ROM कैसे काम करता है

इस लेख में, आप विभिन्न प्रकार के ROM के बारे में जानेंगे और प्रत्येक कैसे काम करता है। यह आलेख कंप्यूटर मेमोरी से संबंधित लेखों की श्रृंखला में से एक है, जिसमें शामिल हैं:

आइए विभिन्न प्रकार के ROM की पहचान करके शुरू करें।

1. रोम प्रकार
2. काम पर रोम
3. प्रॉम
4. EPROM
5. EEPROMs और फ्लैश मेमोरी

पाँच बुनियादी ROM प्रकार हैं:

प्रत्येक प्रकार की अनूठी विशेषताएं होती हैं, जिनके बारे में आप इस लेख में जानेंगे, लेकिन वे सभी प्रकार की मेमोरी हैं जिनमें दो चीजें समान हैं:

इसका मतलब है कि चिप से पावर स्रोत को हटाने से इसका कोई डेटा नहीं खोएगा।

RAM के समान , ROM चिप्स (चित्र 1) में स्तंभों और पंक्तियों का एक ग्रिड होता है। लेकिन जहां स्तंभ और पंक्तियाँ प्रतिच्छेद करती हैं, ROM चिप्स मूल रूप से RAM चिप्स से भिन्न होते हैं। जबकि रैम प्रत्येक चौराहे पर एक संधारित्र तक पहुंच को चालू या बंद करने के लिए ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है , यदि मान 1 है तो ROM लाइनों को जोड़ने के लिए एक डायोड का उपयोग करता है। यदि मान 0 है, तो लाइनें बिल्कुल भी जुड़ी नहीं हैं।

एक डायोड आम तौर पर करंट को केवल एक दिशा में प्रवाहित करने की अनुमति देता है और इसकी एक निश्चित सीमा होती है, जिसे फॉरवर्ड ब्रेकओवर के रूप में जाना जाता है , जो यह निर्धारित करता है कि डायोड को पास करने से पहले कितना करंट चाहिए। सिलिकॉन-आधारित वस्तुओं जैसे प्रोसेसर और मेमोरी चिप्स में, फॉरवर्ड ब्रेकओवर वोल्टेज लगभग 0.6 वोल्ट है। एक डायोड के अद्वितीय गुणों का लाभ उठाकर, एक ROM चिप एक चार्ज भेज सकता है जो एक विशिष्ट सेल से जुड़ने के लिए चयनित पंक्ति के साथ उपयुक्त कॉलम के आगे ब्रेकओवर के ऊपर होता है। यदि उस सेल में एक डायोड मौजूद है, तो चार्ज को जमीन के माध्यम से और बाइनरी सिस्टम के तहत संचालित किया जाएगा, सेल को "चालू" (1 का मान) होने के रूप में पढ़ा जाएगा। ROM का साफ-सुथरा हिस्सा यह है कि यदि सेल का मान 0 है, तो उस चौराहे पर कॉलम और रो को जोड़ने के लिए कोई डायोड नहीं है। तो कॉलम पर चार्ज पंक्ति में स्थानांतरित नहीं होता है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, जिस तरह से ROM चिप काम करती है, उसके लिए चिप बनाते समय सही और संपूर्ण डेटा की प्रोग्रामिंग की आवश्यकता होती है। आप एक मानक ROM चिप को फिर से प्रोग्राम या फिर से लिख नहीं सकते हैं। यदि यह गलत है, या डेटा को अपडेट करने की आवश्यकता है, तो आपको इसे फेंक देना होगा और फिर से शुरू करना होगा। ROM चिप के लिए मूल टेम्पलेट बनाना अक्सर परीक्षण और त्रुटि से भरी एक श्रमसाध्य प्रक्रिया है। लेकिन ROM चिप्स के फायदे कमियों से आगे निकल जाते हैं। एक बार टेम्प्लेट पूरा हो जाने के बाद, वास्तविक चिप्स की कीमत कुछ सेंट जितनी कम हो सकती है। वे बहुत कम शक्ति का उपयोग करते हैं, अत्यंत विश्वसनीय होते हैं और अधिकांश छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के मामले में, डिवाइस को नियंत्रित करने के लिए सभी आवश्यक प्रोग्रामिंग होते हैं। सिंगिंग फिश टॉय में छोटी चिप एक बेहतरीन उदाहरण है. आपके नाखूनों के आकार के बारे में इस चिप में ROM में 30-सेकंड की गीत क्लिप और संगीत को मोटरों को सिंक्रनाइज़ करने के लिए नियंत्रण कोड शामिल हैं ।

पूरी तरह से खरोंच से ROM चिप्स बनाना समय लेने वाला और कम मात्रा में बहुत महंगा है। इस कारण से, मुख्य रूप से, डेवलपर्स ने एक प्रकार का ROM बनाया, जिसे प्रोग्रामेबल रीड-ओनली मेमोरी (PROM) के रूप में जाना जाता है । ब्लैंक प्रोम चिप्स सस्ते में खरीदे जा सकते हैं और प्रोग्रामर नामक एक विशेष उपकरण के साथ किसी के द्वारा कोडित किया जा सकता है ।

PROM चिप्स (चित्र 2) में सामान्य ROM की तरह ही स्तंभों और पंक्तियों का एक ग्रिड होता है। अंतर यह है कि PROM चिप में कॉलम और रो के हर चौराहे पर उन्हें जोड़ने वाला फ्यूज होता है। एक कॉलम के माध्यम से भेजा गया चार्ज एक सेल में फ्यूज के माध्यम से एक ग्राउंडेड पंक्ति में 1 के मान को इंगित करेगा। चूंकि सभी कोशिकाओं में फ्यूज होता है, इसलिए PROM चिप की प्रारंभिक ( रिक्त ) स्थिति सभी 1s होती है। सेल के मान को 0 में बदलने के लिए, आप एक प्रोग्रामर का उपयोग सेल को एक विशिष्ट मात्रा में करंट भेजने के लिए करते हैं। उच्च वोल्टेज फ्यूज को जलाकर कॉलम और पंक्ति के बीच के कनेक्शन को तोड़ देता है । इस प्रक्रिया को प्रोम को जलाने के रूप में जाना जाता है ।

PROMs को केवल एक बार प्रोग्राम किया जा सकता है। वे रोम की तुलना में अधिक नाजुक होते हैं। स्थैतिक बिजली का एक झटका आसानी से PROM में फ़्यूज़ को जलाने का कारण बन सकता है, आवश्यक बिट्स को 1 से 0 में बदल देता है। लेकिन रिक्त PROM सस्ते होते हैं और महंगी ROM निर्माण प्रक्रिया को करने से पहले ROM के लिए डेटा को प्रोटोटाइप करने के लिए बहुत अच्छे होते हैं।

रोम और प्रोम के साथ काम करना एक बेकार व्यवसाय हो सकता है। भले ही वे प्रति चिप सस्ते हों, लेकिन समय के साथ लागत बढ़ सकती है। इरेज़ेबल प्रोग्रामेबल रीड-ओनली मेमोरी (EPROM) इस समस्या का समाधान करती है। EPROM चिप्स को कई बार फिर से लिखा जा सकता है। EPROM को मिटाने के लिए एक विशेष उपकरण की आवश्यकता होती है जो पराबैंगनी (UV) प्रकाश की एक निश्चित आवृत्ति का उत्सर्जन करता है । EPROM को EPROM प्रोग्रामर का उपयोग करके कॉन्फ़िगर किया गया है जो उपयोग किए गए EPROM के प्रकार के आधार पर निर्दिष्ट स्तरों पर वोल्टेज प्रदान करता है।

एक बार फिर हमारे पास कॉलम और रो का ग्रिड है। एक EPROM में, प्रत्येक चौराहे पर सेल में दो ट्रांजिस्टर होते हैं। दो ट्रांजिस्टर एक पतली ऑक्साइड परत द्वारा एक दूसरे से अलग होते हैं। एक ट्रांजिस्टर को फ्लोटिंग गेट और दूसरे को कंट्रोल गेट के रूप में जाना जाता है । फ्लोटिंग गेट की पंक्ति ( वर्डलाइन ) का एकमात्र लिंक कंट्रोल गेट के माध्यम से होता है। जब तक यह लिंक मौजूद है, सेल का मान 1 है। मान को 0 में बदलने के लिए फाउलर-नोर्डहाइम टनलिंग नामक एक जिज्ञासु प्रक्रिया की आवश्यकता होती है । टनलिंग का उपयोग फ्लोटिंग गेट में इलेक्ट्रॉनों के स्थान को बदलने के लिए किया जाता है । फ्लोटिंग गेट पर आमतौर पर 10 से 13 वोल्ट का विद्युत आवेश लगाया जाता है। चार्ज कॉलम से आता है (बिटलाइन ), फ्लोटिंग गेट में प्रवेश करती है और जमीन पर गिरती है।

यह चार्ज फ्लोटिंग-गेट ट्रांजिस्टर को इलेक्ट्रॉन गन की तरह काम करने का कारण बनता है । उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को पतली ऑक्साइड परत के दूसरी तरफ धकेल दिया जाता है और इसे एक नकारात्मक चार्ज दिया जाता है। ये ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन कंट्रोल गेट और फ्लोटिंग गेट के बीच एक अवरोध के रूप में कार्य करते हैं। सेल सेंसर नामक एक उपकरण फ्लोटिंग गेट से गुजरने वाले चार्ज के स्तर की निगरानी करता है। यदि गेट के माध्यम से प्रवाह चार्ज के 50 प्रतिशत से अधिक है, तो इसका मान 1 है। जब चार्ज 50-प्रतिशत सीमा से नीचे चला जाता है, तो मान 0 में बदल जाता है। एक खाली EPROM में सभी गेट पूरी तरह से होते हैं। खोलें, प्रत्येक सेल को 1 का मान दें।

चित्र तीन

EPROM को फिर से लिखने के लिए, आपको पहले इसे मिटाना होगा। इसे मिटाने के लिए, आपको फ्लोटिंग गेट को अवरुद्ध करने वाले नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों के माध्यम से तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा का स्तर प्रदान करना होगा। एक मानक EPROM में, यह 253.7 की आवृत्ति पर UV प्रकाश के साथ सर्वोत्तम रूप से पूरा किया जाता है। क्योंकि यह विशेष आवृत्ति अधिकांश प्लास्टिक या ग्लास में प्रवेश नहीं करेगी, प्रत्येक EPROM चिप के ऊपर एक क्वार्ट्ज विंडो होती है। EPROM ठीक से काम करने के लिए, एक या दो इंच के भीतर, इरेज़र के प्रकाश स्रोत के बहुत करीब होना चाहिए।

एक EPROM इरेज़र चयनात्मक नहीं है, यह पूरे EPROM को मिटा देगा। EPROM को उस डिवाइस से हटा दिया जाना चाहिए जिसमें वह है और कई मिनटों के लिए EPROM इरेज़र के UV लाइट के नीचे रखा गया है। एक EPROM जो बहुत लंबे समय के नीचे छोड़ दिया जाता है वह अधिक मिटाया जा सकता है । ऐसे मामले में, EPROM के फ्लोटिंग गेट्स को इस बिंदु तक चार्ज किया जाता है कि वे इलेक्ट्रॉनों को बिल्कुल भी धारण करने में असमर्थ होते हैं।

हालांकि EPROMs पुन: प्रयोज्यता के मामले में PROMs से एक बड़ा कदम हैं, फिर भी उन्हें हर बार परिवर्तन आवश्यक होने पर उन्हें हटाने और पुनर्स्थापित करने के लिए समर्पित उपकरण और एक श्रम-गहन प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। साथ ही, किसी EPROM में क्रमिक रूप से परिवर्तन नहीं किए जा सकते हैं; पूरी चिप को मिटा देना चाहिए। इलैक्ट्रिकली इरेज़ेबल प्रोग्रामेबल रीड-ओनली मेमोरी (ईईपीरोम) चिप्स ईपीरोम की सबसे बड़ी कमियों को दूर करते हैं।

ईईपीरोम में:

यूवी प्रकाश का उपयोग करने के बजाय, आप प्रत्येक सेल में विद्युत क्षेत्र के स्थानीयकृत अनुप्रयोग के साथ ईईपीरोम की कोशिकाओं में इलेक्ट्रॉनों को सामान्य में वापस कर सकते हैं । यह EEPROM की लक्षित कोशिकाओं को मिटा देता है, जिसे फिर से लिखा जा सकता है। EEPROMs को एक बार में 1 बाइट बदला जाता है, जो उन्हें बहुमुखी लेकिन धीमा बनाता है। वास्तव में, कई उत्पादों में उपयोग करने के लिए EEPROM चिप्स बहुत धीमे होते हैं जो चिप पर संग्रहीत डेटा में त्वरित परिवर्तन करते हैं।

निर्माताओं ने फ्लैश मेमोरी के साथ इस सीमा का जवाब दिया , एक प्रकार का ईईपीरोम जो पूरे चिप पर विद्युत क्षेत्र को लागू करके या ब्लॉक नामक चिप के पूर्व निर्धारित वर्गों को मिटाने के लिए इन-सर्किट वायरिंग का उपयोग करता है । फ्लैश मेमोरी पारंपरिक ईईपीरोम की तुलना में बहुत तेजी से काम करती है क्योंकि यह डेटा को एक बार में 1 बाइट के बजाय टुकड़ों में लिखती है, आमतौर पर आकार में 512 बाइट्स। इस प्रकार के ROM और इसके अनुप्रयोगों के बारे में अधिक जानने के लिए देखें कि फ्लैश मेमोरी कैसे काम करती है।

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