ELEMANIA
Digitale - Memorie a sola lettura (ROM)
Definizione generale

Le memorie a sola lettura (ROM=Read Only Memory) sono memorie permanenti (non volatili, cioè non perdono il contenuto in assenza di corrente) in cui i dati possono essere scritti una sola volta (in fase di realizzazione della memoria), dopodiché è possibile effettuare solo operazioni di lettura in memoria.

In realtà il nome è leggermente fuorviante e a rigori, nella sua accezione più pura, si dovrebbe usare solo nel caso delle ROM a maschera, le uniche per cui non sia veramente possibile nessuna modifica dei dati scritti. In realtà, come vedremo fra breve, molte ROM possono in effetti essere cancellate e riscritte. Dunque il termine ROM si usa con riferimento a memorie permanenti in cui l'operazione comune è quella di lettura, mentre la scrittura, nei casi in cui è possibile, richiede tempi maggiori o procedure più complesse rispetto alla semplice lettura.

Le memorie ROM servono per memorizzare in maniera permanente dati e programmi che non devono essere modificati (o che devono essere modificati raramente). Un esempio tipico di uso di memorie ROM è per conservare il Bios di un computer, cioè il nucleo del sistema operativo che si occupa del caricamento in memoria di tutti gli altri programmi.

ROM a maschera (mask ROM)

Nelle ROM a maschera (mask ROM) i dati vengono fisicamente scritti nella memoria durante la fase di fabbricazione, dopodiché non possono più essere cancellati in alcun modo. Le ROM a maschera sono utili solo per produzioni di massa (molti esemplari), in quanto devono essere progettate e realizzate ad hoc in ogni caso. Per queste ragioni oggi sono usate raramente.

La realizzazione circuitale interna di una mask ROM in linea di principio molto semplice. Come mostra l'esempio nella figura seguente (mask ROM 8x4), l'indirizzo provoca l'attivazione di una delle linee orizzontali (righe). I diodi (i piccoli componenti in figura) collegano alcune colonne con le corrispondenti linee: su tali colonne, al momento dell'attivazione della riga, compariranno in uscita dei valori 1; sulle rimanenti (non collegate) invece ci saranno dei valori 0.

Circuito interno di una Mask Rom

PROM (Programmable ROM)

Sono memorie che possono essere scritte un'unica volta (programmate) dopo la realizzazione. La scrittura avviene mediante opportune apparecchiature (programmatori di PROM) che, producendo correnti elevate, provocano la fusione di microfusibili all'interno della memoria. Ogni fusibile rappresenta un bit che viene in tale modo scritto in memoria.

Rispetto alle ROM a maschera sono più economiche e vengono usate in console per video giochi, telefoni cellulari e altri dispositivi che non necessitano di ri-scrittura dei programmi in memoria.

In figura è mostrato un programmatore di PROM:

programmatore EEPROM

EPROM (Erasable Programmable ROM)

A differenza delle PROM, le EPROM possono essere cancellate e riprogrammate. La cancellazione avviene esponendo la memoria a una forte luce ultravioletta e può essere eseguita solo per un numero limitato di volte (50-100).

Per questa ragione le EPROM sono dotate di una piccola finestra coperta di quarzo, attraverso la quale la luce ultravioletta può passare. Dopo aver eseguito la cancellazione, la finestra viene coperta con una etichetta autoadesiva per prevenire cancellazioni accidentali dei dati.

Il costo di questi integrati è generalmente contenuto (anche se occorre tenere conto del costo di un dispositivo per la programmazione e di uno per la cancellazione), ma sono generalmente più lenti rispetto a ROM e PROM.

EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)

Dette talvolta anche E2PROM, sono simili alle EPROM ma la cancellazione avviene applicando alla memoria opportune correnti e tensioni, senza bisogno di ricorrere a una sorgente di luce ultravioletta.

In queste memorie la cancellazione è selettiva (cioè non richiede di cancellare l'intera memoria) e avviene per mezzo di impulsi elettrici, dunque può essere effettuata in circuit, cioè senza smontare l'integrato dal circuito. Tuttavia l'operazione di scrittura è molto più lenta di quella di lettura (alcune centinaia di volte più lenta) e può essere ripetuta solo un numero limitato di volte (alcune decine di migliaia).

Memorie flash (flash memory)

Sono un'ulteriore evoluzione delle EEPROM in quanto consentono di cancellare e di riscrivere singole parole di memoria con tempi di scrittura e di lettura paragonabili. Non si tratta dunque a rigori di memorie a sola lettura, in quanto sono possibili entrambe le operazioni. Sono usatissime come dispositivi di memoria portatili, quali chiavette USB, schede SD etc. Un'altra caratteristica importante di queste memorie, che le differenzia dalle altre memorie primarie e le avvicina invece alle memorie secondarie di massa (es. dischi), l'organizzazione del contenuto in cartelle e file.

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