estrictamente, la memoria de solo lectura se refiere a la memoria que está cableada, como la matriz de diodos y la ROM de máscara posterior. Aunque los circuitos discretos pueden ser alterados (en principio), los circuitos integrados (IC) no pueden y son inútiles si los datos son malos. El hecho de que tal memoria nunca se puede cambiar es un gran inconveniente; más recientemente, ROM comúnmente se refiere a la memoria que es de solo lectura en funcionamiento normal, mientras que se reserva el hecho de alguna forma posible de cambiarla.,
otros tipos de memoria no volátil como la memoria de solo lectura programable borrable (EPROM) y la memoria de solo lectura programable borrable eléctricamente (EEPROM o Flash ROM) a veces se refieren, de manera abreviada, como «memoria de solo lectura» (ROM); aunque estos tipos de memoria pueden borrarse y reprogramarse varias veces, escribir en esta memoria lleva más tiempo y puede requerir procedimientos diferentes que leer la memoria., Cuando se usa de esta manera menos precisa, » ROM » indica memoria no volátil que sirve a funciones típicamente proporcionadas por la ROM de máscara, como el almacenamiento de código de programa y datos no volátiles.
History
muchas consolas de juegos utilizan cartuchos ROM intercambiables, lo que permite que un sistema juegue varios juegos.
el tipo más simple de ROM de estado sólido es tan antiguo como la tecnología de semiconductores en sí., Las puertas lógicas combinacionales se pueden unir manualmente para asignar la entrada de direcciones de n-bit a valores arbitrarios de la salida de datos de m-bit (una tabla de búsqueda). Con la invención del circuito integrado CAMEMASK ROM. La ROM de máscara consiste en una cuadrícula de líneas de palabras (la entrada de dirección) y líneas de bits (la salida de datos), Unidas selectivamente con conmutadores de transistores, y puede representar una tabla de búsqueda arbitraria con un diseño físico regular y un retraso de propagación predecible.
en mask ROM, los datos están codificados físicamente en el circuito, por lo que solo se pueden programar durante la fabricación., Esto lleva a una serie de desventajas serias:
- solo es económico comprar ROM de máscara en grandes cantidades, ya que los usuarios deben contratar con una fundición para producir un diseño personalizado.
- El tiempo de respuesta entre completar el diseño de una ROM de máscara y recibir el producto terminado es largo, por la misma razón.
- Mask ROM no es práctico para R&d trabajo ya que los diseñadores con frecuencia necesitan modificar el contenido de la memoria a medida que refinan un diseño.,
- si un producto se envía con ROM de máscara defectuosa, la única manera de solucionarlo es retirar el producto y reemplazar físicamente la ROM en cada unidad enviada.
los acontecimientos posteriores han subsanado estas deficiencias. PROM, inventado en 1956, permitió a los usuarios programar su contenido exactamente una vez alterando físicamente su estructura con la aplicación de pulsos de alto voltaje. Esto solucionó los problemas 1 y 2 anteriores, ya que una empresa puede simplemente pedir un gran lote de chips de PROM frescos y programarlos con el contenido deseado a conveniencia de sus diseñadores., La invención de 1971 de EPROM esencialmente resolvió el problema 3, ya que EPROM (a diferencia de PROM) se puede restablecer repetidamente a su estado no programado por exposición a luz ultravioleta fuerte. EEPROM, inventado en 1983, fue un largo camino para resolver el problema 4, ya que un EEPROM se puede programar en el lugar si el dispositivo que lo contiene proporciona un medio para recibir el contenido del programa de una fuente externa (por ejemplo, un ordenador personal a través de un cable aserial)., La memoria Flash, inventada en Toshiba a mediados de la década de 1980, y comercializada a principios de la década de 1990, es una forma de EEPROM que hace un uso muy eficiente del área del chip y se puede borrar y reprogramar miles de veces sin daños.
todas estas tecnologías mejoraron la flexibilidad de la ROM, pero a un costo significativo por chip, de modo que en grandes cantidades mask ROM seguiría siendo una opción económica durante muchos años. (La disminución del costo de los dispositivos reprogramables casi había eliminado el mercado de la máscara ROM para el año 2000.) Las tecnologías regrabables fueron concebidas como reemplazos para mask ROM.,
el desarrollo más reciente es NAND flash, también inventado en Toshiba. Sus diseñadores rompieron explícitamente de la práctica pasada, afirmando claramente que «el objetivo de Nand Flash es reemplazar los discos duros», en lugar del uso tradicional de ROM como una forma de almacenamiento primario no volátil. A partir de 2007, NAND ha logrado parcialmente este objetivo al ofrecer un rendimiento comparable a los discos duros, una mayor tolerancia a los golpes físicos, una miniaturización extrema (en forma de unidades flash USB y pequeñas tarjetas de memoria microSD, por ejemplo) y un consumo de energía mucho menor.,
uso para almacenar programas
cada computadora con programa almacenado puede usar una forma de almacenamiento no volátil (es decir, almacenamiento que retiene sus datos cuando se elimina la energía) para almacenar el programa inicial que se ejecuta cuando el equipo está encendido o comienza la ejecución (un proceso conocido como bootstrapping, a menudo abreviado como «booting» o «booting up»). Del mismo modo, cada computadora no trivial necesita alguna forma de memoria mutable para registrar los cambios en su estado a medida que se ejecuta.,
Las formas de memoria de solo lectura se emplearon como almacenamiento no volátil para programas en la mayoría de las primeras computadoras de programas almacenados, como ENIAC después de 1948. (Hasta entonces no era una computadora de programa almacenado, ya que cada programa tenía que ser conectado manualmente a la máquina, lo que podía tomar días o semanas. La memoria de solo lectura era más fácil de implementar ya que solo necesitaba un mecanismo para leer los valores almacenados, y no para cambiarlos en el lugar, y por lo tanto podía implementarse con dispositivos electromecánicos muy crudos (ver ejemplos históricos a continuación)., Con el advenimiento de los circuitos integrados en la década de 1960, tanto la ROM como su contraparte mutable static RAM se implementaron como matrices de transistores en chips de silicio; sin embargo, una celda de memoria ROM podría implementarse utilizando menos transistores que una celda de memoria SRAM, ya que esta última necesita un pestillo (que comprende 5-20 transistores) para retener su contenido, mientras que una celda ROM podría consistir en la ausencia (0 lógico) o presencia (1 lógico) de un transistor que conecta una línea de bits a una línea de palabras. En consecuencia, la ROM podría implementarse a un menor costo por bit que la RAM durante muchos años.,
La mayoría de las computadoras domésticas de la década de 1980 almacenaban un intérprete básico o un sistema operativo en ROM, ya que otras formas de almacenamiento no volátil, como las unidades de disco magnético, eran demasiado costosas. Por ejemplo, el Commodore 64 incluía 64 KB de RAM y 20 KB de ROM contenía un intérprete básico y el «KERNAL» de su sistema operativo., Más tarde, las computadoras domésticas U de oficina como el IBM PC XT a menudo incluían unidades de disco magnético y grandes cantidades de RAM, lo que les permitía cargar sus sistemas operativos desde el disco a la RAM, con solo un núcleo de inicialización de hardware mínimo y un cargador de arranque restante en la ROM (conocido como BIOS en computadoras compatibles con IBM). Esta disposición permitió un sistema operativo más complejo y fácilmente actualizable.,
en PCs modernos, «ROM» (o flash) se utiliza para almacenar el firmware básico de arranque para el procesador principal, así como los diversos firmware necesarios para controlar internamente dispositivos autónomos como tarjetas gráficas, discos duros, unidades de DVD, pantallas TFT, etc. en el sistema. Hoy en día, muchas de estas memorias de «solo lectura», especialmente la BIOS, a menudo se reemplazan con memoria Flash (ver más abajo), para permitir la reprogramación en el lugar en caso de que surja la necesidad de una actualización de firmware., Sin embargo, subsistemas simples y maduros (como el teclado o algunos controladores de comunicación en los circuitos integrados en la placa principal, por ejemplo) pueden emplear mask ROM u OTP (programable una sola vez).
ROM y tecnologías sucesoras como flash son frecuentes en los sistemas embebidos. Estos están en todo, desde robots industriales hasta electrodomésticos y Electrónica de consumo (reproductores de MP3, decodificadores, etc.).) todos los cuales están diseñados para funciones específicas, pero se basan en microprocesadores de propósito general., Con el software generalmente estrechamente acoplado al hardware, los cambios de programa rara vez son necesarios en dichos dispositivos (que generalmente carecen de discos duros por razones de costo, tamaño o consumo de energía). A partir de 2008, la mayoría de los productos utilizan Flash en lugar de máscara ROM, y muchos proporcionan algunos medios para conectarse a un PC para las actualizaciones de firmware; por ejemplo, un reproductor de audio digital puede ser actualizado para soportar un nuevo formato de archivo., Algunos aficionados han aprovechado esta flexibilidad para reprogramar productos de consumo para nuevos propósitos; por ejemplo, los proyectos iPodLinux y OpenWrt han permitido a los usuarios ejecutar distribuciones Linux con todas las funciones en sus reproductores MP3 y enrutadores inalámbricos, respectivamente.
ROM también es útil para el almacenamiento binario de datos criptográficos, ya que los hace difíciles de reemplazar, lo que puede ser deseable para mejorar la seguridad de la información.,
uso para almacenar datos
dado que la ROM (al menos en forma de máscara cableada) no se puede modificar, en realidad solo es adecuada para almacenar datos que no se espera que necesiten modificación durante la vida útil del dispositivo. Con ese fin, ROM se ha utilizado en muchas computadoras para almacenar tablas de búsqueda para la evaluación de funciones matemáticas y lógicas (por ejemplo, una unidad de coma flotante podría tabular la función seno para facilitar un cálculo más rápido). Esto fue especialmente efectivo cuando las CPU eran lentas y la ROM era barata en comparación con la RAM.,
notablemente, los adaptadores de pantalla de los primeros ordenadores personales almacenaban tablas de caracteres de fuente con mapa de bits en la ROM. Esto generalmente significaba que la fuente de visualización de texto no se podía cambiar de forma interactiva. Este fue el caso de los adaptadores CGA y MDA disponibles con el IBM PC XT.
el uso de ROM para almacenar cantidades tan pequeñas de datos ha desaparecido casi por completo en las computadoras modernas de propósito general. Sin embargo, Flash ROM ha asumido un nuevo papel como medio de almacenamiento masivo o almacenamiento secundario de archivos.,
Types
el primer EPROM, Un Intel 1702, con el troquel y los enlaces de alambre claramente visibles a través de la ventana de borrado.
Semiconductor based
Los chips ROM clásicos programados con máscara son Circuitos integrados que codifican físicamente los datos a almacenar, y por lo tanto es imposible cambiar su contenido después de la fabricación., Otros tipos de memoria de estado sólido no volátil permiten cierto grado de modificación:
- La memoria programable de solo lectura (PROM), o la ROM programable de una sola vez (OTP), se puede escribir o programar a través de un dispositivo especial llamado programador PROM. Por lo general, este dispositivo utiliza altos voltajes para destruir permanentemente o crear enlaces internos (fusibles o antifusos) dentro del chip. En consecuencia, un baile de graduación solo se puede programar una vez.,
- La memoria de solo lectura programable Borrable (EPROM) se puede borrar por exposición a luz ultravioleta fuerte (típicamente durante 10 minutos o más), luego reescrita con un proceso que nuevamente necesita un voltaje más alto que el habitual aplicado. La exposición repetida a la luz UV eventualmente desgastará un EPROM, pero la resistencia de la mayoría de los chips EPROM excede los 1000 ciclos de borrado y reprogramación. Los paquetes de chips EPROM a menudo se pueden identificar por la prominente «ventana» de cuarzo que permite la entrada de luz UV. Después de la programación, la ventana se cubre típicamente con una Etiqueta para evitar el borrado accidental., Algunos chips EPROM se borran de fábrica antes de que se empaqueten, y no incluyen ninguna ventana; estos son efectivamente PROM.
- Electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) se basa en una estructura semiconductora similar a la de EPROM, pero permite que todo su contenido (o bancos seleccionados) se borren eléctricamente, luego se reescriban eléctricamente, de modo que no es necesario eliminarlos del ordenador (o cámara, reproductor de MP3, etc.). Escribir o flashear una EEPROM es mucho más lento (milisegundos por bit) que leer desde una ROM o escribir en una RAM (nanosegundos en ambos casos).,
- La memoria de solo lectura alterable eléctricamente (EAROM) es un tipo de EEPROM que se puede modificar un bit a la vez. La escritura es un proceso muy lento y de nuevo necesita un voltaje más alto (generalmente alrededor de 12 V) que el que se usa para el acceso de lectura. Los auriculares están diseñados para aplicaciones que requieren una reescritura poco frecuente y solo parcial. EAROM se puede usar como almacenamiento no volátil para información crítica de configuración del sistema; en muchas aplicaciones, EAROM ha sido suplantado por la MEMORIA RAM CMOS suministrada por la red eléctrica y respaldada con una batería de litio.,
- La memoria Flash (o simplemente flash) es un tipo moderno de EEPROM inventado en 1984. La memoria Flash se puede borrar y reescribir más rápido que la EEPROM ordinaria, y los diseños más nuevos cuentan con una resistencia muy alta (superior a 1,000,000 ciclos). El flash NAND moderno hace un uso eficiente del área del chip de silicio, lo que resulta en IC individuales con una capacidad de hasta 32 GB a partir de 2007; esta característica, junto con su resistencia y durabilidad física, ha permitido que el flash NAND reemplace al magnético en algunas aplicaciones (como las unidades flash USB)., La memoria Flash a veces se llama flash ROM o flash EEPROM cuando se usa como un reemplazo para los tipos de ROM más antiguos, pero no en aplicaciones que aprovechan su capacidad para ser modificada de forma rápida y frecuente.
al aplicar protección contra escritura, algunos tipos de Rom reprogramables pueden convertirse temporalmente en memoria de solo lectura.
otras tecnologías
hay otros tipos de memoria no volátil que no se basan en la tecnología IC de estado sólido, incluyendo:
- Medios de almacenamiento óptico, tales como CD-ROM que es de solo lectura (análogo a la ROM enmascarada)., CD-R se escribe una vez leído muchos (análogo a PROM), mientras que CD-RW soporta ciclos de borrado-reescritura (análogo a EEPROM); ambos están diseñados para la compatibilidad hacia atrás con CD-ROM.
ejemplos históricos
Transformer matrix ROM (TROS), del sistema IBM 360/20
- Diode matrix ROM, utilizado en cantidades en muchas computadoras en la década de 1960, así como calculadoras electrónicas de escritorio y Codificadores de teclado para terminales., Esta ROM fue programada instalando diodos semiconductores discretos en ubicaciones seleccionadas entre una matriz de trazas de línea de palabras y trazas de línea de bits en una placa de circuito impreso.
- ROM de matriz de resistencia, condensador o transformador, utilizada en muchas computadoras hasta la década de 1970. al igual que la ROM de matriz de diodos, se programaba colocando componentes en ubicaciones seleccionadas entre una matriz de líneas de palabras y líneas de bits. Las tablas de funciones de ENIAC eran ROM de matriz de resistencias, programadas mediante el ajuste manual de interruptores giratorios., Varios modelos del IBM System / 360 y dispositivos periféricos complejos almacenaban su microcódigo en el condensador (llamado BCROS para el almacenamiento de solo lectura del condensador balanceado en el 360/50 y 360/65, o CCROS para el almacenamiento de solo lectura del condensador cargado en el 360/30) o en el transformador (llamado tros para el almacenamiento de solo lectura del transformador en el 360/20, 360/40 y otros).
- Core rope, una forma de tecnología ROM de matriz de transformador utilizada donde el tamaño y el peso eran críticos. Esto fue utilizado en las computadoras de la nave espacial Apolo de inNASA/MIT, las computadoras PDP – 8 de DEC y otros lugares., Este tipo de ROM fue programado a mano tejiendo «cables de línea de palabras» dentro o fuera de núcleos de transformadores de ferrita.
- almacenes de anillo Dimond, en los que los cables se roscan a través de una secuencia de grandes anillos de ferrita que funcionan solo como dispositivos de detección. Estos fueron utilizados en las centrales telefónicas TXE.,
- La máscara de caracteres de metal perforado («stencil») en los tubos de rayos catódicos Charactron, que se utilizó como ROM para dar forma a un amplio haz de electrones para formar una forma de carácter seleccionada en la pantalla, ya sea para la visualización o un haz de electrones escaneado para formar una forma de carácter seleccionada como una superposición en una señal de video.
velocidad
lectura
aunque la velocidad relativa de RAM vs.ROM ha variado con el tiempo, a partir de 2007 los chips de RAM grandes se pueden leer más rápido que la mayoría de las ROM., Por esta razón (y para permitir un acceso uniforme), el contenido de la ROM a veces se copia a la RAM o se sombrea antes de su primer uso, y posteriormente se lee desde la RAM.
escritura
para aquellos tipos de ROM que se pueden modificar eléctricamente, la velocidad de escritura es siempre mucho más lenta que la velocidad de lectura, y puede necesitar un voltaje inusualmente alto, el movimiento de los enchufes de puente para aplicar señales de activación de escritura y códigos de comando especiales de bloqueo / desbloqueo., El Flash NAND moderno alcanza las velocidades de escritura más altas de cualquier tecnología ROM regrabable, con velocidades tan altas como 15 MB/S (o 70 ns/bit), al permitir (necesitar) grandes bloques de celdas de memoria para ser escritos simultáneamente.
resistencia y retención de datos
debido a que se escriben forzando electrones a través de una capa de aislamiento eléctrico en una puerta de transistor flotante, las ROM regrabables pueden soportar solo un número limitado de ciclos de escritura y borrado antes de que el aislamiento se dañe permanentemente., En los primeros oídos, esto podría ocurrir después de tan solo 1,000 ciclos de escritura, mientras que en la moderna Flash EEPROM la resistencia puede exceder los 1,000,000, pero no es infinita. Esta resistencia limitada, así como el mayor costo por bit, significa que es poco probable que el almacenamiento basado en Flash reemplace por completo a las unidades de disco magnético en un futuro cercano.
el intervalo de tiempo durante el cual una ROM permanece legible con precisión no está limitado por el ciclo de escritura. La retención de datos de EPROM, EAROM, EEPROM y Flash puede estar limitada por la fuga de carga de las puertas flotantes de los transistores de células de memoria., Las fugas se aceleran por las altas temperaturas o la radiación. La ROM enmascarada y el FUSE / ANTIFUSE PROM no sufren de este efecto, ya que su retención de datos depende de la permanencia física más que Eléctrica del circuito integrado (aunque el re-crecimiento del fusible fue una vez un problema en algunos sistemas).
imágenes de contenido
el contenido de los chips ROM en los cartuchos de consola de videojuegos se puede extraer con dispositivos especiales de software o hardware. Los archivos de volcado de memoria resultantes se conocen como imágenes ROM, y se pueden usar para producir cartuchos duplicados, o en emuladores de consola., El término se originó cuando la mayoría de los juegos de consola se distribuyeron en cartuchos que contenían chips ROM, pero logró un uso tan generalizado que todavía se aplica a imágenes de juegos más nuevos distribuidos en CD-ROM u otros medios ópticos.
Las imágenes ROM de juegos comerciales generalmente contienen software con derechos de autor. La copia y distribución no autorizadas de software protegido por derechos de autor suele ser una violación de las leyes de derechos de autor (en algunas jurisdicciones, la duplicación de cartuchos ROM con fines de copia de seguridad puede considerarse un uso justo)., Sin embargo, existe una próspera comunidad dedicada a la distribución y comercio ilegal de dicho software y abandonware. En tales círculos, el término «imágenes ROM» a veces se acorta simplemente a » ROMs «o a veces se cambia a» romz «para resaltar la conexión con»warez».