第3节 只读存储器(ROM)

第四节　只读存储器(ROM)

本节概述：
　　随机访问存储器RAM（包括SRAM和DRAM）具有"易失性"，即电源断开后，其中保存的信息被丢失。只读存储器ROM最重要的特征是"非易失性"，即，在电源断开后，其中保存的信息不会丢失。 
　　对于RAM来说，即使电源只是瞬间断开，其中的信息（代码、数据）也会全部丢失，因此，计算机每次启动时，需要重新装入程序。但RAM可读可写、容量大、速度快，使其广泛作为微机的主存。在微机中，除了主存RAM外，还必须使用部分非易失性ROM，用于存放微机的"开工程序"BIOS，在微机关电时不会丢失，在微机上电时，不需装入即可直接执行。 
　　只读存储器ROM的第二个特征是"只读性"，即，在一般情况下只能读出其数据，不能重写或改写其数据。若需写入数据，需采用规定的特殊方法。在某些应用中，要求存储器具有只读性，比如，在工业设备控制中，控制程序不希望被有意/无意的改写或删除，不希望在现场干扰信号的作用下发生变化。 
　　某些只读存储器，采用规定的特殊方法可以重写或改写，根据是否允许重写或改写，以及重写或改写的方法，ROM可分为以下几种： 
　　① 掩膜型ROM，简称ROM。其中的信息是在芯片制造时由厂家写入的，用户对这类芯片无法进行任何修改。 
　　② 可编程只读存储器PROM。这种芯片出厂时，里面未写任何信息，用户采用一定的设备（"写入器"），可写入自己的数据，但只能写入一次，以后不能再修改。 
　　③ 可擦除可编程只读存储器EPROM。这种芯片出厂时，里面未写任何信息，用户采用一定的设备（"写入器"或称"编程器"），可写入自己的数据，并且可以一定的方法（"紫外线照射"）擦除已写入的数据，再写入新的数据。 
　　④ 可用电擦除的可编程只读存储器EEPROM。加上一定时序的电压信号可擦除已写入的数据。 
　　常见的可编程ROM：

§5.4.１ 掩膜ROM

掩膜ROM中的信息是在芯片制造时由厂家写入的。 
　　 1、 二极管ROM 
　　　　 以4×4（4个单元，每单元4位信息）位二极管ROM为例。设其4个单元的地址为00、01、10、11，需两根地址线A1、A0；4个单元中需存放的信息分别为1001、1010、0101和0101。则制造厂按如图方式制造该芯片： 　

A1A0 D3D2D1D0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1

　　　2、 双极型ROM 
　　　　双极型ROM以晶体三极管作为基本存储电路。 
　　　　　以256×4双极型ROM（N825226T）为例，其1024个基本存储电路排列为32×32矩阵。8根地址线（A7～A0）分为行地址A4～A0和列地址A7～A5。 
　　　　行地址译码后选中一行，使该行的晶体管基极b为高电平，导通，输出0。存储矩阵一行中的32个晶体管被分为4组，每组8位。列地址A7～A5译码后选择8位中的一位，共有4位被选中输出。
　　　　　　　 
　　　3、MOS型ROM 
　　　　 MOS型ROM以MOS晶体管作为基本存储电路。 
　　　　 以1024×1位的MOS ROM为例，其1024个基本存储电路排列为32×32矩阵。10根地址线（210=1024）分为行地址A4～A0和列地址A9～A5。每次选中一个单元。被选中的单元g=1，导通，输出0。
　　　　　　

二、 EPROM 
　　 1、 基本存储电路 
　　　　　　　　 
　　　2、 EPROM举例 Intel2764（8Kb×8）外形及引脚：

A12～A0 地址输入 D7～D0 数据 CE 芯片使能 PGM 编程脉冲 Vpp 编程电压 Vcc 工作电压

　　　　　　　
　　　石英窗：当紫外线穿过该窗口并照射到内部电路上时，EPROM中的信息被擦除。（①需照射的时间与光源强度、芯片型号有关，一般为5～15分钟，过长时间的照射可能损坏芯片，太短时间不能完全擦除内部的信息。②正常使用时，应封闭石英窗，以免芯片内的信息逐渐丢失。） 
　　　Intel 2764（8Kb×8）、2732（4Kb×8）、2716（2Kb×8）、27256（32Kb×8）、27128（16Kb×8）引脚对照：

EPROM引线

27256 2764 2732A 2716 Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND 　 　 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND 　 　 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND 2716 2732A 2764 27256 　 　 Vcc A8 A9 Vpp OE A10 CE O7 O6 O5 O4 O3 　 　 Vcc A8 A9 A11 OE/Vpp A10 CE O7 O6 O5 O4 O3 Vcc PGM N/C A8 A9 A11 OE A10 CE O7 O6 O5 O4 O3 Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE A10 CE O7 O6 O5 O4 O3

　　　3、 Intel 2764结构 
　　　　　　　　
　　　4、Intel 2764方式选择表： 
　　　　

　　　（1） 读方式：CPU执行EPROM中的程序或读取其中的数据。
　　　　　　Vcc=+5V,Vpp=+5V,CE=低,PGM=低。
　　　　　　其时序为：先向地址引脚提供地址信号，指定需读的内存单元地址，当地址信号稳定后，使CE有效，则指定单元的数据在数据引脚上输出。 
　　　　　　　
　　　（2） 备用方式（降功耗方式）：当CE=1，EPROM未被选中，处于备用方式，其芯片功耗降为读方式的25%（有效电流从150mA降到35mA）。 
　　　（3） 擦除方式：用波长为Å2537 的紫外线对准芯片上的石英窗口照设一定时间，可以擦除芯片中的全部信息。擦除后，芯片中所有单元为1。 
　　　（4） 编程方式：在空白的EPROM中写入数据。
　　　　　　Vcc=+5V,Vpp=+25V,CE=高,PGM=5V正脉冲.
　　　　　　其时序为：先向存储器提供地址信号，指定需编程的内存单元，再向存储器提供数据信号，当地址信号和数据信号均稳定后，在PGM引脚加上5V正脉冲，则数据被写入指定的单元。 
　　　（5） 快速编程方式（Intel编程方法） 
　　　　　　普通编程方式的写入速度较慢，Intel开发了一种快速编程算法。
　　　　　　　
　　　（6）校验方式：与编程方式配合使用，在写入数据后将其读出，以检查写入的信息是否正确。 
　　　　　　　　　　 Vcc=+5V,Vpp=+25V,CE=低,PGM=低　　
　　　　　　　　　校验时使用编程时的地址，在编程完成后，使OE为低（编程时OE为高），则读出编程单元的内容。 
　　　　　　　　
　　　EPROM的编程和校验一般由"编程器"(或称"写入器")完成，编程器与微机相连，在编程软件的控制下，产生编程方式和校验方式的时序信号，使数据写入EPROM。由于写入后数据不会丢失，因此，EPROM的写入过程又称为"固化"，如果写入的内容是程序，该程序又称为"固件（firmware）",与软件（software）和硬件（hardware）相对应。 
　　　（7） 编程禁止 可以将几片2764并联，同时编程，这样几片写入相同的信息。若某一芯片的某一单元要写入不同信息，则将其CE接高电平，此时该芯片处于编程禁止方式。 
　　　（8） Intel标识符 给2764芯片加一定时序的信号，可以读出该芯片的制造商代码和器件代码。

 E2PROM
　　 可用电擦除的、可编程只读存储器EEPROM或E2PROM。加上一定时序的电压信号可擦除已写入的数据。 
　　 1． 基本存储单元 与EPROM类似。
　　 2． Intel 2864 
　　　　　　　

四、 ROM应用举例 
　　　（1） EPROM常用于固化微机BIOS（因其在ROM中，又称ROM BIOS）、工控软件、字符点阵。 
　　　　　　打印机、显示器中的字符都由点阵组成，如ASCII字符用7×5、7×9点阵，汉字用24×24、32×32点阵。这些点阵数据放在ROM中，称为"字符库"（汉字库），或称"字模"。 
　　　　　　例如，字符A的7×9点阵数据为：E1、D7、B7、77、77、77、B7、D7、E1。 
　　　
　　　（2）E2PROM
　　　　　 常用于固化微机BIOS和工控中的被控对象参数（如温度、压力等）。当用于固化微机BIOS时，利用其电可改写的特点，可以方便地升级（update）BIOS。这样，既保持了BIOS的非易失性和只读性，又方便了改写（改写需要一定的信号时序条件，因此仍具有只读性）。对于工控中被控对象的参数，一般也有非易失性、只读性、可改写的要求。 
　　　 　　EPROM、E2PROM的读取时间较长，从其中读取参数或执行程序的速度较慢。 
　　　 　　2764(EPROM) 200～450ns 
　　　　　　　　　　2816( E2PROM) 200～300ns 
　　　　　　　　　　EDO RAM 60～80ns 
　　　　　　　　　　SDRAM 7～15ns 
　　　　　 在微机中，可以将ROM（EPROM或 ）中的BIOS复制到主存DRAM（EDO RAM或SDRAM）的某部分中执行，该部分DRAM是ROM的映象或称为影子，叫做"Shadow RAM（影子内存）"。