حافظه رام چیست؟ دستگاه های ذخیره سازی پایدار ویژگی های اصلی، دامنه. ساختار شماتیک رام

حافظه دائمی (ROM)

نوعی حافظه وجود دارد که داده ها را بدون جریان الکتریکی ذخیره می کند، یعنی ROM (حافظه فقط خواندنی) یا گاهی اوقات به آن حافظه غیر فرار می گویند که برای ذخیره سیستم و برنامه های اضافی در نظر گرفته شده برای استفاده دائمی توسط ریزپردازنده استفاده می شود که اجازه نمی دهد. تغییر یا پاک کردن اطلاعات

ROM (حافظه فقط خواندنی) - یک ریز مدار روی مادربرد که حاوی برنامه‌ها، داده‌هایی است که در طول ساخت رایانه وارد شده و برای آزمایش داخلی دستگاه‌ها پس از روشن شدن رایانه و بارگذاری سیستم عامل در RAM استفاده می‌شود. ترکیب این ریزبرنامه ها BIOS (Basic Input-Output System) نامیده می شود - سیستم ورودی-خروجی پایه. بایوس شامل ابزار راه اندازی پیکربندی رایانه (SETUP) است. این به شما امکان می دهد برخی از ویژگی های دستگاه های رایانه ای (نوع کنترل کننده ویدیو، هارد دیسک و درایوهای فلاپی دیسک، اغلب حالت های عملکرد با RAM، درخواست رمز عبور در هنگام بوت) را تنظیم کنید.

داده ها در حین تولید در رام نوشته می شوند. برای انجام این کار، یک استنسیل با مجموعه خاصی از بیت ها ساخته می شود که روی یک ماده حساس به نور قرار می گیرد و سپس قسمت هایی از سطح حکاکی می شود.

تمیز دادن:

PROM ها (رم های قابل برنامه ریزی) در اواخر دهه 70 توسط شرکتی به نام Texas Instruments توسعه یافتند. به عبارت دیگر در شرایط عملیاتی امکان برنامه ریزی وجود دارد. چنین رام هایی معمولاً حاوی مجموعه ای از جامپرهای کوچک هستند. که در آن می توان با انتخاب سطر و ستون مورد نظر، جامپر خاصی را سوزاند و سپس ولتاژ بالا را به خروجی خاصی از ریز مدار اعمال کرد.

EPROM (رام قابل برنامه ریزی قابل پاک کردن) امکان استفاده از یک دستگاه خاص، برنامه نویسی در زمینه و پاک کردن اطلاعات را فراهم می کند. برای این کار، تراشه به مدت 15 دقیقه در معرض اشعه ماوراء بنفش قوی با طول موج مشخص قرار می گیرد.

EEPROM (به صورت الکترونیکی - EEPROM) نیز یک PROM قابل پاک شدن است، اما بر خلاف PROM، آنها اجازه برنامه ریزی مجدد را با اعمال پالس می دهند و به دستگاه های اضافی خاصی نیاز ندارند. اما آنها 10 برابر کندتر با ظرفیت بسیار کمتر کار می کنند و قیمت آنها گران تر است.

فلش مموری پاک شده و به صورت بلوک نوشته می شود. این بر روی بردهای مدار چاپی تولید می شود، ظرفیت آن تا چند ده مگابایت است.

ماژول‌های ROM و کاست‌های نصب شده روی برد سیستم رایانه شخصی معمولاً ظرفیتی بیش از 128 کیلوبایت ندارند. سرعت حافظه دائمی کمتر از حافظه عملیاتی است، بنابراین برای بهبود عملکرد، محتویات رام در رم کپی می شود و فقط این کپی که به آن حافظه رام سایه (Shadow ROM) نیز می گویند، مستقیماً در حین کار استفاده می شود.

"در حال حاضر، رایانه های شخصی از دستگاه های ذخیره سازی "نیمه دائمی" و قابل برنامه ریزی مجدد - حافظه فلش استفاده می کنند. ماژول ها یا کارت های حافظه فلش را می توان مستقیماً در اسلات های مادربرد نصب کرد و دارای پارامترهای زیر است: ظرفیت تا 512 مگابایت (تا 128 کیلوبایت در رام بایوس استفاده می شود)، زمان دسترسی خواندن 0.035 - 0.2 میکرو ثانیه، زمان نوشتن در هر بایت 2 - 10 میکرو ثانیه فلش مموری یک دستگاه ذخیره سازی غیر فرار است. نمونه ای از این حافظه ها NVRAM -- رم غیر فرار با سرعت نوشتن 500 کیلوبایت بر ثانیه است. معمولاً برای بازنویسی اطلاعات نیاز به اعمال ولتاژ برنامه ریزی (12 ولت) به ورودی مخصوص فلش مموری است که امکان پاک شدن تصادفی اطلاعات را از بین می برد. برنامه‌ریزی مجدد فلش مموری را می‌توان مستقیماً از یک فلاپی دیسک یا از صفحه‌کلید رایانه شخصی با یک کنترل‌کننده خاص یا از یک برنامه‌نویس خارجی متصل به رایانه شخصی انجام داد. فلش مموری می‌تواند هم برای ایجاد دستگاه‌های ذخیره‌سازی بسیار سریع، فشرده و جایگزین NMD - "درایوهای حالت جامد" و هم برای جایگزینی رامی که برنامه‌های BIOS را ذخیره می‌کند بسیار مفید باشد و به شما امکان می‌دهد این برنامه‌ها را با برنامه‌های جدیدتر به‌طور مستقیم از "به‌روزرسانی و جایگزین کنید. فلاپی دیسک". نسخه های هنگام ارتقاء رایانه شخصی "[منبع الکترونیکی] URL: http://library.tuit.uz/skanir_knigi/book/vich_sistemi/viches_sist_2.htm (دسترسی در 15.05.2013)..

ویژگی های مقایسه ای رم و رام

جدول 2 ویژگی های مقایسه ای.

از نظر فیزیکی، برای ساخت یک دستگاه حافظه از نوع RAM، از تراشه‌های حافظه پویا و استاتیک استفاده می‌شود که برای آن‌ها حفظ کمی اطلاعات به معنای حفظ بار الکتریکی است (این امر نوسانی تمام رم‌ها را توضیح می‌دهد. از دست دادن تمام اطلاعات ذخیره شده در آن هنگام خاموش شدن رایانه).

رم به صورت فیزیکی بر روی عناصر رم پویا اجرا می شود و برای هماهنگی عملکرد دستگاه های نسبتا کند (در مورد ما، رم پویا) با یک ریزپردازنده نسبتاً سریع، از یک حافظه نهان با طراحی عملکردی ساخته شده از سلول های رم استاتیک استفاده می شود. بنابراین، هر دو نوع رم به طور همزمان در رایانه ها وجود دارند. از نظر فیزیکی، حافظه کش خارجی نیز به شکل تراشه هایی بر روی بردهایی که در اسلات های مربوطه روی مادربرد قرار می گیرند، پیاده سازی می شود. Nikolaeva V.A. انفورماتیک و فناوری اطلاعات. [منبع الکترونیکی] آدرس اینترنتی: http://www.junior.ru/wwwexam/pamiat/pamiat4.htm (تاریخ دسترسی: 2013/05/15).

رام- حافظه سریع و غیر فرار که فقط خواندنی است. اطلاعات یک بار (معمولاً در کارخانه) وارد آن می شود و به طور دائم (هنگامی که رایانه روشن و خاموش است) ذخیره می شود. ROM اطلاعاتی را ذخیره می کند که وجود آنها دائماً در رایانه مورد نیاز است. مجموعه برنامه هایی که در رام قرار دارند، سیستم ورودی/خروجی BIOS (سیستم خروجی ورودی پایه) را تشکیل می دهند. بایوس (Basic Input Output System - Basic Input Output System - Basic Input Output System) - مجموعه ای از برنامه ها که برای تست خودکار دستگاه ها پس از روشن شدن برق کامپیوتر و بارگذاری سیستم عامل در RAM طراحی شده اند.

رام شامل:

برنامه هایی را آزمایش کنید که هر بار که رایانه روشن می شود عملکرد صحیح بلوک های آن را بررسی می کند.

برنامه هایی برای مدیریت دستگاه های جانبی اصلی - درایو دیسک، مانیتور، صفحه کلید.

اطلاعاتی در مورد محل قرارگیری سیستم عامل روی دیسک.

انواع رام:

رامبا برنامه نویسی ماسک، حافظه ای است که اطلاعات یک بار برای همیشه در طی فرآیند تولید مدارهای مجتمع نیمه هادی در آن نوشته می شود. دستگاه‌های حافظه فقط خواندنی تنها زمانی استفاده می‌شوند که به تولید انبوه می‌رسد، زیرا ساخت ماسک برای مدارهای مجتمع برای استفاده خصوصی بسیار گران است.

PROM(حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی).

برنامه نویسی رام یک عملیات یکباره است، یعنی. اطلاعات ذخیره شده در EPROM بعداً قابل تغییر نیستند.

EPROM(حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی قابل پاک شدن). هنگام کار با آن، کاربر می تواند آن را برنامه ریزی کرده و سپس اطلاعات ثبت شده را پاک کند.

EEPROM(حافظه فقط خواندنی متغیر الکتریکی). با وسایل الکتریکی برنامه ریزی و اصلاح می شود. برخلاف EPROM، هیچ دستگاه خارجی خاصی برای پاک کردن اطلاعات ذخیره شده در EEPROM مورد نیاز نیست.

از نظر بصری، RAM و ROM را می توان به عنوان آرایه ای از سلول ها تصور کرد که در آنها بایت های جداگانه ای از اطلاعات ثبت می شود. هر سلول شماره مخصوص به خود را دارد و شماره گذاری از صفر شروع می شود. شماره سلول آدرس بایت است.

CPU هنگام کار با RAM باید آدرس بایتی را که می خواهد از حافظه بخواند یا در حافظه بنویسد مشخص کند. البته شما فقط می توانید اطلاعات را از رام بخوانید. پردازنده داده های خوانده شده از RAM یا ROM را در حافظه داخلی خود می نویسد که شبیه به RAM است، اما بسیار سریعتر کار می کند و ظرفیت آن بیش از ده ها بایت نیست.

پردازنده فقط می تواند داده هایی را پردازش کند که در حافظه داخلی، RAM یا ROM آن وجود دارد. همه این نوع دستگاه های حافظه را دستگاه های حافظه داخلی می نامند، آنها معمولاً مستقیماً روی مادربرد رایانه قرار دارند (حافظه داخلی پردازنده در خود پردازنده قرار دارد).

حافظه کشتبادل داده در پردازنده بسیار سریعتر از تبادل داده بین پردازنده و RAM است. بنابراین به منظور کاهش تعداد دسترسی به رم، به اصطلاح حافظه کش فوق سریع یا کش در داخل پردازنده ایجاد می شود. هنگامی که پردازنده به داده نیاز دارد، ابتدا به حافظه پنهان دسترسی پیدا می کند و تنها زمانی که داده های لازم از بین رفته باشد به حافظه اصلی دسترسی پیدا می کند. هرچه حافظه نهان بزرگتر باشد، احتمال بیشتری وجود دارد که داده های مورد نیاز شما وجود داشته باشد. بنابراین، پردازنده های با کارایی بالا حافظه کش را افزایش داده اند.

بین حافظه نهان سطح اول تمایز قائل شوید(بر روی یک تراشه با پردازنده اجرا می شود و حجمی در حد چند ده کیلوبایت دارد) مرحله دوم (اجرا شده بر روی یک تراشه جداگانه، اما در محدوده پردازنده، با حجم صد کیلوبایت یا بیشتر) و سطح سوم (اجرا شده بر روی ریز مدارهای پرسرعت جداگانه که روی مادربرد قرار دارند و دارای حجم یک یا چند مگابایت است. ).

در حین کار، پردازنده داده ها را در رجیسترها، RAM و پورت های خارجی پردازنده پردازش می کند. بخشی از داده ها به عنوان داده واقعی، بخشی از داده ها به عنوان داده آدرس و بخشی به عنوان دستور تفسیر می شوند. مجموعه دستورات مختلفی که یک پردازنده می تواند روی داده ها اجرا کند، سیستمی از دستورالعمل های پردازنده را تشکیل می دهد. هر چه مجموعه دستورات پردازنده بزرگتر باشد، معماری آن پیچیده تر، رکورد دستورالعمل بر حسب بایت طولانی تر و میانگین مدت اجرای دستورالعمل بیشتر می شود.

| حافظه فقط خواندنی (ROM)

تراشه اینتل 1702 EPROM با پاک کردن UV
حافظه فقط خواندنی (ROM)- حافظه غیر فرار که برای ذخیره آرایه ای از داده های تغییرناپذیر استفاده می شود.

انواع رام های تاریخی

با پیشرفت تکنولوژی الکترونیک و کامپیوتر، نیاز به رام پرسرعت بوجود آمد. در عصر الکترونیک خلاء، رام های مبتنی بر پتانسیل، مونوسکوپ و لامپ پرتو استفاده می شد. در رایانه های مبتنی بر ترانزیستور، ماتریس های پلاگین به طور گسترده ای به عنوان رام های با ظرفیت کم استفاده می شدند. اگر لازم بود مقادیر زیادی داده ذخیره شود (چند ده کیلوبایت برای رایانه های نسل اول)، از رام های مبتنی بر حلقه های فریت استفاده می شد (نباید آنها را با انواع مشابه RAM اشتباه گرفت). از این نوع رام ها است که اصطلاح "سیستم افزار" سرچشمه می گیرد - وضعیت منطقی سلول با جهت سیم پیچی سیم اطراف حلقه تنظیم می شود. از آنجایی که یک سیم نازک باید از طریق زنجیره ای از حلقه های فریت کشیده می شد، برای انجام این عمل از سوزن های فلزی مشابه سوزن های خیاطی استفاده شد. و عملیات پر کردن رام با اطلاعات شبیه به فرآیند دوخت بود.

نحوه کار رام انواع مدرن رام

مدار ROM مبتنی بر مالتی پلکسر
در این طرح، یک دستگاه ذخیره سازی دائمی برای هشت سلول تک بیتی ساخته شده است. ذخیره یک بیت خاص در یک سلول تک بیتی با لحیم کردن سیم به منبع تغذیه (نوشتن یک) یا لحیم کردن سیم به بدنه (نوشتن صفر) انجام می شود. در نمودارهای مدار، چنین دستگاهی همانطور که در شکل نشان داده شده است تعیین شده است.

تعیین ROM در نمودار مدار
به منظور افزایش ظرفیت سلول حافظه ROM، این میکرو مدارها را می توان به صورت موازی متصل کرد (خروجی ها و اطلاعات ثبت شده به طور طبیعی مستقل باقی می مانند). طرح اتصال موازی رام های تک بیتی در شکل زیر نشان داده شده است

شماتیک رام چند بیتی
در رام های واقعی، اطلاعات با استفاده از آخرین عملیات تولید میکرو مدار - متالیزاسیون، ثبت می شود. متالیزاسیون با استفاده از ماسک انجام می شود، بنابراین چنین رام هایی نامیده می شوند ماسک رام ها. تفاوت دیگر بین ریزمدارهای واقعی و مدل ساده شده ارائه شده در بالا، استفاده از مالتی پلکسر علاوه بر مالتی پلکسر است. چنین راه حلی باعث می شود که یک ساختار حافظه یک بعدی به یک ساختار چند بعدی تبدیل شود و در نتیجه حجم مدار رمزگشای مورد نیاز برای عملکرد مدار ROM را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این وضعیت با شکل زیر نشان داده شده است:

شماتیک حافظه فقط خواندنی ماسک
ROM های ماسک شده در نمودارهای مدار همانطور که در شکل نشان داده شده است نشان داده شده اند. آدرس سلول های حافظه در این تراشه به پین ​​های A0 ... A9 داده می شود. تراشه توسط سیگنال CS انتخاب می شود. با استفاده از این سیگنال می توانید مقدار ROM را افزایش دهید (نمونه ای از استفاده از سیگنال CS هنگام بحث در مورد RAM آورده شده است). تراشه توسط سیگنال RD خوانده می شود.

رام ماسک در کارخانه برنامه ریزی شده است که برای دوره های تولید کوچک و متوسط ​​بسیار ناخوشایند است، به غیر از مرحله توسعه دستگاه. طبیعتاً برای تولید در مقیاس بزرگ، رام های ماسک ارزان ترین نوع رام هستند و به همین دلیل در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. برای سری های تولید کوچک و متوسط ​​تجهیزات رادیویی، میکرو مدارهایی ساخته شده است که می توانند در دستگاه های ویژه - برنامه نویس ها برنامه ریزی شوند. در این ریز مدارها، اتصال دائمی هادی ها در ماتریس حافظه با جامپرهای همجوشی ساخته شده از سیلیکون پلی کریستالی جایگزین می شود. در طول تولید ریز مدار، تمام جامپرها ساخته می شوند که معادل نوشتن واحدهای منطقی به تمام سلول های حافظه است. در طول برنامه ریزی، پایه های برق و خروجی های ریز مدار با توان افزایش یافته تامین می شوند. در این حالت، اگر ولتاژ تغذیه (واحد منطقی) به خروجی ریز مدار اعمال شود، جریانی از جامپر عبور نمی کند و جامپر دست نخورده باقی می ماند. اگر سطح ولتاژ پایینی به خروجی ریزمدار اعمال شود (که به کیس متصل است)، جریانی از جامپر می گذرد که این جامپر را تبخیر می کند و هنگامی که اطلاعات از این سلول خوانده می شود، یک صفر منطقی خواهد بود. خواندن.

چنین تراشه هایی نامیده می شوند قابل برنامه ریزی ROM (PROM) و بر روی نمودارهای مدار همانطور که در شکل نشان داده شده است نشان داده شده است. به عنوان نمونه می توان به ریز مدارهای 155PE3، 556RT4، 556RT8 و غیره اشاره کرد.

تعیین یک دستگاه حافظه قابل برنامه ریزی فقط خواندنی در نمودارهای مدار
رام های قابل برنامه ریزی برای تولید در مقیاس کوچک و متوسط ​​بسیار راحت هستند. با این حال، هنگام توسعه دستگاه های الکترونیکی، اغلب لازم است که برنامه نوشته شده به ROM را تغییر دهید. در این حالت، رام قابل استفاده مجدد نیست، بنابراین، پس از نوشتن رام، در صورت وجود یک برنامه اشتباه یا میانی، باید آن را دور انداخت که طبیعتاً هزینه توسعه تجهیزات را افزایش می دهد. برای رفع این کاستی، نوع دیگری از رام ساخته شد که قابلیت پاک شدن و برنامه ریزی مجدد را داشت.

رام با پاک کردن UVبر اساس یک ماتریس حافظه ساخته شده بر روی سلول های حافظه ساخته شده است که ساختار داخلی آن در شکل زیر نشان داده شده است:

سلول حافظه ROM با پاک کردن اشعه ماوراء بنفش و الکتریکی
سلول یک ترانزیستور MOS با دروازه سیلیکونی پلی کریستالی است. سپس در طی فرآیند ساخت ریز مدار، این دروازه اکسید می شود و در نتیجه توسط اکسید سیلیکون - یک دی الکتریک با خواص عایق عالی - احاطه می شود. در سلول توصیف شده، هنگامی که رام کاملاً پاک می شود، هیچ شارژی در دروازه شناور وجود ندارد و بنابراین ترانزیستور جریانی را هدایت نمی کند. هنگام برنامه ریزی ریز مدار، ولتاژ بالایی به گیت دوم که در بالای دروازه شناور قرار دارد اعمال می شود و به دلیل اثر تونل بارهایی در دروازه شناور القا می شود. پس از حذف ولتاژ برنامه ریزی در دروازه شناور، بار القایی باقی می ماند و بنابراین، ترانزیستور در حالت رسانا باقی می ماند. شارژ دروازه شناور را می توان برای چندین دهه ذخیره کرد.

بلوک دیاگرام یک دستگاه حافظه فقط خواندنی با ماسک ROM قبلاً توضیح داده شده تفاوتی ندارد. تنها سلولی که در بالا توضیح داده شد به جای جامپر استفاده می شود. در رام های قابل برنامه ریزی مجدد، پاک کردن اطلاعات ثبت شده قبلی توسط اشعه ماوراء بنفش انجام می شود. برای اینکه این نور بدون مانع به کریستال نیمه هادی عبور کند، یک پنجره شیشه ای کوارتز در محفظه ریز مدار تعبیه شده است.

هنگامی که ریز مدار تحت تابش قرار می گیرد، خواص عایق اکسید سیلیکون از بین می رود و بار انباشته شده از دروازه شناور به قسمت عمده نیمه هادی جریان می یابد و ترانزیستور سلول ذخیره به حالت بسته می رود. زمان پاک کردن تراشه بین 10 تا 30 دقیقه است.

تعداد چرخه های پاک کردن ریز مدارها بین 10 تا 100 بار است که پس از آن ریز مدار از کار می افتد. این به دلیل اثرات مخرب اشعه ماوراء بنفش است. به عنوان نمونه از این ریز مدارها می توان ریز مدارهای سری 573 تولید روسیه، ریز مدارهای سری 27sXXX تولید خارجی را نام برد. این تراشه ها اغلب برنامه های بایوس رایانه های اصلی را ذخیره می کنند. همانطور که در شکل نشان داده شده است، رام های قابل برنامه ریزی مجدد بر روی نمودار مدار نشان داده شده اند.

تعیین یک دستگاه حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی مجدد در نمودارهای مدار
بنابراین، موارد با پنجره کوارتز بسیار گران هستند، و همچنین تعداد کمی از چرخه های پاک کردن نوشتن منجر به جستجوی راه هایی برای پاک کردن اطلاعات از PROM به صورت الکتریکی شده است. در این مسیر با مشکلات زیادی مواجه شد که اکنون عملاً برطرف شده است. اکنون، ریزمدارهای با پاک کردن اطلاعات الکتریکی کاملاً گسترده شده اند. به عنوان یک سلول حافظه، آنها از سلول های مشابه در EPROM استفاده می کنند، اما با پتانسیل الکتریکی پاک می شوند، بنابراین تعداد چرخه های پاک کردن نوشتن برای این ریزمدارها به 1000000 بار می رسد. زمان پاک کردن یک سلول حافظه در چنین ریز مدارهایی به 10 میلی ثانیه کاهش می یابد. طرح کنترل برای چنین ریز مدارهایی پیچیده است، بنابراین دو جهت برای توسعه این ریز مدارها مشخص شده است:

1. -> EEPROM
2. -> FLASH - ROM

EEPROM ها گرانتر و از نظر اندازه کوچکتر هستند، اما به شما این امکان را می دهند که هر سلول حافظه را جداگانه بازنویسی کنید. در نتیجه، این ریز مدارها دارای حداکثر تعداد چرخه پاک کردن نوشتن هستند. محدوده رام قابل پاک کردن الکتریکی ذخیره سازی داده هایی است که در صورت قطع برق نباید پاک شوند. این ریز مدارها شامل ریز مدارهای داخلی 573РР3، 558РР و ریز مدارهای خارجی از سری 28cXX می باشد. همانطور که در شکل نشان داده شده است، رام های پاک شونده الکتریکی روی نمودارها نشان داده شده است.

نماد حافظه فقط خواندنی قابل پاک کردن الکتریکی در نمودارهای مدار
اخیراً تمایل به کاهش اندازه EEPROM با کاهش تعداد پایه های میکرو مدار خارجی وجود داشته است. برای انجام این کار، آدرس و داده ها از طریق یک پورت سریال به تراشه و از آن منتقل می شوند. در این مورد، از دو نوع پورت سریال استفاده می شود - پورت SPI و پورت I2C (به ترتیب ریز مدارهای سری 93cXX و 24cXX). سری خارجی 24cXX مربوط به سری داخلی ریز مدارهای 558РРX است.

FLASH - ROM ها با EEPROM ها تفاوت دارند زیرا پاک کردن برای هر سلول به طور جداگانه انجام نمی شود، بلکه برای کل ریزمدار به عنوان یک کل یا بلوک ماتریس حافظه این ریزمدار انجام می شود، همانطور که در EPROM انجام شد.

هنگام دسترسی به یک دستگاه ذخیره سازی دائمی، ابتدا باید آدرس سلول حافظه را در گذرگاه آدرس تنظیم کنید و سپس یک عملیات خواندن از ریزمدار انجام دهید. این نمودار زمان بندی در شکل نشان داده شده است

تعیین حافظه FLASH بر روی نمودارهای شماتیک
فلش های موجود در شکل دنباله ای را نشان می دهد که در آن سیگنال های کنترلی باید تولید شوند. در این شکل، RD سیگنال خوانده شده، A سیگنال های انتخاب آدرس سلول است (از آنجایی که بیت های جداگانه در گذرگاه آدرس می توانند مقادیر مختلفی داشته باشند، مسیرهای انتقال هم به حالت یک و هم به حالت صفر نشان داده می شوند)، D خروجی است. اطلاعات از محل رام انتخاب شده خوانده می شود.

حافظه فقط خواندنی (ROM)- حافظه ای که برای ذخیره اطلاعات تغییرناپذیر (برنامه ها، ثابت ها، توابع جدول) طراحی شده است. در فرآیند حل مشکلات، رام فقط اجازه خواندن اطلاعات را می دهد. به عنوان یک مثال معمولی از استفاده از رام، می توان به رام LSI مورد استفاده در رایانه شخصی برای ذخیره بایوس (Basic Input Output System - Basic Input Output System - Basic Input-output System) اشاره کرد.

در حالت کلی، یک درایو ROM (آرایه ای از سلول های حافظه آن) با ظرفیت کلمات EPROM، طول r+ 1 بیت هر کدام، معمولاً یک سیستم افقی (آدرس) و r+ 1 هادی عمودی (تخلیه)، که در نقاط تقاطع می تواند توسط عناصر اتصال متصل شود (شکل 1.46). عناصر ارتباطی (EC) پیوندهای همجوشی یا پ-n- انتقالات وجود یک عنصر ارتباطی بین j-m افقی و من m هادی های عمودی به این معنی است که در من-امین رقم شماره سلول حافظه jیک نوشته شده است، عدم وجود ES به این معنی است که در اینجا صفر نوشته شده است. نوشتن یک کلمه به شماره سلول j ROM با چیدمان مناسب عناصر اتصال بین رساناهای بیت و شماره سیم آدرس تولید می شود j. کلمه را از شماره سلول بخوانید jرام اینطوری میشه

برنج. 1.46. یک درایو ROM با ظرفیت کلمات EPROM، طول r+ هر عدد 1 رقم

کد آدرس آ = jرمزگشایی شده و بر روی شماره هادی افقی jدرایو توسط یک منبع تغذیه تغذیه می شود. آن دسته از هادی های تخلیه که توسط عناصر کوپلینگ به هادی آدرس انتخاب شده متصل می شوند، انرژی می گیرند Uسطح 1 واحد، سایر هادی های تخلیه انرژی باقی می مانند U 0 سطح صفر. مجموعه ای از سیگنال ها U 0 و U 1 روی هادی های تخلیه و محتوای عدد JP را تشکیل می دهد j، یعنی کلمه در آدرس آ.

در حال حاضر رام ها از رام های LSI ساخته می شوند که از ES نیمه هادی استفاده می کنند. LIS ROM معمولا به سه کلاس تقسیم می شود:

- ماسک (MPZU)؛

- قابل برنامه ریزی (PROM)؛

- قابل برنامه ریزی مجدد (RPZU).

ماسک رام ها(ROM - از Read Only Memory) - ROM، اطلاعاتی که در آن از یک ماسک نوری در طول فرآیند رشد کریستال ثبت می شود. به عنوان مثال BIS ROM 555RE4 با ظرفیت 2 کیلوبایت مطابق کد KOI-8 یک کاراکتر مولد است. مزیت رام های ماسک قابلیت اطمینان بالای آن ها و نقطه ضعف آن ها ساخت کم آن ها است.

رام های قابل برنامه ریزی(PROM - Programmable ROM) - ROM، اطلاعاتی که در آن توسط کاربر با استفاده از دستگاه های خاص - برنامه نویس ها نوشته می شود. این LSI ها با یک مجموعه کامل از ES در تمام نقاط تقاطع آدرس ها و هادی های تخلیه تولید می شوند. این امر قابلیت ساخت چنین LSI را افزایش می دهد و از این رو ویژگی انبوه در تولید و کاربرد را افزایش می دهد. ضبط (برنامه نویسی) اطلاعات در PROM توسط کاربر در محل درخواست خود انجام می شود. این کار با سوزاندن عناصر اتصال در نقاطی که صفرها باید نوشته شوند انجام می شود. به عنوان مثال، ما در TTLSH-BIS PROM 556RT5 با ظرفیت 0.5 کیلوبایت نشان می دهیم. قابلیت اطمینان LSI PROM ها کمتر از LSI های پوشانده شده است. قبل از برنامه نویسی، آنها باید از نظر وجود ES آزمایش شوند.

در EPROM و EPROM، تغییر محتویات PL آنها غیرممکن است. رام های قابل برنامه ریزی مجدد(RPZU) امکان تغییرات متعدد در اطلاعات ذخیره شده در آنها را فراهم می کند. در واقع EPROM یک رم است که دارد تی RFP>> تیپنج شنبه جایگزینی محتویات EPROM با پاک شدن اطلاعات ذخیره شده در آن آغاز می شود. RPZU با حذف الکتریکی (EЕPROM) و فرابنفش (UVEPROM) اطلاعات صادر می شود. به عنوان مثال، یک KM1609RR2A LSI با پاک کردن الکتریکی با ظرفیت 8 کیلوبایت می تواند حداقل 104 بار مجددا برنامه ریزی شود، اطلاعات را حداقل برای 15000 ساعت (حدود دو سال) در حالت روشن و حداقل 10 سال در حالت خاموش ذخیره می کند. LSI RROM با پاک کردن فرابنفش K573RF4A با ظرفیت 8 کیلو بایت حداقل 25 چرخه بازنویسی را امکان پذیر می کند، اطلاعات را در حالت روشن حداقل 25000 ساعت و در حالت خاموش حداقل 100000 ساعت ذخیره می کند.

هدف اصلی EPROM ها استفاده از آن ها به جای ROM در سیستم های توسعه نرم افزار و اشکال زدایی، سیستم های ریزپردازنده و موارد دیگر است، زمانی که شما باید هر از گاهی تغییراتی در برنامه ها ایجاد کنید.

عملکرد یک ROM را می توان به عنوان یک تبدیل یک به یک مشاهده کرد نکد آدرس بیت آ V n-کد بیت کلمه که از آن خوانده می شود، i.e. رام یک مبدل کد (ماشین دیجیتال بدون حافظه) است.

روی انجیر 1.47 تصویر شرطی رام را در نمودارها نشان می دهد.

برنج. 1.47. تصویر رام نمادین

نمودار عملکردی رام در شکل نشان داده شده است. 1.48.

برنج. 1.48. نمودار عملکرد رام

با توجه به اصطلاحات اتخاذ شده در محیط متخصصان دستگاه های ذخیره سازی، کد ورودی آدرس نامیده می شود، 2 nلاستیک های عمودی - خط کش های عددی، مترخروجی ها - بیت هایی از کلمه ذخیره شده. هنگامی که هر کد باینری وارد رام می شود، همیشه یکی از خطوط شماره انتخاب می شود. در همان زمان، 1 در خروجی آن عناصر OR ظاهر می شود که ارتباط آنها با خط عددی داده شده از بین نمی رود، به این معنی که در بیت داده شده کلمه (یا خط عددی) انتخاب شده، 1 نوشته می شود. صفرها باقی می مانند. قانون برنامه نویسی نیز می تواند معکوس باشد.

بنابراین، ROM یک واحد عملکردی با nورودی ها و مترخروجی ها، ذخیره سازی 2 n مترکلمات بیتی که در حین کار با دستگاه دیجیتال تغییر نمی کنند. هنگامی که آدرس به ورودی ROM اعمال می شود، کلمه مربوطه در خروجی ظاهر می شود. در طراحی منطقی، حافظه دائمی یا به عنوان یک حافظه با مجموعه ای ثابت از کلمات و یا به عنوان مبدل کد در نظر گرفته می شود.

در نمودارها (نگاه کنید به شکل 1.47)، ROM به عنوان ROM نامیده می شود. دستگاه های حافظه فقط خواندنی معمولا دارای ورودی فعال E هستند. با سطح فعال در ورودی E، ROM وظایف خود را انجام می دهد. در صورت عدم وجود مجوز، خروجی های ریز مدار غیر فعال هستند. می‌تواند چندین ورودی فعال وجود داشته باشد، سپس ریزمدار با تصادف سیگنال‌ها در این ورودی‌ها باز می‌شود. در ROM، سیگنال E اغلب خواندن CHT (خواندن)، انتخاب تراشه VM، انتخاب کریستال VC (انتخاب تراشه - CS) نامیده می شود.

تراشه های ROM به گونه ای طراحی شده اند که بزرگتر شوند. برای افزایش تعداد ارقام کلمات ذخیره شده، تمام ورودی های ریز مدار به صورت موازی به هم متصل می شوند (شکل 1.49، آ، و از افزایش تعداد کل خروجی ها، کلمه خروجی به نسبت افزایش طول کلمه گرفته می شود.

برای افزایش تعداد کلمات ذخیره شده خود (شکل 1.49، ب) ورودی های آدرس ریزمدارها به صورت موازی به هم متصل می شوند و به عنوان کم اهمیت ترین بیت های آدرس جدید و توسعه یافته در نظر گرفته می شوند. بیت های بالایی اضافه شده آدرس جدید به رمزگشا ارسال می شود که یکی از ریزمدارها را از طریق ورودی های E انتخاب می کند. با تعداد کمی از ریز مدارها، رمزگشایی بالاترین بیت ها را می توان از طریق اتصال ورودی های فعال خود رام انجام داد. خروجی های همان بیت ها با افزایش تعداد کلمات ذخیره شده باید با استفاده از توابع OR ترکیب شوند. اگر خروجی‌های تراشه‌های ROM بر اساس یک مدار جمع‌کننده باز برای ترکیب با روش OR سیمی یا بر اساس یک مدار بافر سه حالته که امکان ترکیب فیزیکی مستقیم خروجی‌ها را فراهم می‌کند، مورد نیاز نیست.

خروجی های ریز مدارهای ROM معمولا معکوس هستند و ورودی E نیز اغلب معکوس است. گسترش ROM ممکن است نیاز به معرفی تقویت کننده های بافر برای افزایش ظرفیت بار برخی از منابع سیگنال، با در نظر گرفتن تاخیرهای اضافی ایجاد شده توسط این تقویت کننده ها داشته باشد، اما به طور کلی با مقادیر نسبتاً کمی حافظه، که برای بسیاری از CU ها (مثلاً دستگاه های اتوماسیون) معمول است، افزایش ROM معمولاً مشکلات اساسی ایجاد نمی کند.

برنج. 1.49. افزایش تعداد ارقام کلمات ذخیره شده زمانی که ورودی های ریز مدار به صورت موازی به هم متصل می شوند و افزایش تعداد کلمات ذخیره شده زمانی که ورودی های آدرس ریزمدارها به صورت موازی متصل می شوند.

در دستگاه های الکترونیکی یکی از مهمترین عناصری که عملکرد کل سیستم را تضمین می کند حافظه است که به داخلی و خارجی تقسیم می شود. عناصر حافظه داخلی RAM، ROM و حافظه نهان CPU را در نظر بگیرید. خارجی- اینها انواع درایوهایی هستند که از خارج به رایانه متصل می شوند - هارد دیسک ها، درایوهای فلش، کارت های حافظه و غیره.

حافظه فقط خواندنی (ROM) برای ذخیره داده هایی که در حین کار قابل تغییر نیستند، حافظه دسترسی تصادفی (RAM) برای قرار دادن اطلاعات از فرآیندهای در حال حاضر در سیستم در سلول های آن استفاده می شود و حافظه نهان برای پردازش فوری سیگنال ها استفاده می شود. توسط ریزپردازنده

رام چیست؟

ROM یا ROM (حافظه فقط خواندنی - فقط خواندنی) - یک دستگاه ذخیره سازی معمولی که اطلاعات را تغییر نمی دهد، تقریباً در همه اجزای رایانه شخصی و تلفن وجود دارد و مورد نیاز است. برای شروع و اجراتمام عناصر سیستم محتوای موجود در رام توسط سازنده سخت افزار نوشته شده و حاوی دستورالعمل هایی برای پیش تست و راه اندازی دستگاه است.

ویژگی های راماستقلال از قدرت، عدم امکان بازنویسی و توانایی ذخیره اطلاعات برای مدت طولانی است. اطلاعات موجود در رام یک بار توسط توسعه دهندگان وارد می شود و سخت افزار اجازه پاک شدن نمی دهد، تا پایان سرویس کامپیوتر یا گوشی و یا خرابی آن ذخیره می شود. رام ساختاری محافظت از آسیبدر طول افت ولتاژ، بنابراین، تنها آسیب مکانیکی می تواند به اطلاعات موجود آسیب برساند.

بر اساس معماری، آنها به دو دسته ماسک شده و قابل برنامه ریزی تقسیم می شوند:

• در ماسک هادستگاه ها، اطلاعات با استفاده از یک الگوی معمولی در مرحله نهایی تولید وارد می شود. داده های موجود نمی تواند توسط کاربر بازنویسی شود. اجزای جداکننده، عناصر pnp معمولی ترانزیستورها یا دیودها هستند.
• در رام های قابل برنامه ریزی (Programmable ROM) اطلاعات به شکل یک ماتریس دو بعدی از عناصر رسانا ارائه می شود که بین آنها یک اتصال pn از یک عنصر نیمه هادی و یک جامپر فلزی وجود دارد. برنامه نویسی چنین حافظه ای با حذف یا ایجاد جامپرها با استفاده از جریانی با دامنه و مدت زمان بالا انجام می شود.

توابع اصلی

بلوک های حافظه ROM حاوی اطلاعاتی در مورد مدیریت سخت افزار یک دستگاه خاص هستند. ROM شامل زیر برنامه های زیر است:

• بخشنامه شروع و کنترل کنیدبرای کارکرد ریزپردازنده
• برنامه ای که بررسی می کند عملکرد و یکپارچگیتمام سخت افزارهای موجود در رایانه یا تلفن.
• برنامه ای که یک سیستم را شروع و پایان می دهد.
• زیر برنامه هایی که کنترل می کنند تجهیزات جانبیو ماژول های I/O
• اطلاعات مربوط به آدرس سیستم عامل در درایو فیزیکی.

معماری

دستگاه های ذخیره سازی پایدار به شکل ساخته شده اند آرایه دو بعدی. عناصر آرایه مجموعه ای از هادی ها هستند که برخی از آنها تحت تأثیر قرار نمی گیرند، سلول های دیگر از بین می روند. عناصر رسانا ساده ترین سوئیچ ها هستند و با اتصال آنها به ردیف ها و ردیف ها یک ماتریس را تشکیل می دهند.

اگر هادی بسته باشد، حاوی یک صفر منطقی، باز - یک واحد منطقی است. بنابراین، داده ها در کد باینری وارد یک آرایه دو بعدی از عناصر فیزیکی می شوند که توسط ریزپردازنده خوانده می شود.

انواع

بسته به روش ساخت دستگاه، رام به دو دسته تقسیم می شود:

• معمولیکارخانه ایجاد شده است. داده ها در چنین دستگاهی تغییر نمی کنند.
• قابل برنامه ریزیرام هایی که اجازه می دهند برنامه یک بار تغییر کند.
• سیستم عامل قابل پاک شدن، که به شما امکان می دهد داده ها را از عناصر پاک کنید و آنها را بازنویسی کنید، به عنوان مثال، با استفاده از نور ماوراء بنفش.
• عناصر قابل پاکسازی الکتریکی و قابل بازنویسی که اجازه می دهند تغییر چندگانه. این نوع در درایوهای HDD، SSD، Flash و سایر درایوها استفاده می شود. بایوس روی مادربردها روی همان ریز مدار نوشته شده است.
• مغناطیسی، که در آن اطلاعات بر روی مناطق مغناطیسی ذخیره می شد و متناوب با مناطق غیر مغناطیسی ذخیره می شد. آنها می توانند بازنویسی شوند.

تفاوت رم و رام

تفاوت بین این دو نوع سخت افزار در ایمنی آن هنگام قطع برق، سرعت و امکان دسترسی به داده ها است.

در RAM (حافظه با دسترسی تصادفی یا RAM)، اطلاعات در سلول‌هایی که به‌طور متوالی مرتب شده‌اند، قرار می‌گیرند که به هر کدام از آنها می‌توان دسترسی پیدا کرد. رابط های نرم افزاری. RAM حاوی داده هایی در مورد فرآیندهای در حال اجرا در سیستم است، مانند برنامه ها، بازی ها، حاوی مقادیر متغیرها و لیستی از داده ها در پشته ها و صف ها است. وقتی کامپیوتر یا گوشی خود را خاموش می کنید، حافظه رم کاملا پاک شده. در مقایسه با حافظه رام سرعت دسترسی و مصرف انرژی بالاتری دارد.

حافظه ROM کندتر است و انرژی کمتری برای اجرا مصرف می کند. تفاوت اصلی در عدم امکان تغییر داده های ورودی در رام است، در حالی که اطلاعات موجود در RAM دائما در حال تغییر است.