ROM 작동 방식

이 기사에서는 다양한 유형의 ROM과 각각의 작동 방식에 대해 알아봅니다. 이 기사는 다음을 포함하여 컴퓨터 메모리를 다루는 일련의 기사 중 하나입니다.

먼저 다양한 유형의 ROM을 식별해 보겠습니다.

내용물

1. ROM 유형
2. 직장에서 ROM
3. 프롬
4. 에프롬
5. EEPROM 및 플래시 메모리

다섯 가지 기본 ROM 유형이 있습니다.

각 유형에는 고유한 특성이 있으며 이 기사에서 배울 수 있지만 두 가지 공통점 이 있는 모든 유형의 메모리 입니다.

즉, 칩에서 전원을 제거해도 데이터가 손실되지 않습니다.

RAM 과 유사하게 ROM 칩(그림 1)은 열과 행의 그리드를 포함합니다. 그러나 열과 행이 교차하는 곳에서 ROM 칩은 RAM 칩과 근본적으로 다릅니다. RAM이 트랜지스터 를 사용 하여 각 교차점에서 커패시터 에 대한 액세스를 켜거나 끄는 반면 , ROM은 값이 1이면 다이오드 를 사용하여 라인을 연결합니다. 값이 0이면 라인이 전혀 연결되지 않습니다.

다이오드는 보통 한 방향으로 만 전류가 흐르도록 허용하고 알려진 특정 임계 가지고 전방에 계속되는 다이오드 그것을 전달하기 전에 필요한 전류의 양을 결정. 프로세서 및 메모리 칩과 같은 실리콘 기반 항목 에서 순방향 브레이크오버 전압은 약 0.6볼트입니다. 다이오드의 고유한 특성을 활용하여 ROM 칩은 순방향 브레이크오버보다 높은 전하를 특정 셀에 연결하기 위해 접지된 선택된 행과 함께 적절한 열로 보낼 수 있습니다. 해당 셀에 다이오드가 있는 경우 전하는 접지를 통해 전도되고 이진 시스템에서는, 셀은 "켜짐"(값 1)으로 읽힙니다. ROM의 깔끔한 부분은 셀 값이 0이면 해당 교차점에 열과 행을 연결하는 다이오드가 없다는 것입니다. 따라서 열의 요금은 행으로 전송되지 않습니다.

보시다시피, ROM 칩이 작동하는 방식은 칩이 생성될 때 완벽하고 완전한 데이터의 프로그래밍을 필요로 합니다. 표준 ROM 칩을 다시 프로그래밍하거나 다시 쓸 수 없습니다. 정확하지 않거나 데이터를 업데이트해야 하는 경우 버리고 다시 시작해야 합니다. ROM 칩에 대한 원본 템플릿을 만드는 것은 종종 시행착오로 가득 찬 힘든 과정입니다. 그러나 ROM 칩의 장점은 단점보다 큽니다. 템플릿이 완성되면 실제 칩의 비용은 개당 몇 센트에 불과합니다. 그들은 전력을 거의 사용하지 않고 매우 안정적이며 대부분의 소형 전자 장치의 경우 장치를 제어하는 ​​데 필요한 모든 프로그래밍을 포함합니다. 노래하는 물고기 장난감 의 작은 칩이 좋은 예입니다.. 손톱만한 크기의 이 칩에는 ROM의 30초 노래 클립과 모터 를 음악에 동기화하기 위한 제어 코드가 들어 있습니다 .

ROM 칩을 처음부터 완전히 만드는 것은 시간이 많이 걸리고 소량으로 매우 비쌉니다. 이러한 이유로 주로 개발자는 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리 (PROM) 로 알려진 유형의 ROM을 만들었습니다 . 빈 PROM 칩은 저렴하게 구입할 수 있으며 프로그래머 라는 특별한 도구를 사용하여 누구나 코딩할 수 있습니다 .

PROM 칩(그림 2)에는 일반 ROM과 마찬가지로 열과 행 그리드가 있습니다. 차이점은 PROM 칩의 열과 행의 모든 ​​교차점에는 이들을 연결 하는 퓨즈 가 있다는 것입니다. 열을 통해 전송된 전하는 셀의 퓨즈를 통해 1 값을 나타내는 접지된 행으로 전달됩니다. 모든 셀에 퓨즈 가 있으므로 PROM 칩 의 초기( 공백 ) 상태는 모두 1입니다. 셀 값을 0으로 변경하려면 프로그래머를 사용하여 특정 양의 전류를 셀에 보냅니다. 더 높은 전압 은 퓨즈 를 태워 열과 행 사이의 연결을 끊습니다 . 이 프로세스를 PROM 굽기라고 합니다 .

PROM은 한 번만 프로그래밍할 수 있습니다. ROM보다 취약합니다. 정전기의 충격으로 인해 PROM의 퓨즈가 쉽게 끊어져 필수 비트 가 1에서 0 으로 변경 됩니다. 그러나 비어 있는 PROM은 저렴하고 값비싼 ROM 제조 프로세스에 착수하기 전에 ROM에 대한 데이터 프로토타이핑에 적합합니다.

ROM과 PROM으로 작업하는 것은 낭비가 될 수 있습니다. 칩당 비용이 저렴하더라도 시간이 지남에 따라 비용이 추가될 수 있습니다. 지울 수 있는 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리 (EPROM)가 이 문제를 해결합니다. EPROM 칩은 여러 번 다시 쓸 수 있습니다. EPROM을 지우려면 특정 주파수의 자외선(UV) 빛 을 방출하는 특수 도구가 필요합니다 . EPROM은 사용된 EPROM 유형에 따라 지정된 레벨에서 전압을 제공하는 EPROM 프로그래머를 사용하여 구성됩니다.

다시 한 번 열과 행의 그리드가 있습니다. EPROM에서 각 교차점의 셀에는 두 개의 트랜지스터가 있습니다. 두 트랜지스터는 얇은 산화막에 의해 서로 분리되어 있습니다. 트랜지스터 중 하나는 부동 게이트 로 알려져 있고 다른 하나는 제어 게이트 로 알려져 있습니다. 행( 워드라인 )에 대한 부동 게이트의 유일한 링크 는 제어 게이트를 통하는 것입니다. 이 링크가 있는 한 셀의 값은 1입니다. 값을 0으로 변경하려면 Fowler-Nordheim 터널링 이라는 이상한 프로세스가 필요합니다 . 터널링 은 플로팅 게이트 의 전자 배치를 변경하는 데 사용됩니다 . 일반적으로 10~13볼트의 전하가 플로팅 게이트에 적용됩니다. 요금은 열(비트라인 ), 플로팅 게이트로 들어가고 접지로 배출됩니다.

이 전하는 플로팅 게이트 트랜지스터가 전자총 처럼 작동하도록 합니다. 여기된 전자는 얇은 산화물 층의 다른 면을 통과하여 갇히게 되어 음전하를 띠게 됩니다. 이 음전하를 띤 전자는 컨트롤 게이트와 플로팅 게이트 사이의 장벽 역할을 합니다. 셀 센서 라고 하는 장치 는 플로팅 게이트를 통과하는 전하의 레벨을 모니터링합니다. 게이트를 통한 흐름이 전하의 50%보다 크면 값이 1입니다. 통과하는 전하가 50% 임계값 아래로 떨어지면 값이 0으로 변경됩니다. 빈 EPROM에는 모든 게이트가 완전히 있습니다. 열면 각 셀에 1의 값이 부여됩니다.

그림 3

EPROM을 다시 쓰려면 먼저 지워야 합니다. 이를 지우려면 플로팅 게이트를 막고 있는 음의 전자를 뚫을 수 있을 만큼 강력한 에너지를 공급해야 합니다. 표준 EPROM에서 이것은 253.7의 주파수에서 UV 광으로 가장 잘 수행됩니다 . 이 특정 주파수는 대부분의 플라스틱이나 유리를 관통하지 않기 때문에 각 EPROM 칩 위에는 석영 창이 있습니다. EPROM이 제대로 작동하려면 1~2인치 이내로 지우개의 광원에 매우 가까이 있어야 합니다.

EPROM 지우개는 선택 사항이 아니며 전체 EPROM을 지웁니다. EPROM은 장치에서 제거하고 몇 분 동안 EPROM 지우개의 UV 광선 아래에 놓아야 합니다. 너무 오래 남아 있는 EPROM은 과도하게 지워질 수 있습니다 . 이러한 경우 EPROM의 플로팅 게이트는 전자를 전혀 보유할 수 없는 지점까지 충전됩니다.

EPROM은 재사용성 측면에서 PROM보다 크게 향상되었지만 변경이 필요할 때마다 제거했다가 다시 설치하려면 여전히 전용 장비와 노동 집약적인 프로세스가 필요합니다. 또한 EPROM을 점진적으로 변경할 수 없습니다. 전체 칩을 지워야 합니다. EEPROM( Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory ) 칩은 EPROM의 가장 큰 단점을 제거합니다.

EEPROM에서:

UV 광을 사용하는 대신 각 셀에 전기장 을 국부적으로 적용하여 EEPROM 셀의 전자를 정상으로 되돌릴 수 있습니다 . 이렇게 하면 EEPROM의 대상 셀이 지워지고 다시 쓸 수 있습니다. EEPROM은 한 번에 1 바이트 씩 변경 되므로 다용도로 사용되지만 느립니다. 실제로 EEPROM 칩은 칩에 저장된 데이터를 빠르게 변경하는 많은 제품에서 사용하기에는 너무 느립니다.

제조업체는 회로 내 배선 을 사용 하여 칩 전체 또는 블록 이라고 하는 칩의 미리 결정된 부분에 전기장을 인가하여 지우는 일종의 EEPROM인 플래시 메모리 로 이러한 제한에 대응했습니다 . 플래시 메모리는 한 번에 1바이트가 아닌 일반적으로 512바이트 크기의 청크로 데이터를 쓰기 때문에 기존 EEPROM보다 훨씬 빠르게 작동합니다. 이러한 유형의 ROM 및 해당 응용 프로그램에 대한 자세한 내용은 플래시 메모리 작동 방식 을 참조하십시오 .

ROM 및 기타 유형의 컴퓨터 메모리에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오!

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