ROM

ROM

ROM (енгл. read-only memory — „меморија само за читање”) је врста меморије која се користи у рачунарима и другим електронским уређајима. Подаци складиштени у РОМ меморији не могу бити измењени, или могу бити измењени споро и са тешкоћама, па се углавном користи за firmware (софтвер који је везан за специфични хардвер и не захтева честа ажурирања).

Иако се дискретна кола у принципу могу мењати, интегрисана кола не могу и бескорисна су ако су подаци оштећени. Упркос једноставности, брзини и економичности маск РОМ меморије, угњеждени системи (embedded system) често праве репрограмабилне меморије које су флексибилније и јефтиније. Од 2007, РОМ кола се углавном користе за апликације као што су микрокодови и сличне структуре, на различитим типовима процесора.

Друге врсте сталне меморије као што су ЕПРОМ и ЕЕПРОМ називају се скраћено само РОМ меморије иако се ови типови меморије могу брисати и репрограмирати више пута, с тим што уписивање у меморију може трајати дуже и може захтевати другачију процедуру за уписивање него што је потребно учинити за читање . Када се говори на мање прецизан начин, РОМ се односи на сталну меморију за складиштење програмског кода или неизменљивих података.

Историја

Најједноставнији тип солид стате РОМ меморије је стар колико и полупроводничка технологија. Комбинована логичка кола могу бити удружена да мапирају н-битни адресни улаз на произвољним вредностима м-битног излаза (look-up tabela). Са проналаском интегрисаних кола долази маск РОМ. Маск РОМ садржи решетку линија речи (адресни улаз) и линију битова(излаз података), селективно удружене са транзисторским прекидачима и могу представљати произвољну лоок-уп табелу са регуларним физичким распоредом и предвидљивог кашњења.

У маск РОМ-у , подаци су физички кодирани у колу, па самим тим могу бити програмирани само током производње. Ово изазива низ мана:

1. Економично је само купити велики број маск РОМ меморија пошто корисници морају да склопе договор са произвођачима да би произвели посебан дизајн.
2. Време између завршетка дизајна и добијања готовог производа је велико из истог разлога који је горе наведен.
3. Маск РОМ није практичан за истраживање и развој пошто дизајнери морају често да мењају садржај меморије током дизајнирања.
4. Ако је производ испоручен са маск РОМ меморијом која садржи грешку, једини начин да се ово исправи јесте да се у свим производима физички замени меморија.

Каснији развој надокнадио је ове недостатке. ПРОМ, пронађен 1956, дозволио је корисницима да програмирају садржаје тачно једном физички мењањем структуре уз примену високог напона импулса. Исти је решио претходна 2 проблема, јер фирма може једноставно наручити велике серије ПРОМ чипова и програмирати их са жељеним садржајем онако како њихови дизајнери желе. 1971. проналаском ЕПРОМ, суштински је решен проблем број 3, јер ЕПРОМ (за разлику од ПРОМ) може више пута да се враћа на непрограмирано стање излагањем јаким ултраљубичастим светлостима. ЕЕПРОМ, пронађен 1983, прелази дуг пут у решавању проблема број 4, јер ЕЕПРОМ се може програмирати у месту ако садржи уређај који пружа могућност да прими програмске садржаје са спољног извора (на пример, персонални рачунар преко серијског кабла). Фласх меморија, коју је изумела Тосхиба средином 1980.године и комерцијализовала 1990.године, је облик ЕЕПРОМ који чини врло ефикасно коришћење чип области које се могу брисати и репрограмирати хиљадама пута без оштећења.

Све ове технологије побољшавају флексибилност РОМ меморије, осим најзначајније, цене по чипу, па ће у великим количинама маск РОМ остати економичан избор за много година. (Смањење трошкова репрограмабилних уређаја је готово елиминисано тржиште за маск РОМ од 2000) Технологије за поновно уписивање су замишљене као замена за маск РОМ. Најновији развој је NAND flash, коју је такође изумела Тосхиба. Његови дизајнери су експлицитно прекинули праксу из прошлости, наводећи јасно да је „циљ НАНД фласх да замени хард дискове“, а не традиционалне употребе РОМ као облика сталног примарног складишта. Од 2007, НАНД је делимично остварио тај циљ и поредио се са тврдим диском, нудећи већу толеранцију физичког шока, екстремне минијатуризације (у облику УСБ фласх дискова и ситних мицроСД меморијских картица, на пример) и много мању потрошњу енергије.

Коришћење за складиштење програма

Сваки рачунар захтева неки вид сталне меморије (меморија која садржава свој садржај након престанка напајања) за чување одређеног програма који се активира када се рачунар укључи или када почне извршавање (процес познат као боотстрапинг или скраћено боотовање). Исто тако, сваки не-тривијалан рачунар захтева неки облик променљиве меморије за снимање стања током извршавања.

Типови реад-онлy меморије коришћени као стално складиште за програме у првим рачунарима, као што је ЕНИАЦ после 1948. године(Пре тога није постојао рачунар који чува програме,већ је сваки програм морао бити ручно повезан што је могло да траје данима па чак и недељама). РОМ меморију било је лакше користити пошто је само био потребан механизам за читање снимљених вредности, а не мењати их у месту, а мењање је могло да се реализује употребом грубих електромеханичких уређаја (видети историјске примере испод). Са појавом интегрисаних кола 1960. године РОМ и статички РАМ били су имплементирани као низ транзистора у силиконском чипу;међутим, ћелија РОМ меморије могла је бити имплементирана са мање транзистора него ћелија СРАМ меморије, пошто је СРАМ меморија користила флип-флопове,док ћелија РОМ меморија садржи логичку нулу или јединицу коју чува у једном транзистору Последично, РОМ је могао бити имплементиран по нижој цени по биту много година.

Већина кућних рачунара осамдесетих година складиштила је БАСИЦ интерпретер или оперативни систем у РОМ меморији пошто су тада други типови сталне меморије, као што је магнетни диск, били веома скупљи. На пример, Цоммодоре 64 имао је 64кБ РАМ меморије и 20кБ РОМ меморије и садржао је БАСИЦ интерпретер и КЕРНАЛ оперативног система. Касније, кућни или пословни рачунари као што је ИБМ ПЦ XТ често су садржали магнетне дискове, и веће количине РАМ-а, омогућавајући тако да се оперативни систем учита са тврдог диска у РАМ меморију, остављајући у РОМуса мало хардверске иницијализације и боотлоадер (БИОС). Ово је омогућило комплексније и лако ажурне оперативне системе.

У модерним рачунарима, РОМ меморија се користи да складишти основни боотстрапинг фирмwаре за главни процесор, као и различити фирмwаре који треба да контролише уређаје као што су графичке картице, хард-дискови, ДВД, ТФТ монитори и слично итд. у систему. Данас, многе од ових „само за читање” меморија - нарочито БИОС - су замењене фласх меморијама, да би омогућиле репрограмирање у месту и ажурирање фирмwареа. Ипак, једноставни и старије подсистеми (као што је тастатура или неки комуникациони контролери у интегрисаним колима на матичној плочи,нпр) могу да користе маск РОМ или друге меморије које се програмирају само једном.

РОМ и наследници ове технологије као што је фласх меморија преовлађују у угњежденим(ембеддед) системима. У ово спада све од индустријских робота до кућних апарата и остале електронике (мп3 плејери итд.) и сви који су дизајнирани за специфичне функције, базирани су на процесорима опште намене. Са софтвером који је чврсто везан за хардвер, промене програма су често ретке за такве уређаје(углавном немају хард-дискове због цене, величине и потрошње енергије). Од 2008. већина уређаја користи фласх уместо РОМ меморије, и многи имају могућност повезивања на ПЦ ради ажурирања фирмwареа: нпр дигитални аудио уређај може да ажурира фирмwаре да би подржао неки нови фајл формат. Неки хобисти су искористили ову погодност да репрограмирају производе за коришћење у нове сврхе нпр. иПодЛинуx и ОпенWрт пројекти омогућили су корисницима да покрену Линуx оперативни систем на својим мп3 плејерима и wирелесс рутерима.

РОМ је такође користан за бинарно складиштење криптографских података, пошто и чини тежим за измену и самим тим побољшава безбедност информационог система.

Коришћење за складиштење података

Пошто РОМ не може бити модификован, самим тим је погодан за складиштење података који не требају бити промењени током живота уређаја. У том циљу, РОМ је коришћен да у многим рачунарима складишти лоок-уп табелу за рачунање математичких и логичких функција(нпр, уређај са покретним зарезом може брже да рачуна синусну функцију). Ово је нарочито било ефективно када је ЦПУ био спор а РОМ меморија је била јефтина у поређењу са РАМ меморијом.

Наиме, графичке картице првих рачунара чувале су табелу битмапираних фонт карактера у РОМу. Ово значи да фонт текста није могао бити мењан интерактивно. Ово је био случај за обе ЦГА и МДА картице доступне са ИБМ ПЦ xт рачунаром.

Коришћење РОМ меморије за складиштење тако малог броја података готово је нестала са појавом модерних рачунара опште намене. Међутим Фласх РОМ је преузео нову улогу као медиј за масовно складиштење или секундарно складиштење фајлова.

Типови

Тхе фирст ЕПРОМ, ан Интел 1702

Полупроводничке

Класични маск РОМ чипови су интегрисана кола која физички кодирају податке који требају да буду сачувани, и због тога је немогуће изменити њихов садржај после фабрикације. Други типови сталне солид-стате меморије допуштају неки степен модификације:

• Программабле реад-онлy меморy (ПРОМ), или оне-тиме программабле РОМ (ОТП) меморија може бити програмирана

са специјалним уређајем званим ПРОМ програмер. Једноставније, овај уређај користи висок напон да трајно уништи или направи интерне везе унутар чипа,па због тога може да се програмира само једном.

• Ерасабле программабле реад-онлy меморy (ЕПРОМ) меморија може бити избрисана излагањем јакој ултраљубичастој

светлости(обично 10 минута или дуже),онда се поново уписује волтажом јачом него што је потребна за рад. Често излагање

ЕПРОМ меморије ултраљубичастој светлости ће истрошити меморију, али обично може да се изврши 1000 циклуса брисања и

репрограмирања. ЕПРОМ чипови могу бити препознати по кварцном прозорчићу који допушта УВ светлости да уђе. После програмирања прозорчић се обично прекрива да би се избегло случајно брисање. Неки ЕПРОМ чипови су фабрички избрисани пре паковања па немају прозор, а самим ти су ефективни као ПРОМ.

• Елецтрицаллy ерасабле программабле реад-онлy меморy (ЕЕПРОМ) је по структури слична ЕПРОМ меморији, али

дозвољава да читава меморија или њени делови буду електрично избрисани, затим електрично уписани па не захтевају да се ваде из уређаја. Брисање или флешовање је много спорије(милисекунде по биту) него читање са РОМа или писање у РАМ (у оба случаја брзина је у нано секундама).

• • Елецтрицаллy алтерабле реад-онлy меморy (ЕАРОМ) је тип ЕЕПРОМ меморије која може бити модификована по биту.

Уписивање је веома споро и захтева већи напон (углавном 12В) него за писање. Намењене су за апликације које захтевају

повремено и парцијално поновно уписивање. ЕАРОМ може да се користи за стално складиште критичних системских информација. У

многим уређајима ЕАРОМ је замењен са ЦМОС РАМ меморијом која се напаја литијумском батеријом.

• • Фласх меморy (или једноставнофласх) је модеран тип ЕЕПРОМ меморије која је пронађена 1984. Фласх меморија

може бити уписана и избрисана брже од обичне ЕЕПРОМ меморије,а новији дизајни подражавају око 1.000.000 циклуса писања и брисања. Модерна НАНД фласх меморија ефикасно користи силиконски чип, па капацитети меморије иду и преко 32гб од 2007. Ова погодност заједно са трајношћу омогућила је да НАНД фласх негде замени магнетне дискове.Са аплицирањем заштите уписивања, неки типови репрограмабилних меморија могу да постану меморије које служе само за читање.

Друге технологије

Постоје и други типови сталне меморије који се не базирају на солид стате технологији интегрисаних кола, укључујући: оптички медијум, као што је цд-ром који је само за читање (аналогно маск РОМ-у). CD-Р је намењен за једно уписивање, а за много читања (аналогно ПРОМ-у), док CD-РW циклусе брисања и писања (аналогно ЕЕПРОМ-у).

Историјски примерци

Трансформер матриx РОМ (ТРОС), фром тхе ИБМ Сyстем 360/20

• Диоде матриx РОМ, коришћен у рачунарима шездесетих година, електронским калкулаторима и кодерима тастатура за терминале. Ова меморија била је програмирана уградњом дискретне полупроводничке диоде на одабраним локацијама између матричне линије речи и линија битова на штампаној плочи.
• Отпорник, кондензатор или РОМ матрица трансформатора користила се у многим рачунарима до 1970. године. Као и РОМ матрица диода, била је програмирана постављањем компоненти на изабраним локацијама између матричне линије речи и линија битова. ЕНИАЦ-ова табела функција била је направљена од РОМ матрице отпорника, програмирана ручним подешавањем ротирајућег прекидача. Разни модели рачунара ИБМ Сyстем/360 и комплексни периферни уређаји чували су свој микрокод у РОМ матрици кондензатора (званој БЦРОС-баланцед цапацитор реад-онлy стораге на 360/50 и 360/65, или ЦЦРОС - цард цапацитор реад-онлy Стораге на 360/30) или отпорника (званој ТРОС - трансформер реад-онлy сторагена 360/20, 360/40 и других).
• Цоре ропе, врста РОМ матрице диода трансформатора коришћена када су величина и тежина били критични. Била је коришћена у НАСА/МИТ'с Аполло Спацецрафт рачунару, ДЕЦ ПДП-8 рачунару и на другим местима. Била је програмирана ручним ткањем „жичних линија речи” унутар или ван језгра феритних трансформатора

Брзина

Читање

Иако је релативна брзина РАМ против РОМ варирала током времена, од 2007. године већина РАМ чипова може се брже прочитати од већине РОМ меморија. Из тог разлога ( и да омогући равномерну приступ ) , садржај РОМ-а се понекад копира у РАМ.

Уписивање

За оне врсте РОМ меморије које се могу електронски модификовати, брзина писања је увек много мања од брзине читања, и може да захтева неуобичајено виши напон, померање јумпера да омогући уписивање и специјални командни код за закључавање/откључавање. Модерни НАНД фласх тип меморије постиже највеће брзине уписивања у РОМ технологији, са брзином од 15 МБ/с (или 70 нс/бит), омогућавајући да велики блокови меморијских ћелија буду уписивани истовремено.

Издржљивост и задржавање података

Због уписивања форсирањем електрона кроз слој електричне изолације на плутајућу капију транзистора, поново уписиве РОМ меморије могу издржати ограничен број циклуса брисања и уписивања пре него што изолација буде трајно оштећена. У ранијим ЕАРОМ меморијама, број циклуса био је око 1000 док је у модерним НАНД фласх меморијама и преко 1.000.000, али ни то није никако бесконачно. Ово ограничење, као и цена по биту, значи да Фласх меморија не може трајно да замени магнетне дискове у блиској будућности.

Временски распон у ком РОМ остаје читљив није ограничен циклусима уписивања. Задржавање података у ЕПРОМ, ЕАРОМ, ЕЕПРОМ, и Фласх меморији може бити ограничено цурењем пуњења из пливајућих капија у меморијским ћелијама транзистора. Цурење је убрзано високим температурама или зрачењем. Маск РОМ и фусе/антифусе ПРОМ не подлежу овим ефектима, због тога што задржавање података више зависи на физичкој, а мање на електронској сталности интегрисаног кола(мада је раст осигурача проблем у неким системима).

Садржај имаге-а

Садржај РОМ чипова у кертриџима видео играчких конзола може бити издвоје специјалним хардwаре-ом или софтwаре-ом. Добијени меморијски думп фајлови су познати као РОМ имаге, и могу бити коришћени да произведу дуплиране кертриџе, или у конзолним емулаторима. Термин је настао када је већина конзолних игара била дистрибуирана на кертриџима који су садржали РОМ чип, али постигли су толико широку употребу да се и даље користе за дистрибуцију новијих игрица на цд-ромовима или другим оптичким медијумима.

Ром имаге комерцијалних игрица углавном садржи софтwаре са заштићеним ауторским правима. Неовлашћено копирање и дистрибуција софтвера заштићеног ауторским правом је обично кршење закона(у неким законодавствима, копирање у сврху бацкуп-а је дозвољено)

Види још

• ЕЕПРОМ
• ЕПРОМ
• Фласх меморy
• ПРОМ
• Рандом аццесс меморy
• Wрите-онлy меморy

Терминологија

• ЕЕПРОМ: елецтрицаллy ерасабле программабле реад-онлy меморy
• ЕПРОМ: ерасабле программабле реад-онлy меморy
• ПРОМ: программабле реад-онлy меморy