DI DALAM perangkat elektronik salah satu yang paling banyak elemen penting Memori, yang dibagi menjadi internal dan eksternal, dianggap menjamin pengoperasian seluruh sistem. Elemen memori internal pertimbangkan RAM, ROM dan cache prosesor. Luar- ini semua jenis drive yang terhubung ke komputer dari luar - hard drive, flash drive, kartu memori, dll.

Memori hanya-baca (ROM) digunakan untuk menyimpan data yang tidak dapat diubah selama operasi, memori akses acak (RAM) digunakan untuk menyimpan informasi dari proses yang sedang terjadi dalam sistem di dalam selnya, dan memori cache digunakan untuk pemrosesan sinyal yang mendesak oleh mikroprosesor.

Apa itu ROM

ROM atau ROM (Memori hanya baca) – perangkat khas penyimpanan informasi yang tidak dapat diubah disertakan di hampir setiap komponen PC dan telepon dan diperlukan untuk startup dan pengoperasian semua elemen sistem. Konten dalam ROM dicatat oleh pabrikan perangkat keras dan berisi arahan untuk pengujian awal dan pengaktifan perangkat.

Properti ROM adalah kemandirian dari catu daya, ketidakmungkinan menulis ulang dan kemampuan untuk menyimpan informasi jangka panjang. Informasi yang terdapat dalam ROM dimasukkan oleh pengembang satu kali, dan perangkat keras tidak mengizinkannya untuk dihapus dan disimpan hingga akhir masa pakai komputer atau telepon, atau kerusakannya. ROM secara struktural terlindungi dari kerusakan selama lonjakan tegangan, oleh karena itu hanya kerusakan mekanis yang dapat menyebabkan kerusakan pada informasi yang terkandung.

Berdasarkan arsitekturnya, mereka dibagi menjadi bertopeng dan dapat diprogram:

• Mengenakan masker perangkat, informasi dimasukkan menggunakan templat biasa tahap akhir manufaktur. Data yang terkandung tidak dapat ditimpa oleh pengguna. Komponen pemisahnya adalah elemen PNP khas transistor atau dioda.
• Dalam ROM yang dapat diprogram, informasi disajikan dalam bentuk matriks dua dimensi elemen konduktif, di antaranya terdapat sambungan pn elemen semikonduktor dan pelompat logam. Pemrograman memori semacam itu melibatkan menghilangkan atau membuat jumper menggunakan arus dengan amplitudo dan durasi tinggi.

Fungsi dasar

Blok memori ROM berisi informasi tentang pengelolaan perangkat keras perangkat tertentu. ROM mencakup subrutin berikut:

• Direktif memulai dan mengontrol pengoperasian mikroprosesor.
• Memeriksa program kinerja dan integritas semua perangkat keras yang terdapat pada komputer atau telepon.
• Sebuah program yang memulai sistem dan mengakhirinya.
• Subrutin yang mengontrol peralatan periferal dan modul input/output.
• Detail alamat sistem operasi pada drive fisik.

Arsitektur

Perangkat penyimpanan hanya-baca dirancang sebagai array dua dimensi. Elemen-elemen array adalah kumpulan konduktor, beberapa di antaranya tidak terpengaruh, sementara sel lainnya dihancurkan. Elemen penghantar merupakan saklar paling sederhana dan membentuk matriks dengan menghubungkannya secara bergantian ke baris demi baris.

Jika konduktor tertutup, ia berisi nol logis; jika terbuka, ia berisi nol logis. Dengan demikian, data dalam kode biner dimasukkan ke dalam array elemen fisik dua dimensi, yang dibaca oleh mikroprosesor.

Varietas

Tergantung pada metode pembuatan perangkat, ROM dibagi menjadi:

• Biasa, dibuat dengan cara pabrik. Data di perangkat tersebut tidak berubah.
• Dapat diprogram ROM yang memungkinkan program diubah satu kali.
• Firmware yang dapat dihapus, yang memungkinkan Anda menghapus data dari elemen dan menulis ulangnya, misalnya menggunakan sinar ultraviolet.
• Elemen yang dapat ditulis ulang dan dapat dibersihkan secara elektrik yang memungkinkan banyak perubahan. Jenis ini digunakan pada HDD, SSD, Flash dan drive lainnya. BIOS pada motherboard ditulis pada chip yang sama.
• Magnetik, di mana informasi disimpan di area bermagnet bergantian dengan area non-magnet. Dimungkinkan untuk menulis ulang mereka.

Perbedaan RAM dan ROM

Perbedaan kedua jenis perangkat keras tersebut adalah keamanannya saat listrik dimatikan, kecepatan dan kemampuan mengakses data.

DI DALAM RAM(Memori akses acak atau RAM) informasi terkandung dalam sel-sel yang terletak secara berurutan, yang masing-masing dapat diakses melalui antarmuka perangkat lunak . RAM berisi data tentang proses yang sedang berjalan di sistem, seperti program, permainan, berisi nilai variabel dan daftar data dalam tumpukan dan antrian. Saat Anda mematikan komputer atau telepon Anda memori RAM sepenuhnya dibersihkan. Dibandingkan dengan memori ROM dia berbeda kecepatan lebih tinggi akses dan konsumsi energi.

Memori ROM bekerja lebih lambat dan mengkonsumsi lebih sedikit energi untuk beroperasi. Perbedaan utamanya adalah ketidakmampuan untuk mengubah data yang masuk di ROM, sedangkan di RAM informasinya terus berubah.

ROM- cepat, memori non-volatil, yang bersifat hanya baca. Informasi dimasukkan ke dalamnya satu kali (biasanya di pabrik) dan disimpan secara permanen (saat komputer dihidupkan dan dimatikan). ROM menyimpan informasi yang selalu dibutuhkan di komputer. Seperangkat program yang terletak di ROM membentuk sistem input/output dasar BIOS (Basic Input Output System). BIOS (Basic Input Output System) adalah sekumpulan program yang dirancang untuk pengujian otomatis perangkat setelah menyalakan komputer dan memuat sistem operasi ke dalam RAM.

ROMnya berisi:

Uji program yang memeriksa kebenaran pengoperasian unit-unitnya setiap kali komputer dihidupkan;

Program untuk mengelola jurusan perangkat periferal- disk drive, monitor, keyboard;

Informasi tentang lokasi sistem operasi pada disk.

Jenis ROM:

ROM dengan pemrograman topeng, ini adalah memori di mana informasi ditulis untuk selamanya selama proses pembuatan semikonduktor sirkuit terpadu. Perangkat penyimpanan read-only hanya digunakan jika yang sedang kita bicarakan HAI produksi massal, Karena Pembuatan masker sirkuit terpadu untuk keperluan pribadi cukup mahal.

PROM(memori hanya-baca yang dapat diprogram).

Pemrograman ROM adalah operasi satu kali, mis. informasi yang pernah dicatat dalam PROM tidak dapat diubah selanjutnya.

EPROM(memori read-only yang dapat diprogram dan dapat dihapus). Saat bekerja dengannya, pengguna dapat memprogramnya dan kemudian menghapus informasi yang direkam.

EIPZU(memori hanya baca variabel elektrik). Pemrograman dan modifikasinya dilakukan dengan menggunakan alat listrik. Tidak seperti EPROM, tidak diperlukan perangkat eksternal khusus untuk menghapus informasi yang disimpan di EPROM.

Secara visual, RAM dan ROM dapat direpresentasikan sebagai array sel di mana setiap byte informasi ditulis. Setiap sel memiliki nomornya sendiri, dan penomorannya dimulai dari nol. Nomor sel adalah alamat byte.

CPU ketika bekerja dengan RAM, ia harus menunjukkan alamat byte yang ingin dibaca dari memori atau ditulis ke memori. Tentu saja Anda hanya dapat membaca data dari ROM. Prosesor menulis data yang dibaca dari RAM atau ROM ke dalam memori internalnya, yang strukturnya mirip dengan RAM, namun beroperasi lebih cepat dan berkapasitas tidak lebih dari puluhan byte.

Prosesor hanya dapat memproses data yang ada di memori internalnya, RAM atau ROM. Semua jenis perangkat memori ini disebut perangkat memori internal, dan biasanya terletak langsung di papan utama komputer ( memori internal prosesor terletak di dalam prosesor itu sendiri).

Memori cache. Pertukaran data di dalam prosesor jauh lebih cepat dibandingkan pertukaran data antara prosesor dan RAM. Oleh karena itu, untuk mengurangi jumlah akses ke RAM, apa yang disebut memori super-RAM atau cache dibuat di dalam prosesor. Ketika prosesor membutuhkan data, pertama-tama prosesor mengakses memori cache, dan hanya ketika tidak ada data yang diperlukan barulah prosesor mengakses RAM. Bagaimana ukuran lebih besar memori cache, semakin besar kemungkinan data yang diperlukan ada di sana. Oleh karena itu, prosesor berperforma tinggi memiliki ukuran cache yang lebih besar.

Ada cache L1(berjalan pada chip yang sama dengan prosesor dan memiliki volume sekitar beberapa puluh kilobyte), tingkat kedua (dilakukan pada chip terpisah, tetapi dalam batas-batas prosesor, dengan volume seratus KB atau lebih) dan tingkat ketiga (dilakukan pada chip berkecepatan tinggi terpisah yang terletak di motherboard dan dengan volume satu atau lebih MB ).

Selama operasi, prosesor memproses data yang terletak di register, RAM, dan port eksternal prosesor. Data ada yang diartikan sebagai data itu sendiri, ada yang diartikan sebagai data alamat, dan ada pula yang diartikan sebagai perintah. Kumpulan berbagai instruksi yang dapat dieksekusi oleh prosesor pada data membentuk sistem instruksi prosesor. Semakin besar set instruksi prosesor, semakin kompleks arsitekturnya, semakin lama perintah ditulis dalam byte, dan semakin lama rata-rata waktu eksekusi instruksi.

Perangkat penyimpanan hanya-baca (ROM) dirancang untuk penyimpanan informasi yang permanen dan tidak mudah menguap.

Dengan metode pencatatan ROM diklasifikasikan sebagai berikut:

1. setelah diprogram oleh masker di pabriknya;
2. sekali dapat diprogram oleh pengguna yang menggunakan perangkat khusus, ditelepon pemrogram - PROM ;
3. dapat diprogram ulang, atau dapat diprogram ulang ROM - RPZU.

ROM topeng

Pemrograman ROM topeng terjadi selama proses pembuatan LSI. Biasanya pada chip semikonduktor, semuanya elemen penyimpanan (SE), dan kemudian di final operasi teknologi Dengan menggunakan photomask dari lapisan switching, koneksi direalisasikan antara alamat dan jalur data serta elemen penyimpanan itu sendiri. Template (masker) ini dibuat sesuai dengan keinginan pemesan sesuai kartu pesanan. Menggulir pilihan yang memungkinkan kartu pesanan diberikan kondisi teknis di IC ROM. Seperti ROM dibuat berdasarkan matriks dioda, transistor bipolar atau MOS.

Mask ROM berdasarkan matriks dioda

Skema seperti itu ROM ditunjukkan pada Gambar. 12.1. Di Sini garis horizontal- yang beralamat, dan yang vertikal adalah jalur data, dari sana ke dalam hal ini 8-bit dihapus bilangan biner. Dalam skema ini, GE adalah perpotongan bersyarat dari jalur alamat dan jalur data. Seluruh baris SE dipilih ketika logika nol diterapkan pada baris alamat LA i c dari keluaran dekoder yang sesuai. Logika 0 ditulis ke GE yang dipilih jika terdapat dioda pada perpotongan garis D saya dan LA aku, karena dalam hal ini, rangkaian ditutup: + 5 V, dioda, ground pada baris alamat. Ya, dalam hal ini ROM ketika alamat 11 2 diterapkan, sinyal nol aktif muncul di baris alamat LA 3, itu akan memiliki tingkat logis 0, pada bus data D 7 D 0 informasi akan muncul 01100011 2 .

Mask ROM berdasarkan matriks transistor MOS

Contoh rangkaian ROM ini ditunjukkan pada Gambar. 12.2. Informasi dicatat dengan menghubungkan atau tidak menghubungkan transistor MOS pada titik-titik LSI yang sesuai. Saat memilih alamat tertentu pada baris alamat yang sesuai LA saya sinyal logis 1 aktif muncul, mis. potensial mendekati potensial catu daya + 5 V. Logika 1 ini diterapkan ke gerbang semua transistor dalam satu baris dan membukanya. Jika saluran transistor terbuat dari logam, pada jalur data yang sesuai D saya muncul potensi orde 0,2 0,3 V, mis. level logis 0. Jika pengurasan transistor tidak mengalami metalisasi, rangkaian yang ditentukan tidak diterapkan, tidak akan ada penurunan tegangan pada resistansi R i, mis. pada intinya D saya akan memiliki potensi +5 V, mis. tingkat logika 1. Misalnya, jika yang ditunjukkan pada Gambar. 12.2 ROM ke alamat, kirimkan kode 01 2, pada baris alamat LA 1 akan aktif level 1, dan pada bus data D 3 D 0 akan menjadi kode 0010 2 .

Mask ROM berdasarkan matriks transistor bipolar

Contoh diagram ini ROM ditunjukkan pada Gambar. 12.3. Informasi juga dicatat dengan metalisasi atau non-metalisasi area antara dasar dan garis alamat. Untuk memilih jalur GE per baris alamat LA i, logika 1 disuplai. Selama metalisasi, disuplai ke basis transistor, terbuka karena perbedaan potensial antara emitor (tanah) dan basis (kira-kira + 5 V). Ini menutup sirkuit: + 5 V; perlawanan R Saya ; transistor terbuka, dibumikan pada emitor transistor. Pada intinya D saya dalam hal ini akan ada potensi yang sesuai dengan penurunan tegangan pada transistor terbuka - sekitar 0,4 V, mis. logis 0. Jadi, nol ditulis di SE. Jika area antara baris alamat dan basis transistor tidak termetalisasi, maka diindikasikan rangkaian listrik tidak diterapkan, tegangan turun pada resistansi R saya tidak hadir, jadi pada jalur data yang sesuai D saya akan memiliki potensi +5 V, mis. logis 1. Saat menerapkan, misalnya, alamat 00 2 seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 12.3 ROM Kode 10 2 akan muncul di SD.

Contoh ROM topeng ditunjukkan pada Gambar. 12.4, dan dalam tabel. 12.1 – parameternya.

8Kx8

ROM yang dapat diprogram (PROM ROM yang dapat diprogram PROM) adalah matriks dioda atau transistor yang sama dengan ROM topeng, tetapi dengan desain perangkat elektronik yang berbeda. Elemen memori LA ditunjukkan pada Gambar. 12.5. Akses ke sana disediakan dengan menerapkan logika 0 ke baris alamat Saya. Penulisan dilakukan sebagai hasil pengendapan (pelelehan) sekring PV yang dihubungkan secara seri dengan dioda dan emitor transistor bipolar LA, menguras transistor MOS. Tautan sekering PV adalah area kecil metalisasi yang hancur (meleleh) bila diprogram dengan pulsa arus 50-100 mikroamp dan durasi sekitar 2 milidetik. Jika penyisipan disimpan, maka logika 0 ditulis ke EE, karena rangkaian antara catu daya dan ground diimplementasikan pada

saya melalui dioda (dalam matriks transistor - melalui transistor terbuka). Jika sisipan dihancurkan, maka sirkuit yang ditentukan tidak ada dan logika 1 ditulis ke GE. Sangat sering masuk berbagai aplikasi penyimpanan informasi diperlukan yang tidak berubah selama pengoperasian perangkat. Ini adalah informasi seperti program di mikrokontroler, boot loader (BIOS) di komputer, tabel koefisien dalam pemroses sinyal, DDC dan DUC, tabel sinus dan kosinus di NCO dan DDS. Hampir selalu informasi ini tidak diperlukan pada saat yang bersamaan, sehingga perangkat paling sederhana untuk menyimpan informasi permanen (ROM) dapat dibuat pada multiplexer. Terkadang dalam literatur terjemahan, perangkat penyimpanan permanen disebut ROM (memori hanya baca - memori hanya baca). Diagram perangkat memori read-only (ROM) ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Sirkuit memori read-only (ROM) berdasarkan multiplexer.

Di sirkuit ini, perangkat memori read-only dengan delapan sel bit tunggal dibangun. Menyimpan bit tertentu ke dalam sel satu digit dilakukan dengan menyolder kabel ke sumber listrik (menulis satu) atau menyegel kabel ke casing (menulis nol). Pada diagram sirkuit perangkat tersebut ditunjuk seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Penunjukan perangkat penyimpanan permanen pada diagram sirkuit.

Untuk meningkatkan kapasitas sel memori ROM, sirkuit mikro ini dapat dihubungkan secara paralel (output dan informasi yang direkam secara alami tetap independen). Skema koneksi paralel ROM bit tunggal ditunjukkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Skema memori read-only (ROM) multi-bit.

Dalam ROM nyata, informasi dicatat menggunakan operasi terakhir produksi chip - metalisasi. Metalisasi dilakukan dengan menggunakan mask, sehingga ROM seperti ini disebut mask ROM. Perbedaan lain antara sirkuit mikro nyata dan model sederhana yang diberikan di atas adalah penggunaan demultiplexer selain multiplexer. Solusi ini memungkinkan untuk mengubah struktur penyimpanan satu dimensi menjadi dua dimensi dan, dengan demikian, secara signifikan mengurangi volume rangkaian dekoder yang diperlukan untuk pengoperasian rangkaian ROM. Situasi ini diilustrasikan oleh gambar berikut:

Gambar 3.4. Sirkuit memori read-only (ROM) bertopeng.

Mask ROM digambarkan dalam diagram sirkuit seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.5. Alamat sel memori dalam chip ini disuplai ke pin A0...A9. Chip dipilih oleh sinyal CS. Dengan menggunakan sinyal ini, Anda dapat meningkatkan volume ROM (contoh penggunaan sinyal CS diberikan dalam pembahasan RAM). Sirkuit mikro dibaca menggunakan sinyal RD.

Gambar 3.5. Penunjukan grafis simbolis dari mask ROM (ROM) pada diagram sirkuit.

Pemrograman ROM topeng dilakukan di pabrik pabrikan, yang sangat merepotkan untuk batch produksi kecil dan menengah, belum lagi tahap pengembangan perangkat. Tentu saja untuk produksi skala besar Mask ROM merupakan jenis ROM yang paling murah sehingga banyak digunakan saat ini. Untuk rangkaian peralatan radio produksi kecil dan menengah, sirkuit mikro telah dikembangkan yang dapat diprogram dalam perangkat khusus - pemrogram. Dalam ROM ini, sambungan permanen konduktor dalam matriks memori digantikan oleh tautan melebur yang terbuat dari silikon polikristalin. Selama produksi ROM, semua jumper dibuat, yang setara dengan menulis unit logis ke semua sel memori ROM. Selama proses pemrograman ROM, pin daya dan output dari sirkuit mikro disuplai peningkatan nutrisi. Dalam hal ini, jika tegangan suplai (unit logis) disuplai ke output ROM, maka tidak ada arus yang mengalir melalui jumper dan jumper akan tetap utuh. Jika Anda menerapkan ROM ke output tingkat rendah tegangan (sambungkan ke casing), maka arus akan mengalir melalui jumper matriks memori, yang akan menguapkannya dan ketika informasi selanjutnya dibaca dari sel ROM ini, logika nol akan terbaca.

Sirkuit mikro seperti itu disebut dapat diprogram ROM (PROM) atau PROM dan digambarkan pada diagram rangkaian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.6. Sebagai contoh PROM, kita dapat memberi nama rangkaian mikro 155PE3, 556RT4, 556RT8 dan lain-lain.

Gambar 3.6. Penunjukan grafis dari memori hanya-baca yang dapat diprogram (PROM) pada diagram sirkuit.

ROM yang dapat diprogram telah terbukti sangat nyaman untuk produksi skala kecil dan menengah. Namun, ketika mengembangkan perangkat radio-elektronik, seringkali perlu mengubah program yang direkam dalam ROM. Dalam hal ini, EPROM tidak dapat digunakan kembali, jadi setelah ROM ditulis, jika ada kesalahan atau program perantara, maka harus dibuang, yang tentu saja meningkatkan biaya pengembangan perangkat keras. Untuk menghilangkan kelemahan ini, jenis ROM lain dikembangkan yang dapat dihapus dan diprogram ulang.

ROM dengan penghapusan ultraviolet dibangun berdasarkan matriks penyimpanan yang dibangun di atas sel memori, struktur internal yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 3.7. Sel memori ROM UV dan listrik yang dapat dihapus.

Selnya adalah transistor MOS yang gerbangnya terbuat dari silikon polikristalin. Kemudian, selama proses pembuatan sirkuit mikro, gerbang ini teroksidasi dan akibatnya akan dikelilingi oleh silikon oksida - dielektrik dengan sifat isolasi yang sangat baik. Dalam sel yang dijelaskan, dengan ROM terhapus sepenuhnya, tidak ada muatan di gerbang mengambang, dan oleh karena itu transistor tidak menghantarkan arus. Saat memprogram ROM, gerbang kedua, yang terletak di atas gerbang mengambang, disediakan tegangan tinggi dan muatan diinduksi ke dalam gerbang mengambang karena efek terowongan. Setelah tegangan pemrograman dihilangkan, muatan induksi tetap berada pada gerbang mengambang dan karenanya transistor tetap berjalan. Muatan pada gerbang terapung sel semacam itu dapat disimpan selama beberapa dekade.

Diagram blok Memori hanya baca yang dijelaskan tidak berbeda dari ROM topeng yang dijelaskan sebelumnya. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa alih-alih pelompat yang dapat melebur, sel yang dijelaskan di atas digunakan. ROM jenis ini disebut memori hanya baca yang dapat diprogram ulang (EPROM) atau EPROM. Dalam ROM, informasi yang direkam sebelumnya dihapus menggunakan radiasi ultraviolet. Agar cahaya ini dapat lewat dengan bebas ke kristal semikonduktor, jendela kaca kuarsa dibangun ke dalam wadah chip ROM.

Ketika chip EPROM diiradiasi, sifat isolasi silikon oksida hilang, akumulasi muatan dari gerbang mengambang mengalir ke volume semikonduktor, dan transistor sel memori menjadi mati. Waktu penghapusan chip RPOM berkisar antara 10 hingga 30 menit.

Jumlah siklus tulis-hapus chip EPROM berkisar antara 10 hingga 100 kali, setelah itu chip EPROM gagal. Hal ini disebabkan efek destruktif dari radiasi ultraviolet pada silikon oksida. Contoh chip EPROM adalah chip seri 573 produksi Rusia, sirkuit mikro seri 27cXXX produksi luar negeri. RPOM paling sering disimpan program BIOS komputer universal. RPOM digambarkan pada diagram rangkaian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8. Penunjukan grafis simbolis EPROM pada diagram sirkuit.

Karena casing dengan jendela kuarsa sangat mahal, serta sejumlah kecil siklus tulis dan hapus, hal ini menyebabkan pencarian cara untuk menghapus informasi dari ROM. secara elektrik. Ada banyak kesulitan yang dihadapi sepanjang jalur ini, yang kini secara praktis telah teratasi. Saat ini, sirkuit mikro dengan penghapusan informasi listrik cukup tersebar luas. Sebagai sel penyimpanan, mereka menggunakan sel yang sama seperti di RPOM, tetapi terhapus potensi listrik, oleh karena itu jumlah siklus tulis-hapus untuk sirkuit mikro ini mencapai 1.000.000 kali. Waktu untuk menghapus sel memori dalam ROM tersebut dikurangi menjadi 10 ms. Sirkuit kontrol untuk ROM yang dapat diprogram dan dapat dihapus secara elektrik ternyata rumit, sehingga muncul dua arah untuk pengembangan sirkuit mikro ini:

1. EEPROM - perangkat memori read-only yang dapat diprogram dan dapat dihapus secara elektrik

EEPROM yang dapat dihapus secara elektrik lebih mahal dan volumenya lebih kecil, namun memungkinkan Anda menulis ulang setiap sel memori secara terpisah. Hasilnya, chip ini punya jumlah maksimal siklus tulis-hapus. Area penerapan ROM yang dapat dihapus secara elektrik adalah penyimpanan data yang tidak boleh terhapus saat listrik dimatikan. Sirkuit mikro tersebut termasuk sirkuit mikro domestik 573РР3, 558РР3 dan sirkuit mikro asing EEPROM seri 28cXX. ROM yang dapat dihapus secara elektrik ditunjukkan pada diagram sirkuit seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.9.

Gambar 9. Penunjukan grafis dari memori read-only (EEPROM) yang dapat dihapus secara elektrik pada diagram sirkuit.

DI DALAM akhir-akhir ini Ada kecenderungan untuk mengurangi ukuran EEPROM dengan mengurangi jumlah pin eksternal pada sirkuit mikro. Untuk melakukan ini, alamat dan data ditransfer ke dan dari chip melalui port serial. Dalam hal ini, dua jenis port serial digunakan - port SPI dan port I2C (masing-masing chip seri 93cXX dan 24cXX). Seri asing 24cXX sesuai dengan seri sirkuit mikro domestik 558PPX.

FLASH - ROM berbeda dari EEPROM karena penghapusan tidak dilakukan pada setiap sel secara terpisah, tetapi pada seluruh sirkuit mikro secara keseluruhan atau blok matriks memori sirkuit mikro ini, seperti yang dilakukan di EEPROM.

Gambar 3.10. Penunjukan grafis memori FLASH pada diagram skematik.

Saat mengakses perangkat penyimpanan permanen, pertama-tama Anda perlu mengatur alamat sel memori pada bus alamat, dan kemudian melakukan operasi membaca dari chip. Diagram waktu ini ditunjukkan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Diagram waktu sinyal untuk membaca informasi dari ROM.

Pada Gambar 3.11, panah menunjukkan urutan sinyal kontrol harus dihasilkan. Dalam gambar ini, RD adalah sinyal baca, A adalah sinyal pemilihan alamat sel (karena bit individual pada bus alamat dapat menerima arti yang berbeda, lalu jalur transisi ke status tunggal dan nol ditampilkan), D adalah informasi keluaran yang dibaca dari sel ROM yang dipilih.

4. Lakukan operasi penjumlahan di kode tambahan, menyajikan istilah yang dikurangi dalam biner:

1) + 45 2) - 45

- 20 + 20

Larutan:

1) x 1 = 45 = 0,101101 pr

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

+ 1,101100

Menjawab: 0,011001 pr = 25 10

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

x 2 = 20 = 0,010100 pr

+ 0,010100

Menjawab: 1,100111 tambahan = 1,011000 arr = 1,011001 ex = - 25 10

Pertanyaan No.5.

Selesaikan tugas berikut:

1) tuliskan fungsi logis di SNDF;

2) meminimalkan fungsi logika menggunakan peta Karnaugh;

Memori hanya-baca (ROM)– Memori yang dirancang untuk menyimpan informasi yang tidak dapat diubah (program, konstanta, fungsi tabel). Dalam proses pemecahan masalah, ROM hanya mengizinkan membaca informasi. Sebagai contoh umum penggunaan ROM, kami dapat menunjukkan ROM LSI yang digunakan di PC untuk menyimpan BIOS (Basic Input Output System - sistem dasar masukan/keluaran).

Dalam kasus umum, perangkat penyimpanan ROM (array sel penyimpanannya) dengan kapasitas kata-kata EPROM, panjang R+ Masing-masing 1 digit, biasanya sistem EPROMS horizontal (alamat) dan R+ 1 konduktor vertikal (pelepasan), yang pada titik persimpangan dapat dihubungkan dengan elemen kopling (Gbr. 1.46). Elemen komunikasi (EC) adalah tautan sekering atau P-N-transisi. Adanya unsur keterhubungan antar J-horizontal dan Saya konduktor vertikal berarti masuk Saya-digit nomor sel memori J tertulis satu, tidak adanya ES berarti nol ditulis di sini. Menulis kata ke nomor sel J ROM dihasilkan oleh pengaturan elemen komunikasi yang tepat antara konduktor bit dan nomor kabel alamat J. Membaca kata dari nomor sel J ROMnya seperti ini.

Beras. 1.46. Penyimpanan ROM dengan kapasitas kata EPROM, panjang R+ 1 digit masing-masing

Kode alamat A = J diuraikan, dan pada konduktor horizontal nomornya J Drive disuplai dengan tegangan dari sumber listrik. Konduktor bit yang dihubungkan ke konduktor alamat yang dipilih oleh elemen komunikasi diberi energi kamu 1 unit level, konduktor pelepasan yang tersisa tetap berenergi kamu 0 tingkat nol. Kumpulan sinyal kamu 0 dan kamu 1 pada bit konduktor dan membentuk isi nomor PL J, yaitu kata pada alamat A.

Saat ini ROM dibangun dari ROM LSI yang menggunakan ES semikonduktor. ROM LSI biasanya dibagi menjadi tiga kelas:

– topeng (MPZU);

– dapat diprogram (PROM);

– dapat diprogram ulang (RPM).

ROM topeng(ROM - dari Hanya Baca Memori) - ROM, informasi yang ditulis dari photomask selama proses menumbuhkan kristal. Misalnya saja LSI ROM 555PE4 berkapasitas 2 kbytes yang merupakan character generator dengan menggunakan kode KOI-8. Keuntungan dari ROM mask adalah keandalannya yang tinggi, namun kelemahannya adalah kemampuan manufakturnya yang rendah.

ROM yang dapat diprogram(PROM - Programmable ROM) - ROM, informasi yang ditulis oleh pengguna menggunakan perangkat khusus - pemrogram. Data LSI diproduksi dengan set lengkap ES di semua titik persimpangan konduktor alamat dan bit. Hal ini meningkatkan kemampuan manufaktur LSI tersebut, dan karenanya produksi dan penggunaan massal. Perekaman (pemrograman) informasi dalam EEPROM dilakukan oleh pengguna di tempat penggunaannya. Hal ini dilakukan dengan membakar elemen komunikasi pada titik-titik di mana angka nol harus ditulis. Mari kita tunjukkan, misalnya, TTLSH-BIS PROM 556RT5 dengan kapasitas 0,5 kbytes. Keandalan LSI EPROM lebih rendah dibandingkan LSI bertopeng. Sebelum diprogram, mereka harus diuji keberadaan ES.

Di MPOM dan PROM tidak mungkin mengubah isi PLnya. ROM yang dapat di-flash(RPM) memungkinkan beberapa perubahan informasi yang tersimpan di dalamnya. Sebenarnya RPOM adalah RAM yang didalamnya T Gaji>> T Kamis. Mengganti isi ROM diawali dengan menghapus informasi yang tersimpan di dalamnya. Tersedia ROM dengan penghapusan informasi listrik (EEPROM) dan ultraviolet (UVEPROM). Misalnya, LSI RPOM dengan penghapus listrik KM1609RR2A berkapasitas 8 kbytes dapat diprogram ulang minimal 104 kali, menyimpan informasi minimal 15.000 jam (sekitar dua tahun) dalam keadaan hidup dan minimal 10 tahun dalam keadaan mati. LSI RPOM dengan penghapusan ultraviolet K573RF4A dengan kapasitas 8 kbytes memungkinkan setidaknya 25 siklus penulisan ulang, menyimpan informasi dalam keadaan hidup setidaknya selama 25.000 jam, dan dalam keadaan mati setidaknya selama 100.000 jam.

Tujuan utama RPOM adalah menggunakannya sebagai pengganti ROM dalam pengembangan dan debugging sistem perangkat lunak, sistem mikroprosesor dan lain-lain, bila perlu dilakukan perubahan pada program dari waktu ke waktu.

Pengoperasian ROM dapat dianggap sebagai konversi satu-ke-satu N-kode alamat bit A V N-kode bit dari kata yang dibaca darinya, mis. ROM adalah pengubah kode (mesin digital tanpa memori).

Pada Gambar. Gambar 1.47 menunjukkan gambar konvensional ROM dalam diagram.

Beras. 1.47. Gambar ROM bersyarat

Diagram fungsional ROM ditunjukkan pada Gambar. 1.48.

Beras. 1.48. Diagram fungsional ROM

Menurut terminologi yang diadopsi di kalangan spesialis perangkat penyimpanan, kode masukan disebut alamat, 2 N bus vertikal - garis bilangan, M output - berdasarkan bit dari kata yang disimpan. Ketika ROM apa pun memasuki input kode biner Salah satu garis bilangan selalu dipilih. Dalam hal ini, pada keluaran elemen OR yang hubungannya dengan garis bilangan tertentu tidak terputus, 1 muncul. Artinya, dalam bit ini dari kata (atau garis bilangan) yang dipilih, 1 ditulis pada keluaran bit tersebut yang hubungannya dengan garis bilangan yang dipilih terputus, angka nol akan tetap ada. Hukum pemrograman juga bisa berbanding terbalik.

Jadi, ROM adalah unit fungsional dengan N pintu masuk dan M penyimpanan keluaran 2 N M-bit kata-kata, yang saat bekerja perangkat digital jangan berubah. Ketika alamat ROM diterapkan ke masukan, kata yang sesuai akan muncul di keluaran. Dalam desain logika, memori read-only dianggap sebagai memori dengan kumpulan kata yang tetap, atau sebagai pengubah kode.

Dalam diagram (lihat Gambar 1.47), ROM ditetapkan sebagai ROM. Memori read-only biasanya memiliki input aktifkan E. Ketika level input E aktif, ROM menjalankan fungsinya. Jika tidak ada resolusi, output dari rangkaian mikro tidak aktif. Mungkin ada beberapa input yang diaktifkan, kemudian sirkuit mikro akan dibuka kuncinya ketika sinyal pada input ini cocok. Dalam ROM, sinyal E sering disebut pembacaan CT (read), pemilihan chip VM, pemilihan kristal VC (chip select - CS).

Chip ROM dapat diperluas. Untuk menambah jumlah bit kata yang disimpan, semua input sirkuit mikro dihubungkan secara paralel (Gbr. 1.49, A), dan dari peningkatan jumlah keluaran, kata keluaran dihapus sesuai dengan peningkatan kedalaman bit.

Untuk menambah jumlah kata yang disimpan itu sendiri (Gbr. 1.49, B) input alamat dari sirkuit mikro diaktifkan secara paralel dan dianggap sebagai bit tingkat rendah dari alamat baru yang diperluas. Bit tingkat tinggi yang ditambahkan dari alamat baru dikirim ke decoder, yang memilih salah satu sirkuit mikro menggunakan input E. Dengan jumlah sirkuit mikro yang sedikit, penguraian kode bit paling signifikan dapat dilakukan melalui kombinasi input pengaktifan ROM itu sendiri. Output dari bit dengan nama yang sama harus digabungkan menggunakan fungsi OR seiring bertambahnya jumlah kata yang disimpan. Elemen OR khusus tidak diperlukan jika keluaran chip ROM dibuat sesuai dengan rangkaian kolektor terbuka untuk digabungkan menggunakan metode pengkabelan OR, atau menurut rangkaian buffer tiga keadaan, yang memungkinkan penggabungan fisik langsung dari keluaran.

Keluaran chip ROM biasanya terbalik, dan masukan E sering kali terbalik. Peningkatan ROM mungkin memerlukan pengenalan penguat buffer untuk meningkatkan kapasitas beban beberapa sumber sinyal, dengan mempertimbangkan penundaan tambahan yang ditimbulkan oleh penguat ini, tetapi secara umum dengan jumlah memori yang relatif kecil, yang umum terjadi pada banyak pusat kendali ( misalnya, perangkat otomasi), perluasan ROM biasanya tidak menimbulkan masalah mendasar.

Beras. 1.49. Meningkatkan jumlah bit kata yang disimpan ketika koneksi paralel input sirkuit mikro dan peningkatan jumlah kata yang disimpan ketika input alamat sirkuit mikro dihubungkan secara paralel