第四節(jié)　只讀存儲器(ROM)

本節(jié)概述：
　　隨機訪問存儲器RAM（包括SRAM和DRAM）具有"易失性"，即電源斷開后，其中保存的信息被丟失。只讀存儲器ROM最重要的特征是"非易失性"，即，在電源斷開后，其中保存的信息不會丟失。 
　　對于RAM來說，即使電源只是瞬間斷開，其中的信息（代碼、數(shù)據(jù)）也會全部丟失，因此，計算機每次啟動時，需要重新裝入程序。但RAM可讀可寫、容量大、速度快，使其廣泛作為微機的主存。在微機中，除了主存RAM外，還必須使用部分非易失性ROM，用于存放微機的"開工程序"BIOS，在微機關(guān)電時不會丟失，在微機上電時，不需裝入即可直接執(zhí)行。 
　　只讀存儲器ROM的第二個特征是"只讀性"，即，在一般情況下只能讀出其數(shù)據(jù)，不能重寫或改寫其數(shù)據(jù)。若需寫入數(shù)據(jù)，需采用規(guī)定的特殊方法。在某些應(yīng)用中，要求存儲器具有只讀性，比如，在工業(yè)設(shè)備控制中，控制程序不希望被有意/無意的改寫或刪除，不希望在現(xiàn)場干擾信號的作用下發(fā)生變化。 
　　某些只讀存儲器，采用規(guī)定的特殊方法可以重寫或改寫，根據(jù)是否允許重寫或改寫，以及重寫或改寫的方法，ROM可分為以下幾種： 
　?、?nbsp;掩膜型ROM，簡稱ROM。其中的信息是在芯片制造時由廠家寫入的，用戶對這類芯片無法進行任何修改。 
　?、?nbsp;可編程只讀存儲器PROM。這種芯片出廠時，里面未寫任何信息，用戶采用一定的設(shè)備（"寫入器"），可寫入自己的數(shù)據(jù)，但只能寫入一次，以后不能再修改。 
　?、?nbsp;可擦除可編程只讀存儲器EPROM。這種芯片出廠時，里面未寫任何信息，用戶采用一定的設(shè)備（"寫入器"或稱"編程器"），可寫入自己的數(shù)據(jù)，并且可以一定的方法（"紫外線照射"）擦除已寫入的數(shù)據(jù)，再寫入新的數(shù)據(jù)。 
　?、?可用電擦除的可編程只讀存儲器EEPROM。加上一定時序的電壓信號可擦除已寫入的數(shù)據(jù)。 
　　常見的可編程ROM：

§5.4.１ 掩膜ROM

掩膜ROM中的信息是在芯片制造時由廠家寫入的。 
　　 1、 二極管ROM 
　　　　 以4×4（4個單元，每單元4位信息）位二極管ROM為例。設(shè)其4個單元的地址為00、01、10、11，需兩根地址線A1、A0；4個單元中需存放的信息分別為1001、1010、0101和0101。則制造廠按如圖方式制造該芯片： 　

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、 雙極型ROM 
　　　　雙極型ROM以晶體三極管作為基本存儲電路。 
　　　　　以256×4雙極型ROM（N825226T）為例，其1024個基本存儲電路排列為32×32矩陣。8根地址線（A7～A0）分為行地址A4～A0和列地址A7～A5。 
　　　　行地址譯碼后選中一行，使該行的晶體管基極b為高電平，導通，輸出0。存儲矩陣一行中的32個晶體管被分為4組，每組8位。列地址A7～A5譯碼后選擇8位中的一位，共有4位被選中輸出。
　　　　　　　 
　　　3、MOS型ROM 
　　　　 MOS型ROM以MOS晶體管作為基本存儲電路。 
　　　　 以1024×1位的MOS ROM為例，其1024個基本存儲電路排列為32×32矩陣。10根地址線（210=1024）分為行地址A4～A0和列地址A9～A5。每次選中一個單元。被選中的單元g=1，導通，輸出0。
　　　　　　

二、 EPROM 
　　 1、 基本存儲電路 
　　　　　　　　 
　　　2、 EPROM舉例 Intel2764（8Kb×8）外形及引腳：

A12～A0 地址輸入 D7～D0 數(shù)據(jù) CE 芯片使能 PGM 編程脈沖 Vpp 編程電壓 Vcc 工作電壓

　　　　　　　
　　　石英窗：當紫外線穿過該窗口并照射到內(nèi)部電路上時，EPROM中的信息被擦除。（①需照射的時間與光源強度、芯片型號有關(guān)，一般為5～15分鐘，過長時間的照射可能損壞芯片，太短時間不能完全擦除內(nèi)部的信息。②正常使用時，應(yīng)封閉石英窗，以免芯片內(nèi)的信息逐漸丟失。） 
　　　Intel 2764（8Kb×8）、2732（4Kb×8）、2716（2Kb×8）、27256（32Kb×8）、27128（16Kb×8）引腳對照：

EPROM引線

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結(jié)構(gòu) 
　　　　　　　　
　　　4、Intel 2764方式選擇表： 
　　　　

　　?。?） 讀方式：CPU執(zhí)行EPROM中的程序或讀取其中的數(shù)據(jù)。
　　　　　　Vcc=+5V,Vpp=+5V,CE=低,PGM=低。
　　　　　　其時序為：先向地址引腳提供地址信號，指定需讀的內(nèi)存單元地址，當?shù)刂沸盘柗€(wěn)定后，使CE有效，則指定單元的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)引腳上輸出。 
　　　　　　　
　　?。?） 備用方式（降功耗方式）：當CE=1，EPROM未被選中，處于備用方式，其芯片功耗降為讀方式的25%（有效電流從150mA降到35mA）。 
　　?。?） 擦除方式：用波長為Å2537 的紫外線對準芯片上的石英窗口照設(shè)一定時間，可以擦除芯片中的全部信息。擦除后，芯片中所有單元為1。 
　　?。?） 編程方式：在空白的EPROM中寫入數(shù)據(jù)。
　　　　　　Vcc=+5V,Vpp=+25V,CE=高,PGM=5V正脈沖.
　　　　　　其時序為：先向存儲器提供地址信號，指定需編程的內(nèi)存單元，再向存儲器提供數(shù)據(jù)信號，當?shù)刂沸盘柡蛿?shù)據(jù)信號均穩(wěn)定后，在PGM引腳加上5V正脈沖，則數(shù)據(jù)被寫入指定的單元。 
　　?。?） 快速編程方式（Intel編程方法） 
　　　　　　普通編程方式的寫入速度較慢，Intel開發(fā)了一種快速編程算法。
　　　　　　　
　　?。?）校驗方式：與編程方式配合使用，在寫入數(shù)據(jù)后將其讀出，以檢查寫入的信息是否正確。 
　　　　　　　　　　 Vcc=+5V,Vpp=+25V,CE=低,PGM=低　　
　　　　　　　　　校驗時使用編程時的地址，在編程完成后，使OE為低（編程時OE為高），則讀出編程單元的內(nèi)容。 
　　　　　　　　
　　　EPROM的編程和校驗一般由"編程器"(或稱"寫入器")完成，編程器與微機相連，在編程軟件的控制下，產(chǎn)生編程方式和校驗方式的時序信號，使數(shù)據(jù)寫入EPROM。由于寫入后數(shù)據(jù)不會丟失，因此，EPROM的寫入過程又稱為"固化"，如果寫入的內(nèi)容是程序，該程序又稱為"固件（firmware）",與軟件（software）和硬件（hardware）相對應(yīng)。 
　　　（7） 編程禁止 可以將幾片2764并聯(lián)，同時編程，這樣幾片寫入相同的信息。若某一芯片的某一單元要寫入不同信息，則將其CE接高電平，此時該芯片處于編程禁止方式。 
　　?。?） Intel標識符 給2764芯片加一定時序的信號，可以讀出該芯片的制造商代碼和器件代碼。

 E2PROM
　　 可用電擦除的、可編程只讀存儲器EEPROM或E2PROM。加上一定時序的電壓信號可擦除已寫入的數(shù)據(jù)。 
　　 1． 基本存儲單元 與EPROM類似。
　　 2． Intel 2864 
　　　　　　　

四、 ROM應(yīng)用舉例 
　　?。?） EPROM常用于固化微機BIOS（因其在ROM中，又稱ROM BIOS）、工控軟件、字符點陣。 
　　　　　　打印機、顯示器中的字符都由點陣組成，如ASCII字符用7×5、7×9點陣，漢字用24×24、32×32點陣。這些點陣數(shù)據(jù)放在ROM中，稱為"字符庫"（漢字庫），或稱"字模"。 
　　　　　　例如，字符A的7×9點陣數(shù)據(jù)為：E1、D7、B7、77、77、77、B7、D7、E1。 
　　　
　　?。?）E2PROM
　　　　　 常用于固化微機BIOS和工控中的被控對象參數(shù)（如溫度、壓力等）。當用于固化微機BIOS時，利用其電可改寫的特點，可以方便地升級（update）BIOS。這樣，既保持了BIOS的非易失性和只讀性，又方便了改寫（改寫需要一定的信號時序條件，因此仍具有只讀性）。對于工控中被控對象的參數(shù)，一般也有非易失性、只讀性、可改寫的要求。 
　　　 　　EPROM、E2PROM的讀取時間較長，從其中讀取參數(shù)或執(zhí)行程序的速度較慢。 
　　　 　　2764(EPROM) 200～450ns 
　　　　　　　　　　2816( E2PROM) 200～300ns 
　　　　　　　　　　EDO RAM 60～80ns 
　　　　　　　　　　SDRAM 7～15ns 
　　　　　 在微機中，可以將ROM（EPROM或 ）中的BIOS復制到主存DRAM（EDO RAM或SDRAM）的某部分中執(zhí)行，該部分DRAM是ROM的映象或稱為影子，叫做"Shadow RAM（影子內(nèi)存）"。