Lesen des Speichers., Wenn „ROM“ auf diese weniger präzise Weise verwendet wird, bezeichnet es einen nichtflüchtigen Speicher, der Funktionen bedient, die typischerweise vom ROM bereitgestellt werden, z. B. die Speicherung von Programmcode und nichtflüchtigen Daten.

Geschichte

Viele spielkonsolen verwenden austauschbare ROM patronen, so dass für ein system zu spielen mehrere spiele.

Für Jacquard Webstühle wurde schreibgeschützter Speicher verwendet.

Die einfachste Art von Solid-State-ROM ist so alt wie die Halbleitertechnologie selbst., Kombinatorische Logikgatter können manuell verknüpft werden, um die n-Bit-Adresseingabe beliebigen Werten der M-Bit-Datenausgabe zuzuordnen (eine Nachschlagetabelle). Mit der Erfindung der integrierten Schaltung camemask ROM. Mask ROM besteht aus einem Raster von Wortlinien (der Adresseingabe) und Bitlinien (der Datenausgabe), die selektiv mit Transistorschaltern verbunden sind und eine beliebige Nachschlagetabelle mit einem regulären physischen Layout und einer vorhersagbaren Ausbreitungsverzögerung darstellen können.

Im ROM sind die Daten physisch in der Schaltung codiert, so dass sie nur während der Fertigung programmiert werden können., Dies führt zu einer Reihe schwerwiegender Nachteile:

1. Es ist nur wirtschaftlich, Masken-ROM in großen Mengen zu kaufen, da Benutzer einen Vertrag mit einer Gießerei abschließen müssen, um ein benutzerdefiniertes Design zu erstellen.
2. Die Bearbeitungszeit zwischen dem Abschluss des Entwurfs für eine Maske und dem Erhalt des fertigen Produkts ist aus demselben Grund lang.
3. Maske ROM ist unpraktisch für R&D Arbeit, da Designer häufig den Inhalt des Speichers ändern müssen, wie sie ein Design verfeinern.,
4. Wenn ein Produkt mit fehlerhaftem Masken-ROM ausgeliefert wird, besteht die einzige Möglichkeit, dies zu beheben, darin, das Produkt abzurufen und das ROM in jedem gelieferten Gerät physisch auszutauschen.

Nachfolgende Entwicklungen haben diese Mängel behoben. PROM, das 1956 erfunden wurde, ermöglichte es Benutzern, seinen Inhalt genau einmal zu programmieren, indem er seine Struktur unter Anwendung von Hochspannungsimpulsen physikalisch veränderte. Dies adressierte die oben genannten Probleme 1 und 2, da ein Unternehmen einfach eine große Charge frischer PROM-Chips bestellen und diese nach Belieben mit dem gewünschten Inhalt programmieren kann., Die Erfindung von EPROM von 1971 löste im Wesentlichen Problem 3, da EPROM (im Gegensatz zu PROM) durch Einwirkung von starkem ultraviolettem Licht wiederholt auf seinen unprogrammierten Zustand zurückgesetzt werden kann. Das 1983 erfundene EEPROM hat einen langen Weg zur Lösung von Problem 4 zurückgelegt, da ein EEPROM an Ort und Stelle programmiert werden kann, wenn das enthaltende Gerät die Möglichkeit bietet, den Programminhalt von einer externen Quelle (z. B. einem PC über ein aserielles Kabel) zu empfangen., Flash-speicher, erfunden bei Toshiba in der mitte der 1980er jahre, und kommerzialisiert in den frühen 1990er jahren, ist eine form von EEPROM, dass macht sehr effiziente nutzung von chip bereich und können gelöscht und neu programmiert tausende von mal ohne schaden.

Alle diese Technologien verbesserten die Flexibilität von ROM, jedoch zu erheblichen Kosten pro Chip, so dass das ROM in großen Mengen für viele Jahre eine wirtschaftliche Wahl bleiben würde. (Sinkende Kosten für umprogrammierbare Geräte hatten den Markt für Mask ROM bis zum Jahr 2000 fast eliminiert.) Wiederbeschreibbare Technologien wurden vorgestellt, die als Ersatz für Masken-ROM.,

Die neueste Entwicklung ist NAND Flash, auch bei Toshiba erfunden. Seine Designer brachen explizit von der bisherigen Praxis ab und erklärten klar, dass „das Ziel von NAND Flash darin besteht, Festplatten zu ersetzen“ und nicht die traditionelle Verwendung von ROM als nichtflüchtiger Primärspeicher. Ab 2007 hat NAND dieses Ziel teilweise erreicht, indem es einen mit Festplatten vergleichbaren Durchsatz, eine höhere Toleranz gegenüber physischem Schock, extreme Miniaturisierung (z. B. in Form von USB-Flash-Laufwerken und winzigen microSD-Speicherkarten) und einen viel geringeren Stromverbrauch bietet.,

Zum Speichern von Programmen verwenden

Jeder Computer mit gespeichertem Programm kann eine Form von nichtflüchtigem Speicher (dh Speicher, der seine Daten behält, wenn der Strom entfernt wird) verwenden, um das anfängliche Programm zu speichern, das ausgeführt wird, wenn der Computer eingeschaltet ist oder anderweitig mit der Ausführung beginnt (ein Prozess, der als Bootstrapping bezeichnet wird und häufig mit „Booten“ oder „Hochfahren“abgekürzt wird). Ebenso benötigt jeder nicht-triviale Computer eine Form von veränderlichem Speicher, um Änderungen in seinem Status während der Ausführung aufzuzeichnen.,

Formen des schreibgeschützten Speichers wurden als nichtflüchtiger Speicher für Programme in den meisten frühen Computern mit gespeicherten Programmen wie ENIAC nach 1948 verwendet. (Bis dahin war es kein Computer mit gespeichertem Programm, da jedes Programm manuell in die Maschine verdrahtet werden musste, was Tage bis Wochen dauern konnte.) Nur-lese-Speicher war einfacher zu implementieren, da es nur erforderlich, einen Mechanismus zum Lesen von gespeicherten Werte, und nicht, Sie zu ändern in-place, und so konnte realisiert werden mit sehr grob, elektromechanischen Geräten (siehe historische Beispiele unten)., Mit dem Aufkommen integrierter Schaltungen in den 1960er Jahren wurden sowohl ROM als auch sein veränderliches Pendant statisches RAM als Arrays von Transistoren in Siliziumchips implementiert; Eine ROM-Speicherzelle könnte jedoch unter Verwendung von weniger Transistoren als eine SRAM-Speicherzelle implementiert werden, da letztere einen Latch (bestehend aus 5-20 Transistoren) benötigt, um ihren Inhalt beizubehalten, während eine ROM-Zelle aus dem Fehlen (logisch 0) oder Vorhandensein (logisch 1) eines Transistors bestehen kann, der eine Bitleitung mit einer Wortlinie verbindet. Folglich könnte ROM für viele Jahre zu niedrigeren Kosten pro Bit als RAM implementiert werden.,

Die meisten Heimcomputer der 1980er Jahre speicherten ein GRUNDLEGENDES Betriebssystem oder Betriebssystem im ROM, da andere Formen nichtflüchtigen Speichers wie Magnetplattenlaufwerke zu kostspielig waren. Zum Beispiel enthielt der Commodore 64 64 KB RAM und 20 KB ROM enthielten einen GRUNDLEGENDEN Interpreter und den“ KERNAL “ seines Betriebssystems., Spätere Heim-oder Bürocomputer wie der IBM PC XT enthielten häufig Magnetplattenlaufwerke und größere Mengen an RAM, sodass sie ihre Betriebssysteme von der Festplatte in den RAM laden konnten, wobei nur ein minimaler Hardware-Initialisierungskern und Bootloader im ROM verbleiben (bekannt als das BIOS in IBM-kompatiblen Computern). Diese Anordnung ermöglichte ein komplexeres und leicht aufrüstbares Betriebssystem.,

In modernen PCs wird“ ROM “ (oder Flash) verwendet, um die grundlegende Bootstrapping-Firmware für den Hauptprozessor sowie die verschiedene Firmware zu speichern, die zur internen Steuerung in sich geschlossener Geräte wie Grafikkarten, Festplatten, DVD-Laufwerke, TFT-Bildschirme usw. erforderlich ist., im System. Heutzutage werden viele dieser „schreibgeschützten“ Speicher – insbesondere das BIOS-häufig durch Flash-Speicher ersetzt (siehe unten), um eine In-Place-Neuprogrammierung zu ermöglichen, falls ein Firmware-Upgrade erforderlich ist., Einfache und ausgereifte Subsysteme (wie beispielsweise die Tastatur oder einige Kommunikationssteuerungen in den integrierten Schaltungen auf der Hauptplatine) können jedoch ein ROM oder OTP (einmalig programmierbar) verwenden.

ROM und Nachfolgetechnologien wie Flash sind in eingebetteten Systemen weit verbreitet. Diese sind in allem von Industrierobotern zu Haushaltsgeräten und Unterhaltungselektronik(MP3-Player, Set-Top-Boxen, etc.) alle sind für bestimmte Funktionen ausgelegt, basieren aber auf Allzweck-Mikroprozessoren., Da Software in der Regel eng mit Hardware gekoppelt ist, sind bei solchen Geräten selten Programmänderungen erforderlich (bei denen normalerweise aus Kosten -, Größen-oder Stromverbrauchsgründen Festplatten fehlen). Ab 2008 verwenden die meisten Produkte Flash anstelle eines Roms, und viele bieten einige Mittel zum Anschließen an einen PC für Firmware-Updates; Beispielsweise kann ein digitaler Audio-Player aktualisiert werden, um ein neues Dateiformat zu unterstützen., Einige Bastler haben diese Flexibilität genutzt, um Consumer-Produkte für neue Zwecke neu zu programmieren; Zum Beispiel haben die iPodLinux-und OpenWRT-Projekte Benutzern ermöglicht, voll funktionsfähige Linux-Distributionen auf ihren MP3-Playern bzw.

ROM ist auch nützlich für die binäre Speicherung von kryptografischen Daten, da sie schwer zu ersetzen sind, was zur Verbesserung der Informationssicherheit wünschenswert sein kann.,

Verwendung zum Speichern von Daten

Da ROM (zumindest in fest verdrahteter Maskenform) nicht geändert werden kann, ist es wirklich nur zum Speichern von Daten geeignet, von denen nicht erwartet wird, dass sie für die Lebensdauer des Geräts geändert werden müssen. Zu diesem Zweck wurde ROM in vielen Computern zum Speichern von Nachschlagetabellen zur Auswertung mathematischer und logischer Funktionen verwendet (z. B. kann eine Gleitkommaeinheit die Sinusfunktion tabellieren, um eine schnellere Berechnung zu ermöglichen). Dies war besonders effektiv, wenn CPUs langsam waren und ROM im Vergleich zu RAM billig war.,

Insbesondere die Display-Adapter der frühen PCS gespeichert Tabellen von bitmapped Schriftzeichen in ROM. Dies bedeutete normalerweise, dass die Schriftart der Textanzeige nicht interaktiv geändert werden konnte. Dies war sowohl bei den CGA-als auch bei den MDA-Adaptern der Fall, die mit dem IBM PC XT verfügbar waren.

Die Verwendung von ROM zum Speichern so kleiner Datenmengen ist in modernen Allzweckcomputern fast vollständig verschwunden. Flash ROM hat jedoch eine neue Rolle als Medium für die Massenspeicherung oder sekundäre Speicherung von Dateien übernommen.,

Typen

Das erste EPROM, ein Intel 1702, mit den Matrizen-und Drahtbindungen deutlich sichtbar durch das Löschfenster.

Halbleiterbasierte

Klassische maskenprogrammierte ROM-Chips sind integrierte Schaltungen, die die zu speichernden Daten physisch codieren, und daher ist es unmöglich, ihren Inhalt nach der Herstellung zu ändern., Andere Arten von nichtflüchtigen Festkörperspeichern erlauben ein gewisses Maß an Modifikation:

• Programmierbarer schreibgeschützter Speicher (PROM) oder einmaliges programmierbares ROM (OTP) kann in ein spezielles Gerät geschrieben oder programmiert werden, das als PROM-Programmierer bezeichnet wird. Typischerweise verwendet dieses Gerät hohe Spannungen, um interne Verbindungen (Sicherungen oder Sicherungen) innerhalb des Chips dauerhaft zu zerstören oder zu erzeugen. Folglich kann ein PROM nur einmal programmiert werden.,
• Löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher (EPROM) kann durch Einwirkung von starkem ultraviolettem Licht (typischerweise für 10 Minuten oder länger) gelöscht und dann mit einem Prozess neu geschrieben werden, der erneut eine höhere als übliche Spannung benötigt. Wiederholte Exposition gegenüber UV-Licht wird schließlich ein EPROM verschleißen, aber die Ausdauer der meisten EPROM-Chips übersteigt 1000 Zyklen des Löschens und Umprogrammierens. EPROM-Chip-Pakete können oft durch das prominente Quarz – „Fenster“ identifiziert werden, durch das UV-Licht eindringen kann. Nach der Programmierung wird das Fenster normalerweise mit einem Etikett abgedeckt, um ein versehentliches Löschen zu verhindern., Einige EPROM-Chips werden werkseitig gelöscht, bevor sie verpackt werden, und enthalten kein Fenster; Diese werden effektiv entfernt.
• Elektrisch löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher (EEPROM) basiert auf einer ähnlichen Halbleiterstruktur wie EPROM, lässt jedoch zu, dass sein gesamter Inhalt (oder ausgewählte Bänke) elektrisch gelöscht und dann elektrisch neu geschrieben wird, so dass sie nicht vom Computer (oder Kamera, MP3-Player usw.) entfernt werden müssen.). Das Schreiben oder Flashen eines EEPROMs ist viel langsamer (Millisekunden pro Bit) als das Lesen von einem ROM oder das Schreiben in einen RAM (in beiden Fällen Nanosekunden).,
  • Elektrisch veränderbarer schreibgeschützter Speicher (EAROM) ist ein Typ von EEPROM, der bitweise geändert werden kann. Das Schreiben ist ein sehr langsamer Prozess und benötigt wiederum eine höhere Spannung (normalerweise um 12 V) als für den Lesezugriff. EAROMs sind für Anwendungen gedacht, die selten und nur teilweise neu geschrieben werden müssen. EAROM kann als nichtflüchtiger Speicher für kritische Systemeinrichtungsinformationen verwendet werden; In vielen Anwendungen wurde EAROM durch CMOS-RAM ersetzt, das mit Netzstrom versorgt und mit einer Lithiumbatterie gesichert wurde.,
  • Flash-Speicher (oder einfach Flash) ist ein moderner EEPROM-Typ, der 1984 erfunden wurde. Flash-speicher kann gelöscht und umgeschrieben schneller als gewöhnliche EEPROM, und neuere designs verfügen über sehr hohe ausdauer (mehr als 1.000.000 zyklen). Moderne NAND flash macht effiziente nutzung von silizium chip bereich, was zu einzelnen ICs mit einer kapazität so hoch wie 32 GB als von 2007; diese funktion, zusammen mit seine ausdauer und physikalische haltbarkeit, hat erlaubt NAND flash zu ersetzen magnetische in einige anwendungen (wie USB-sticks)., Flash-Speicher wird manchmal als Flash-ROM oder Flash-EEPROM bezeichnet, wenn er als Ersatz für ältere ROM-Typen verwendet wird, jedoch nicht in Anwendungen, die die Möglichkeit nutzen, schnell und häufig geändert zu werden.

Durch Anwendung des Schreibschutzes können einige Arten von neu programmierbaren ROMs vorübergehend zu schreibgeschütztem Speicher werden.

Andere Technologien

Es gibt andere Arten von nichtflüchtigen Speicher, die nicht auf Solid-State-IC-Technologie basieren, einschließlich:

• Optische Speichermedien, wie CD-ROM, die schreibgeschützt ist (analog zu maskierten ROM)., CD-R ist Schreiben Einmal Lesen Viele (analog zu PROM), während CD-RW unterstützt löschen-rewrite zyklen (analog zu EEPROM); beide sind entwickelt für rückwärts-kompatibilität mit CD-ROM.

Historische Beispiele

Übertrager matrix-ROM (TROS), die aus dem IBM-System 360/20

• Dioden-matrix ROM, verwendet in kleinen Mengen in vielen Computern in den 1960er Jahren sowie elektronische Tischrechner und Tastatur-Encoder für die terminals., Dieses ROM wurde programmiert, indem diskrete Halbleiterdioden an ausgewählten Stellen zwischen einer Matrix von Wortleitungsspuren und Bitleitungsspuren auf einer Leiterplatte installiert wurden.
• Widerstand -, Kondensator-oder Transformatormatrix-ROM, das in vielen Computern bis in die 1970er Jahre verwendet wurde.Wie Diodenmatrix-ROM wurde es programmiert, indem Komponenten an ausgewählten Stellen zwischen einer Matrix von Wortlinien und Bitlinien platziert wurden. Die Funktionstabellen von ENIAC waren Widerstandsmatrix ROM, programmiert durch manuelle Einstellung von Drehschaltern., Verschiedene modelle der IBM System / 360und komplexe peripheriegeräte gespeichert ihre mikrocode entweder in kondensator (genannt BCROS für ausgewogene kondensator lesen-nur lagerung auf die 360/50 und 360/65, oder CCROS für geladene kondensator lesen-nur lagerung auf die 360/30) oder transformator (calledTROS für transformator lesen-nur lagerung auf die 360/20, 360/40 und andere) matrix ROM.
• Core seil, eine form von transformator matrix ROM technologie verwendet, wo größe und gewicht waren kritische. Dies wurde in den Apollo-Raumfahrzeugcomputern von MIT, DECS PDP-8-Computern und anderen Orten verwendet., Diese Art von ROM wurde von Hand programmiert, indem „Wortleitungsdrähte“ innerhalb oder außerhalb von Ferrittransformatorkernen gewebt wurden.
• Dimond-Ringspeicher, in denen Drähte durch eine Folge von großen Ferritringen gefädelt werden, die nur als Messgeräte fungieren. Diese wurden in TXE Telefon Austausch.,
• Die perforierte Metallzeichenmaske („Schablone“) in Charactron-Kathodenstrahlröhren, die als ROM verwendet wurde, um einen breiten Elektronenstrahl zu formen, um eine ausgewählte Zeichenform auf dem Bildschirm entweder zur Anzeige oder einen gescannten Elektronenstrahl zu bilden, um eine ausgewählte Zeichenform als Überlagerung auf einem Videosignal zu bilden.

Geschwindigkeit

Lesen

Obwohl die relative geschwindigkeit von RAM vs. ROM hat variiert über zeit, ab 2007 große RAM chips können gelesen werden schneller als die meisten ROMs., Aus diesem Grund (und um einen einheitlichen Zugriff zu ermöglichen) wird ROM-Inhalt manchmal vor seiner ersten Verwendung in den RAM kopiert oder beschattet und anschließend aus dem RAM gelesen.

Schreiben

Für jene arten von ROM, die elektrisch geändert werden können, schreiben geschwindigkeit ist immer viel langsamer als lesen geschwindigkeit, und es kann benötigen ungewöhnlich hohe spannung, die bewegung von jumper stecker zu gelten schreiben-aktivieren signale, und spezielle lock / entsperren befehl codes., Moderner NAND-Flash erreicht die höchsten Schreibgeschwindigkeiten jeder wiederbeschreibbaren ROM-Technologie mit Geschwindigkeiten von bis zu 15 MB/s (oder 70 ns / Bit), indem große Speicherblöcke gleichzeitig geschrieben werden können (müssen).

Ausdauer und Vorratsdatenspeicherung

Da sie geschrieben werden, indem Elektronen durch eine Schicht elektrischer Isolierung auf ein schwebendes Transistorgatter gedrückt werden, können umschreibbare ROMs nur einer begrenzten Anzahl von Schreib-und Löschzyklen standhalten, bevor die Isolierung dauerhaft beschädigt wird., In den frühesten EAROMs kann dies nach nur 1.000 Schreibzyklen auftreten, während im modernen Flash-EEPROM die Ausdauer 1.000.000 überschreiten kann, aber keineswegs unendlich ist. Diese begrenzte Ausdauer sowie die höheren Kosten pro Bit bedeuten, dass Flash-basierter Speicher Magnetlaufwerke in naher Zukunft wahrscheinlich nicht vollständig ersetzen wird.

Die Zeitspanne, über die ein ROM genau lesbar bleibt, wird nicht durch Schreibzyklen begrenzt. Die Vorratsdatenspeicherung von EPROM, EAROM, EEPROM und Flash kann durch das Austreten von Ladung aus den Floating Gates der Speicherzelltransistoren eingeschränkt werden., Leckage wird durch hohe Temperaturen oder Strahlung beschleunigt. Maskiertes ROM und Fuse / Antifuse PROM leiden nicht unter diesem Effekt, da ihre Vorratsdatenspeicherung eher von der physischen als von der elektrischen Dauerhaftigkeit der integrierten Schaltung abhängt (obwohl Fuse Re-Growth in einigen Systemen einst ein Problem war).

Inhaltsbilder

Der Inhalt von ROM-Chips in Videospielkonsolen-Patronen kann mit speziellen Software-oder Hardwaregeräten extrahiert werden. Die resultierenden Speicherauszugsdateien werden als ROM-Images bezeichnet und können zur Herstellung doppelter Patronen oder in Konsolenemulatoren verwendet werden., Der Begriff entstand, als die meisten Konsolenspiele auf Kassetten mit ROM-Chips verteilt wurden, erreichte jedoch eine so weit verbreitete Verwendung, dass er immer noch auf Bilder neuerer Spiele angewendet wird, die auf CD-ROMs oder anderen optischen Medien verteilt sind.

ROM-Bilder kommerzieller Spiele enthalten in der Regel urheberrechtlich geschützte Software. Das unbefugte Kopieren und Verteilen von urheberrechtlich geschützter Software ist in der Regel ein Verstoß gegen das Urheberrecht (in einigen Ländern kann die Vervielfältigung von ROM-Patronen zu Sicherungszwecken als fair Use angesehen werden)., Dennoch gibt es eine blühende Gemeinschaft, die sich mit dem illegalen Vertrieb und Handel solcher Software und Abandonware beschäftigt. In solchen Kreisen wird der Begriff „ROMS“ manchmal einfach zu „ROMs“ verkürzt oder manchmal zu „romz“ geändert, um die Verbindung mit „Warez“hervorzuheben.