Madame Lelica

strikt, skrivskyddat minne avser minne som är hårt trådbundet, såsom diodmatris och den senare mask ROM. Även om diskreta kretsar kan ändras (i princip) kan integrerade kretsar (ICs) inte och är värdelösa om data är dåliga. Det faktum att sådant minne aldrig kan ändras är en stor nackdel.på senare tid hänvisar ROM vanligen till minne som är skrivskyddat vid normal drift, samtidigt som man reserverar faktumet av något möjligt sätt att ändra det.,

andra typer av icke-flyktigt minne såsom raderbart programmerbart läsminne (EPROM) och elektriskt raderbart programmerbart skrivskyddat minne (EEPROM eller Flash ROM) kallas ibland, på ett förkortat sätt, som ”skrivskyddat minne” (ROM); även om dessa typer av minne kan raderas och omprogrammeras flera gånger, skrivning till detta minne tar längre tid och kan kräva olika procedurer än att läsa minnet., När det används på detta mindre exakta sätt, ”ROM” indikerar anon-flyktigt minne som tjänar funktioner som vanligtvis tillhandahålls av mask ROM, såsom lagring av programkod och icke-flyktiga data.

Historik

många spelkonsoler använder utbytbara ROM-patroner, vilket gör det möjligt för ett system att spela flera spel.

skrivskyddat minne användes för Jacquard vävstolar.

den enklaste typen av solid state ROM är lika gammal som halvledartekniken själv., Kombinationslogikportar kan sammanfogas manuellt för att kartlägga n-bitars adressinmatning på godtyckliga värden för M-bitars datautmatning (en uppslagstabell). Med uppfinningen av den integrerade kretsen kammask ROM. Mask ROM består av ett rutnät av ordlinjer (adressinmatningen) och bitlinjer (datautmatningen), som selektivt förenas med transistorbrytare och kan representera en godtycklig uppslagstabell med en vanlig fysisk layout och förutsägbar förökning fördröjning.

i mask ROM är data fysiskt kodad i kretsen, så det kan bara programmeras under tillverkning., Detta leder till ett antal allvarliga nackdelar:

1. Det är bara ekonomiskt att köpa mask ROM i stora mängder, eftersom användarna måste ingå avtal med ett gjuteri för att producera en anpassad design.
2. vändningstiden mellan att slutföra designen för en mask ROM och ta emot den färdiga produkten är lång, av samma anledning.
3. Mask ROM är opraktiskt för R&d arbete eftersom designers ofta behöver ändra innehållet i minnet när de förfina en design.,
4. om en produkt levereras med felaktig mask ROM, det enda sättet att åtgärda det är att återkalla produkten och fysiskt ersätta ROM i varje enhet levereras.

senare utveckling har åtgärdat dessa brister. PROM, uppfunnad 1956, gjorde det möjligt för användare att programmera innehållet exakt en gång genom att fysiskt ändra sin struktur med tillämpning av högspänningspulser. Detta tog upp problem 1 och 2 ovan, eftersom ett företag helt enkelt kan beställa ett stort parti färska PROM chips och programmera dem med önskat innehåll på sina designers bekvämlighet., 1971-uppfinningen av EPROM löste väsentligen problem 3, eftersom EPROM (till skillnad från PROM) upprepade gånger kan återställas till sitt oprogrammerade tillstånd genom exponering för starkt ultraviolett ljus. EEPROM, uppfunnet 1983, gick långt för att lösa problem 4, eftersom en EEPROM kan programmeras på plats om den innehållande enheten ger ett sätt att ta emot programinnehållet från en extern källa (till exempel en persondator via aserialkabel)., Flashminne, uppfanns på Toshiba i mitten av 1980-talet, och kommersialiseras i början av 1990-talet, är en form av EEPROM som gör mycket effektiv användning av chip område och kan raderas och omprogrammeras tusentals gånger utan skador.

alla dessa tekniker förbättrade flexibiliteten hos ROM, men till en betydande kostnad per chip, så att mask ROM i stora mängder skulle förbli ett ekonomiskt val i många år. (Minskade kostnader för omprogrammerbara enheter hade nästan eliminerat marknaden för mask ROM år 2000.) Rewriteable technologies var tänkt som ersättare för mask ROM.,

den senaste utvecklingen är NAND flash, även uppfunnad på Toshiba. Dess designers bröt uttryckligen från tidigare praxis och hävdade tydligt att ”syftet med NAND Flash är att ersätta hårddiskar”, snarare än den traditionella användningen av ROM som en form av icke-flyktig primär lagring. Från och med 2007 har NAND delvis uppnått detta mål genom att erbjuda genomströmning jämförbar med hårddiskar, högre tolerans för fysisk chock, extrem miniatyrisering (i form av USB-flash-enheter och små microSD-minneskort, till exempel) och mycket lägre strömförbrukning.,

använd för att lagra program

varje lagrad programdator kan använda en form av icke-flyktig lagring (det vill säga lagring som behåller sina data när strömmen tas bort) för att lagra det ursprungliga programmet som körs när datorn är påslagen eller på annat sätt börjar körning (en process som kallas bootstrapping, ofta förkortad till ”uppstart” eller ”uppstart”). På samma sätt behöver varje icke-trivial dator någon form av muterbart minne för att spela in förändringar i sitt tillstånd som det utför.,

former av skrivskyddat minne användes som icke-flyktig lagring för program i de flesta tidiga lagrade programdatorer, såsom Eniac efter 1948. (Fram till dess var det inte en lagrad programdator eftersom varje program måste kopplas manuellt in i maskinen, vilket kan ta dagar till veckor.) Skrivskyddat minne var enklare att implementera eftersom det bara behövde en mekanism för att läsa lagrade värden och inte ändra dem på plats och därmed kunde implementeras med mycket råa elektromekaniska enheter (se historiska exempel nedan)., Med tillkomsten av integrerade kretsar på 1960-talet, både ROM och dess muterbara motsvarighet statisk RAM implementerades som matriser av transistorer i kiselflis; emellertid, en ROM-minne cell kunde implementeras med användning av färre transistorer än en SRAM-minne cell, eftersom den senare behöver en spärr (innefattande 5-20 transistorer) för att behålla dess innehåll, medan en ROM-cell kan bestå av frånvaro (logisk 0) eller närvaro (logisk 1) av en transistor som förbinder en bitlinje till en ordlinje. Följaktligen kan ROM implementeras till en lägre kostnad per bit än RAM i många år.,

de flesta hemdatorer från 1980-talet lagrade en grundläggande tolk eller operativsystem i ROM, eftersom andra former av icke-flyktig lagring som magnetiska hårddiskar var för dyra. Commodore 64 inkluderade till exempel 64 KB RAM och 20 KB ROM innehöll en grundläggande tolk och ”KERNAL” i operativsystemet., Senare hem-eller kontorsdatorer som IBM PC XT inkluderade ofta magnetiska hårddiskar och större mängder RAM, så att de kan ladda sina operativsystem från disk till RAM, med endast en minimal hårdvaruinitiering kärna och bootloader kvar i ROM (känd som BIOS i IBM-kompatibla datorer). Detta arrangemang möjliggjorde ett mer komplext och enkelt uppgraderingsbart operativsystem.,

i moderna datorer används ”ROM” (eller flash) för att lagra den grundläggande bootstrapping-firmware för huvudprocessorn, liksom de olika firmware som behövs för att internt styra fristående enheter som grafikkort, hårddiskar, DVD-enheter, TFT-skärmar etc., i systemet. Idag ersätts många av dessa ”skrivskyddade” minnen-särskilt BIOS – ofta med flashminne (se nedan), för att möjliggöra omprogrammering på plats om behovet av en firmwareuppgradering uppstår., Men enkla och mogna delsystem (t.ex. tangentbordet eller vissa kommunikationsstyrenheter i de integrerade kretsarna på moderkortet) kan använda mask ROM eller OTP (engångsprogrammerbar).

ROM och efterföljande teknik som flash är vanliga i inbyggda system. Dessa finns i allt från industrirobotar till hushållsapparater och konsumentelektronik (MP3-spelare, set-top-boxar etc.) som alla är utformade för specifika funktioner, men är baserade på allmänna mikroprocessorer., Med programvara vanligtvis tätt kopplad till hårdvara behövs programändringar sällan i sådana enheter (som vanligtvis saknar hårddiskar på grund av kostnad, storlek eller strömförbrukning). Från och med 2008 använder de flesta produkter Flash snarare än mask ROM, och många ger några sätt att ansluta till en dator för firmwareuppdateringar.till exempel kan en digital ljudspelare uppdateras för att stödja ett nytt filformat., Vissa hobbyister har utnyttjat denna flexibilitet för att omprogrammera konsumentprodukter för nya ändamål. exempelvis har iPodLinux-och OpenWrt-projekten gjort det möjligt för användare att köra fullfjädrade Linux-distributioner på sina MP3-spelare respektive trådlösa routrar.

ROM är också användbart för binär lagring av kryptografiska data, eftersom det gör dem svåra att ersätta, vilket kan vara önskvärt för att förbättra informationssäkerheten.,

användning för lagring av data

eftersom ROM (åtminstone i hård trådbunden Maskform) inte kan ändras, är den egentligen endast lämplig för lagring av data som inte förväntas behöva ändras för enhetens livslängd. För detta ändamål har ROM använts i många datorer för att lagra uppslagstabeller för utvärdering av matematiska och logiska funktioner (till exempel kan en flyttalsenhet tabulate sinus-funktionen för att underlätta snabbare beräkning). Detta var särskilt effektivt när processorer var långsamma och ROM var billigt jämfört med RAM.,

särskilt, bildskärmskort av tidiga persondatorer lagrade tabeller med bitmappade tecken i ROM. Detta innebar vanligtvis att textdisplayteckensnittet inte kunde ändras interaktivt. Detta var fallet för både CGA och MDA-adaptrar med IBM PC XT.

användningen av ROM för att lagra sådana små mängder data har försvunnit nästan helt i moderna allmänna datorer. Flash ROM har dock tagit över en ny roll som ett medium för masslagring eller sekundär lagring av filer.,

typer

den första EPROM, en Intel 1702, med dör-och trådbindningar tydligt synliga genom raderingsfönstret.

Halvledarbaserad

klassiska MASKPROGRAMMERADE ROM-chips är integrerade kretsar som fysiskt kodar de data som ska lagras, och det är därför omöjligt att ändra innehållet efter tillverkning., Andra typer av icke-flyktigt solid state-minne tillåter en viss grad av modifiering:

• programmerbart skrivskyddat minne (PROM), eller en gång programmerbar ROM (OTP), kan skrivas till eller programmeras via en speciell enhet som kallas en PROM programmerare. Vanligtvis använder denna enhet höga spänningar för att permanent förstöra eller skapa interna länkar (säkringar eller antifusioner) inom chipet. Följaktligen kan en PROM endast programmeras en gång.,
• raderbart programmerbart skrivskyddat minne (EPROM) kan raderas genom exponering för starkt ultraviolett ljus (vanligtvis i 10 minuter eller längre) och sedan skrivas om med en process som återigen behöver högre än vanligt spänning appliceras. Upprepad exponering för UV-ljus kommer så småningom att slita ut en EPROM, men uthålligheten hos de flesta EPROM-chips överstiger 1000 cykler av radering och omprogrammering. EPROM chip paket kan ofta identifieras av den framträdande kvarts ”fönster” som tillåter UV-ljus att komma in. Efter programmering är fönstret typiskt täckt med en etikett för att förhindra oavsiktlig radering., Vissa EPROM chips är fabriks raderas innan de är förpackade, och inkluderar inget fönster; dessa är effektivt PROM.
• elektriskt raderbart programmerbart skrivskyddat minne (EEPROM) är baserat på en liknande halvledarstruktur till EPROM, men tillåter att hela innehållet (eller valda banker) raderas elektriskt och sedan skrivs om elektriskt så att de inte behöver tas bort från datorn (eller kameran, MP3-spelaren etc.). Att skriva eller blinka en EEPROM är mycket långsammare (millisekunder per bit) än att läsa från en ROM eller skriva till en RAM (nanosekunder i båda fallen).,
  • elektriskt ändringsbar skrivskyddat minne (EAROM) är en typ av EEPROM som kan ändras en bit i taget. Skrivning är en mycket långsam process och behöver igen högre spänning (vanligtvis runt 12 V) än vad som används för läsåtkomst. EAROMs är avsedda för applikationer som kräver sällan och endast delvis omskrivning. EAROM kan användas som icke-flyktig lagring för kritisk systeminställningsinformation; i många applikationer har EAROM ersatts av CMOS RAM som levereras av nätström och backas upp med ett litiumbatteri.,
  • flashminne (eller helt enkelt flash) är en modern typ av EEPROM uppfanns 1984. Flashminne kan raderas och skrivas om snabbare än vanlig EEPROM, och nyare mönster har mycket hög uthållighet (överstiger 1.000.000 cykler). Modern NAND flash gör effektiv användning av silicon chip område, vilket resulterar i enskilda ICs med en kapacitet så hög som 32 GB från och med 2007; Denna funktion, tillsammans med dess uthållighet och fysisk hållbarhet, har tillåtit NAND flash att ersätta magnetiska i vissa applikationer (t.ex. USB-minnen)., Flashminne kallas ibland flash ROM eller flash EEPROM när den används som ersättning för äldre ROM-typer, men inte i program som utnyttjar sin förmåga att ändras snabbt och ofta.

genom att tillämpa skrivskydd kan vissa typer av programmerbara Rom tillfälligt bli skrivskyddat minne.

annan teknik

det finns andra typer av icke-flyktigt minne som inte är baserade på solid state IC-teknik, inklusive:

• optiska lagringsmedia, såsom CD-ROM som är skrivskyddad (analog med maskerad ROM)., CD – R är Skriv en gång läsa många (analogt med PROM), medan CD-RW stöder radera-skriva cykler (analogt med EEPROM); båda är utformade för bakåtkompatibilitet med CD-ROM.

historiska exempel

transformatormatris ROM (TROS), från IBM-systemet 360/20

• Diodmatris ROM, som används i små mängder i många datorer på 1960-talet samt elektroniska skrivbordsräknare och tangentbordskodare för datorer. terminaler., Denna ROM programmerades genom att installera diskreta halvledardioder på utvalda platser mellan en matris av ordlinjespår och bitlinjespår på ett tryckt kretskort.
• motstånd, kondensator eller transformatormatris ROM, som används i många datorer fram till 1970-talet. liksom diodmatris ROM, programmerades det genom att placera komponenter på utvalda platser mellan en matris av ordlinjer och bitlinjer. ENIACS Funktionstabeller var resistor matrix ROM, programmerad genom att manuellt ställa in rotary switches., Olika modeller av IBM System/360and komplexa kringutrustning som lagras deras mikrokod i antingen kondensator (kallas BCROS för en balanserad kondensator read-only lagring på 360/50 och 360/65, eller CCROS för laddad kondensator read-only lagring på 360/30) eller transformator (calledTROS för transformator read-only lagring på 360/20, 360/40 och andra) matris ROM.
• Core rope, en form av transformatormatris ROM-teknik som används där storlek och vikt var kritiska. Detta användes inNASA/MIT Apollo rymdfarkoster datorer, DEC PDP-8 datorer och andra platser., Denna typ av ROM programmerades för hand genom att väva ”word line wires” inuti eller utanför ferrittransformatorkärnor.
• Dimond Ring butiker, där ledningar är gängade genom en sekvens av stora ferritringar som fungerar endast som avkänningsanordningar. Dessa användes i TXE telefonväxlar.,
• den perforerade metalltecken mask (”stencil”) i charactron katodstrålerör, som användes som ROM för att forma en bred elektronstråle för att bilda en vald teckenform på skärmen antingen för visning eller en skannad elektronstråle för att bilda en vald teckenform som ett överlägg på en videosignal.

hastighet

läsning

även om den relativa hastigheten på RAM vs ROM har varierat över tiden, från och med 2007 kan stora RAM-chips läsas snabbare än de flesta ROM-skivor., Av denna anledning (och för att tillåta enhetlig åtkomst) kopieras ROM-innehåll ibland till RAM eller skuggas före första användningen och läses därefter från RAM.

skriva

för de typer av ROM som kan ändras elektriskt, Skrivhastighet är alltid mycket långsammare än läshastighet, och det kan behöva ovanligt hög spänning, förflyttning av bygel pluggar att tillämpa skriv-aktivera signaler, och speciella lås / låsa kommandokod., Modern NAND Flash uppnår de högsta skrivhastigheterna för någon omskrivbar ROM-teknik, med hastigheter så höga som 15 MB/s (eller 70 ns/bit), genom att tillåta (behöver) stora block av minnesceller att skrivas samtidigt.

Endurance and data retention

eftersom de är skrivna genom att tvinga elektroner genom ett lager av elektrisk isolering på en flytande transistorgrind, kan omskrivbara Rom tål endast ett begränsat antal skriv-och raderingscykler innan isoleringen är permanent skadad., I de tidigaste Öronmärkena kan detta inträffa efter så få som 1 000 skrivcykler, medan uthålligheten i modern Flash EEPROM kan överstiga 1 000 000,men det är inte oändligt. Denna begränsade uthållighet, liksom den högre kostnaden per bit, innebär att Flash – baserad lagring är osannolikt att helt ersätta magnetiska hårddiskar inom en snar framtid.

den tidsrymd över vilken en ROM förblir korrekt läsbar begränsas inte av skrivcykeln. Datalagringen av EPROM, EAROM, EEPROM och Flash kan begränsas av laddning som läcker från de flytande portarna till minnescellstransistorer., Läckage accelereras av höga temperaturer eller strålning. Maskerad ROM och fuse / antifuse PROM lider inte av denna effekt, eftersom deras datalagring beror på fysisk snarare än elektrisk beständighet hos den integrerade kretsen (även om säkring re-tillväxt var en gång ett problem i vissa system).

innehållsbilder

innehållet i ROM-chips i spelkonsolpatroner kan extraheras med speciella program-eller hårdvaruenheter. De resulterande minnesdumpfiler kallas ROM-bilder, och kan användas för att producera dubbla patroner, eller i konsolen emulatorer., Termen härstammar när de flesta konsolspel distribuerades på patroner som innehåller ROM-chips, men uppnådde en sådan utbredd användning att den fortfarande tillämpas på bilder av nyare spel som distribueras på CD-ROM eller andra optiska medier.

ROM-bilder av kommersiella spel innehåller vanligtvis upphovsrättsskyddad programvara. Obehörig kopiering och distribution av upphovsrättsskyddad programvara är vanligtvis ett brott mot upphovsrättslagar (i vissa jurisdiktioner kan duplicering av ROM-patroner för säkerhetskopiering anses vara rättvis användning)., Det finns dock ett blomstrande samhälle som bedriver olaglig distribution och handel med sådan programvara och övergivande. I sådana cirklar förkortas termen ”ROM-bilder” ibland helt enkelt till ”Rom” eller ändras ibland till ”romz” för att markera sambandet med ”warez”.