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Sistemas digitales. Memoria de sólo lectura

Autor: JESUS RUIZ
Curso:
10/10 (1 opinión) |412 alumnos|Fecha publicación: 14/05/2010
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Capítulo 3:

 Tipos de ROM

Las memorias ROM se usan para almacenar datos e información que no cambiaran durante la operación normal de un sistema. Un uso importante de las ROMs consiste en el almacenamiento de programas en microcomputadoras, debido a que todas las ROMs no son volátiles, estos programas no se pierden cuando se desconecta la energía eléctrica. Cuando se enciende una microcomputadora, de inmediato puede comenzar a ejecutar el programa que tiene almacenado n la memoria ROMs. Las ROMs también se emplean para almacenamiento de programas y datos en equipo controlado por un microprocesador, como en las cajas registradoras electrónicas, algunos electrodomésticos y sistemas de seguridad.

DIAGRAMA A BLOQUES DE LA MEMORIA ROM

Un diagrama a bloques común para una memoria ROM. Tiene tres conjunto de señales: entrada de direcciones, entrada o entradas de control, y salidas de datos. Podemos determinar que esta ROM almacena 16 palabras, puesto que tienex = 16 direcciones posibles y cada palabra contiene ocho bits, ya que hay ocho salidas de datos. Así, esta es una ROM 16 X 8.

Otra forma de describir la capacidad de esta ROM, es decir, que almacena 16 bytes de datos. Las salidas de datos de la mayoría de los circuitos integrados ROM son de triestinos para permitir la conexión de muchos chips ROM al mismo bus de datos para la expansión de la memoria. Los números más comunes de salida de datos para ROM son 4, 8 y 16 bits; las palabras de 8 bits son las más comunes.

La entrada de control CS significa selección de chip. En esencia, se trata de una entrada que habilita o deshabilita las salidas ROMs, algunos de los fabricantes usan etiquetas diferentes para la entrada de control, como CE (habilitación de chip) o también  OE (habilitación de salida                                                                                        

Muchas ROMs tienen dos o más entradas de control que deben de ser activadas a fin de habilitar las salidas de datos, de modo que los datos se pueden leer de la dirección de selección.

En algunos circuitos integrados ROM, unas de las entradas de control (por lo general CE) se usa para poner la ROM en un modo de espera de bajo consumo de potencia cuando no se usa. Esto reduce el consumo de corriente de la fuente de alimentación del sistema. La entrada CS que se muestra en la figura 1(a) es activa en BAJO; por lo tanto, debe estar en el estado BAJO para habilitar los datos ROM y que estos aparezcan en las salidas de datos. Note que no hay entrada R/W (lectura-escritura), porque en la ROM no se pueden escribir durante un operación  normal.

 

Símbolo común para una ROM

ebtradas

Tabla que muestra los datos en binario en cada dirección de localidad

direcciones

Misma tabla en HEX

direcciones2

ROM PROGRAMADA CON MASCARA

Este tipo de ROM tiene sus localidades de almacenamiento ya escritas (programadas) por el fabricante, de acuerdo con las especificaciones del cliente, un negativo fotográfico llamado mascara  se usa para controlar las interconexiones eléctricas en el chip. Se requiere una máscara especial para cada conjunto distinto de información que se almacenará en la ROM. Debido a que estas mascaras son costosas, este tipo de ROM solo es económico si usted necesita una gran cantidad de la misma ROM. Algunas ROMs de este tipo están disponibles como dispositivo de fabricación  normalizada pre programadas con información o datos de uso común, como ciertas tablas matemáticas y códigos generadores de caracteres para visualizadores CRT.

Una desventaja importante de este tipo de ROM es que no se puede re programar cuando tiene lugar un cambio de diseño que requiere una modificación de los datos almacenados. Se tendrá que remplazar la ROM por una nueva con los datos que se requieran escritos en ella.

Se ha desarrollado  varios tipos de ROM que puede programar el usuario para superar esta desventaja. Sin embargo, las ROMs programadas con mascara aún representa la opción más económica cuando se necesitan una gran cantidad de ROM programadas de forma idéntica. A las ROMs programadas con mascara comúnmente sólo se les domina ROM, pero esto puede ser confuso puesto que el termino ROM en realidad representa una categoría muy amplia de dispositivos que, durante una operación normal, solo se puede leer.

En la figura  se muestra la estructura de una MROM bipolar pequeña. Consta de 16 celdas de memoria colocadas en cuatro renglones de cuatro celdas, cada celda esta formadas por un transmisor bipolar conectado en configuración de colector abierto (entrada en la base, salida al emisor). El renglón superior de la celda (REGION 0) forma una registro de 4 bits.

renglon

 

Estructura de una ROM bipolar que ilustra el uso de un transistor bipolar para cada celda de memoria. Una conexión de base abierta almacena uno “0”; una conexión de base cerrada almacena un “1”.

ROMs PROGRAMABLES (PROMs)

Una ROM programable por mascara es muy costosa y no se usa con mucha frecuencia, excepto en aplicaciones en las que se requieren grandes volúmenes y el costo se prorratea entre muchas unidades.

Para aplicaciones de menor volumen, los fabricantes han desarrollado PROMs con enlace de fusible que el usuario programa; es decir, no son programadas durante el proceso de manufactura. Sin embargo una vez que se programa una PROM es similar a una MROM que no se puede borrar o reprogramar.

Es decir, si el programa en la PROM es defectuoso o hay que cambiarlo, se debe desechar la PROM. Por esa razón, con frecuencia a estos dispositivos se les domina ROM “programables una sola vez”.

fila2fila3

La estructura de la PROM con enlace de fusible es muy similar a la estructura MROM por que ciertas conexiones se dejan intactas o abiertas con el fin de programar una celda de memoria como 1 o un 0, respectivamente. En la MROM de la de la figura 2 estas conexiones fueron de la terminal fuente MOSFET a la columna de salida. En la PROM cada una de estas conexiones se hace con un enlace de fusible intacto que proviene del fabricante.                     

En la figura  se muestra la programación, todos los transistores en la fila seleccionada (líneas de datos) que tienen un 0 lógico en ellas (por ejemplo fila4) proporcionará una trayectoria de alta corriente a través del enlace de fusible, quemándolo y por consiguiente dejándolo abierto y almacenando de manera permanente un 0 lógico. Las columnas que tengan un 1 lógico (por ejemplofila5 ) tienen fila6 en un lado  del fusible, y fila7 en el otro por lo cual consumen  mucho menos corriente y dejan intacto el fusible.            

Una vez que todas las ubicaciones de dirección hayan sido programadas de esta manera, los datos quedarán permanentemente almacenados en la PROM y se podrán leer una y otra vez ingresando a la dirección apropiada. Los datos no cambiarán cuando se remueva la energía del chip PROM, porque nada causará que un enlace de fusible abierto se cierre de nuevo.

ROM  PROGRAMABLE  Y  BORRABLE (EPROM).

Una EPROM la puede programar el usuario, y también la puede borrar y reprogramar tan seguido como desee. Una vez programada, la EPROM es una memoria no volátil que mantendrá sus datos almacenados indefinidamente. El proceso para programar una EPROM implica la aplicación de niveles de voltaje especiales (por lo común en un rango de 10 a 25 V) a las entradas apropiadas del chip durante determinada cantidad de tiempo (por lo común 50 ms por ubicación de dirección). El proceso de programación por lo general se realiza mediante un circuito especial de programación que está separado del circuito, ene l cual la EPROM finalmente está trabajando. El proceso de programación completo le puede tomar hasta varios minutos a un chip EPROM.

rom programable

 

PROM ELECTRICAMENTE BORRABLE (EEPROM)

Las desventajas de la EPROM se superaron mediante el desarrollo de PROM eléctricamente borrable (EEPROM) como una mejora sobre la EPROM. La EEPROM retiene la misma estructura de compuerta flotante que la EPROM, pero con la inclusión de una región de oxido muy delgada arriba del drenado de la celda MOSFET. Esta modificación constituye la principal característica de la EEPROM: su capacidad de borrado eléctrico. Aplicando un voltaje alto (21 V) entre la compuerta y el drenado MOSFET, se puede inducir una carga hacia la compuerta flotante, donde permanecerá aun cuando se suspenda la energía; la inversión del mismo voltaje causa la remoción de las cargas atrapadas de la compuerta flotante y borra la celda.

 Debido a que este mecanismo de transporte de carga requiere corrientes muy bajas, el borrado y la programación de una EEPROM se puede hacer en el circuito (es decir, sin una fuente de luz UV ni una unidad de programación PROM especial). Otra ventaja de la EEPROM respecto a EPROM es su habilidad para borrar y rescribir bytes individuales (palabra de ocho bits) eléctricamente en la matriz de memoria.

Durante una operación de escritura, la circuitería interna borra automáticamente todas las celdas en una ubicación de dirección antes de escribir los nuevos datos, la capacidad de borrar un byte hace mucho más fácil realizar cambios en los datos almacenados en una EEPROM.

efrom

 

(a) Símbolo de la EEPROM 2864; (b) modos de operación

sistemas

 (c) sincronización para la operación de escritura

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