ROM là gì? Cấu tạo và đặc điểm ROM máy tính

ROM là gì?

ROM, là viết tắt của Read Only Memory bộ nhớ chỉ đọc, là một thiết bị nhớ hoặc phương tiện lưu trữ, bộ nhớ rom có chức năng lưu trữ thông tin vĩnh viễn. Nó cũng là đơn vị bộ nhớ chính của máy tính cùng với bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM).

Đặc điểm của bộ nhớ ROM là gì?

Bộ nhớ ROM có đặc điểm quan trọng nhất là chỉ đọc, vì chúng ta chỉ có thể đọc các chương trình và dữ liệu được lưu trữ trên đó nhưng không thể ghi trên đó. Nó bị hạn chế để đọc các từ được lưu trữ vĩnh viễn trong đơn vị.

Nhà sản xuất ROM điền các chương trình vào ROM tại thời điểm sản xuất ROM. Sau đó, nội dung của ROM không thể bị thay đổi, có nghĩa là bạn không thể lập trình lại, viết lại hoặc xóa nội dung của nó sau này. Tuy nhiên, có một số loại ROM mà bạn có thể sửa đổi dữ liệu.

ROM chứa các cầu chì điện tử bên trong đặc biệt có thể được lập trình cho một kiểu kết nối cụ thể (thông tin). Thông tin nhị phân được lưu trữ trong chip được nhà thiết kế chỉ định và sau đó được nhúng vào thiết bị tại thời điểm sản xuất để tạo thành mẫu kết nối (thông tin) cần thiết. Sau khi mẫu (thông tin) được thiết lập, nó vẫn ở trong thiết bị ngay cả khi tắt nguồn. Vì vậy, nó là một bộ nhớ không thay đổi vì nó lưu giữ thông tin ngay cả khi tắt nguồn hoặc bạn tắt máy tính của mình.

Thông tin được thêm vào RAM dưới dạng các bit bởi một quá trình được gọi là lập trình ROM vì các bit được lưu trữ trong cấu hình phần cứng của thiết bị. Vì vậy, ROM là một thiết bị logic có thể lập trình (PLD).

Ví dụ về ROM

Ví dụ, khi bạn bấm nút khởi động máy tính, màn hình không xuất hiện ngay lập tức. Cần có thời gian để xuất hiện vì có các hướng dẫn khởi động được lưu trữ trong ROM được yêu cầu để khởi động máy tính trong quá trình khởi động.

Công việc của quá trình khởi động là khởi động máy tính. Nó tải hệ điều hành vào bộ nhớ chính (RAM) được cài đặt trên máy tính của bạn. Chương trình BIOS, cũng có trong bộ nhớ máy tính (ROM), được bộ vi xử lý của máy tính sử dụng để khởi động máy tính trong quá trình khởi động. Nó cho phép bạn mở máy tính và kết nối máy tính với hệ điều hành.

ROM cũng được sử dụng để lưu trữ Firmware, là một chương trình phần mềm được gắn với phần cứng hoặc được lập trình trên thiết bị phần cứng như bàn phím, ổ cứng, card màn hình, v.v. Nó được lưu trữ trong ROM flash của thiết bị phần cứng. Nó cung cấp hướng dẫn để thiết bị giao tiếp và tương tác với các thiết bị khác.

Một ví dụ đơn giản khác về ROM là phần core được sử dụng trong bảng điều khiển trò chơi điện tử cho phép hệ thống chạy nhiều trò chơi. Dữ liệu được lưu trữ vĩnh viễn trên máy tính cá nhân và các thiết bị điện tử khác như điện thoại thông minh, máy tính bảng, TV, AC, v.v. cũng là một ví dụ của ROM.

Sơ đồ khối của ROM

Khối ROM có dòng đầu vào ‘n’ và dòng đầu ra ‘m’. Mỗi tổ hợp bit của các biến đầu vào được gọi là một địa chỉ. Mỗi tổ hợp bit đi ra thông qua các dòng đầu ra được gọi là một từ. Số bit trên mỗi từ bằng số dòng đầu ra, m.

Địa chỉ của một số nhị phân đề cập đến một trong các địa chỉ của n biến. Vì vậy, số địa chỉ có thể có với biến đầu vào ‘n’ là 2n. Một từ đầu ra có một địa chỉ duy nhất, và vì có 2n địa chỉ riêng biệt trong ROM, nên có 2n từ riêng biệt trong ROM. Các từ trên các dòng đầu ra tại một thời điểm nhất định phụ thuộc vào giá trị địa chỉ được áp dụng cho các dòng đầu vào.

Cấu tạo và cấu trúc bên trong của ROM

Cấu trúc bên trong bao gồm hai thành phần cơ bản: bộ giải mã và cổng OR. Bộ giải mã là một mạch giải mã một dạng được mã hóa (chẳng hạn như hệ thập phân được mã hóa nhị phân, BCD) sang dạng thập phân. Vì vậy, đầu vào ở dạng nhị phân và đầu ra là tương đương thập phân của nó. Tất cả các cổng OR có trong ROM sẽ có đầu ra của bộ giải mã làm đầu ra của chúng. Hãy để chúng tôi lấy một ví dụ về ROM 64 x 4. Cấu trúc được hiển thị trong hình ảnh sau đây.

Bộ nhớ Chỉ đọc này bao gồm 64 từ, mỗi từ 4 bit. Vì vậy, sẽ có bốn dòng đầu ra và một trong số 64 từ có sẵn trên các dòng đầu ra được xác định từ sáu dòng đầu vào vì chúng ta chỉ có sáu đầu vào vì trong ROM này chúng ta có 26 = 64, vì vậy chúng ta có thể chỉ định 64 địa chỉ hoặc minterms. Đối với mỗi đầu vào địa chỉ, có một từ được chọn duy nhất. Ví dụ, nếu địa chỉ đầu vào là 000000, từ số 0 sẽ được chọn và áp dụng cho các dòng đầu ra. Nếu địa chỉ đầu vào là 111111, từ số 63 được chọn và áp dụng cho các dòng đầu ra.

Các loại ROM

Bộ nhớ chỉ đọc có mặt nạ (MROM):

Đây là loại bộ nhớ chỉ đọc (ROM) lâu đời nhất. Nó đã trở nên lỗi thời vì vậy nó không được sử dụng ở bất cứ đâu trong thế giới ngày nay. Nó là một thiết bị bộ nhớ phần cứng trong đó các chương trình và hướng dẫn được nhà sản xuất lưu trữ tại thời điểm sản xuất. Vì vậy, nó được lập trình trong quá trình sản xuất và không thể sửa đổi, lập trình lại hoặc xóa sau này.

Các chip MROM được làm bằng mạch tích hợp. Các chip gửi một dòng điện qua một con đường đầu vào – đầu ra cụ thể được xác định bởi vị trí của các cầu chì giữa các hàng và cột trên chip. Dòng điện phải truyền theo đường dẫn có cầu chì, vì vậy nó chỉ có thể quay trở lại thông qua đầu ra mà nhà sản xuất chọn. Đây là lý do tại sao việc viết lại và bất kỳ sửa đổi nào khác không phải là không thể trong bộ nhớ này.

Bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình (PROM)

PROM là một phiên bản trống của ROM. Nó được sản xuất dưới dạng bộ nhớ trống và được lập trình sau khi sản xuất. Có thể nói rằng nó được để trống tại thời điểm sản xuất. Bạn có thể mua và sau đó lập trình nó một lần bằng một công cụ đặc biệt được gọi là lập trình viên.

Trong chip, dòng điện đi qua tất cả các con đường có thể. Lập trình viên có thể chọn một đường dẫn cụ thể cho dòng điện bằng cách đốt cháy các cầu chì không mong muốn bằng cách gửi một điện áp cao qua chúng. Người dùng có cơ hội lập trình nó hoặc thêm dữ liệu và hướng dẫn theo yêu cầu của mình. Vì lý do này, nó còn được gọi là ROM do người dùng lập trình vì người dùng có thể lập trình nó.

Để ghi dữ liệu lên chip PROM; một thiết bị được gọi là bộ lập trình PROM hoặc bộ ghi PROM được sử dụng. Quá trình hoặc lập trình một PROM được gọi là ghi PROM. Một khi nó đã được lập trình, dữ liệu không thể sửa đổi sau này, vì vậy nó còn được gọi là thiết bị lập trình một lần.

Công dụng: Nó được sử dụng trong điện thoại di động, bảng điều khiển trò chơi điện tử, thiết bị y tế, thẻ RFID, v.v.

Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và có thể lập trình (EPROM)

EPROM là một loại ROM có thể được lập trình lại và xóa nhiều lần. Phương pháp xóa dữ liệu rất khác nhau; nó đi kèm với một cửa sổ thạch anh mà qua đó một tần số cụ thể của tia cực tím được truyền qua trong khoảng 40 phút để xóa dữ liệu. Vì vậy, nó vẫn giữ được nội dung của nó cho đến khi nó được chiếu dưới ánh sáng cực tím. Bạn cần một thiết bị đặc biệt gọi là bộ lập trình PROM hoặc bộ ghi PROM để lập trình lại EPROM.

Công dụng: Nó được sử dụng trong một số bộ điều khiển vi mô để lưu trữ chương trình, chẳng hạn như một số phiên bản của Intel 8048 và Freescale 68HC11.

Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình bằng điện (EEPROM):

ROM là loại bộ nhớ chỉ đọc, có thể xóa và lập trình lại nhiều lần, lên đến 10000 lần. Nó còn được gọi là Flash EEPROM vì nó tương tự như bộ nhớ flash. Nó được xóa và lập trình lại bằng điện mà không cần sử dụng tia cực tím. Thời gian truy cập từ 45 đến 200 nano giây.

Dữ liệu trong bộ nhớ này được ghi hoặc xóa từng byte một; byte trên mỗi byte, ngược lại, trong bộ nhớ flash, dữ liệu được ghi và xóa theo khối. Vì vậy, nó nhanh hơn EEPROM. Nó được sử dụng để lưu trữ một lượng nhỏ dữ liệu trong các hệ thống và thiết bị máy tính, điện tử như bảng mạch.

Công dụng: BIOS của máy tính được lưu trong bộ nhớ này.

ROM FLASH

Nó là một phiên bản nâng cao của EEPROM. Nó lưu trữ thông tin trong một sự sắp xếp hoặc một mảng các ô nhớ được tạo ra từ các bóng bán dẫn cổng nổi. Ưu điểm của việc sử dụng bộ nhớ này là bạn có thể xóa hoặc ghi các khối dữ liệu khoảng 512 byte tại một thời điểm cụ thể. Trong khi đó, trong EEPROM, bạn chỉ có thể xóa hoặc ghi 1 byte dữ liệu tại một thời điểm. Vì vậy, bộ nhớ này nhanh hơn EEPROM.

Nó có thể được lập trình lại mà không cần gỡ bỏ nó khỏi máy tính. Thời gian truy cập của nó rất cao, khoảng 45 đến 90 nano giây. Nó cũng có độ bền cao vì nó có thể chịu nhiệt độ cao và áp suất lớn.

Công dụng: Nó được sử dụng để lưu trữ và truyền dữ liệu giữa máy tính cá nhân và các thiết bị kỹ thuật số. Nó được sử dụng trong ổ đĩa flash USB, máy nghe nhạc MP3, máy ảnh kỹ thuật số, modem và ổ cứng thể rắn (SSD). BIOS của nhiều máy tính hiện đại được lưu trữ trên một chip nhớ flash, được gọi là flash BIOS.

Nguồn: ROM là gì? Các loại ROM máy tính và cấu trúc của chúng