ایرن‏آن

حافظه فقط خواندني (ROM (Read-Only Memory يكي از اجزاي اصلي تشكيل دهنده كامپيوتر است
فقط كامپيوتر از وجود ROM بهره‌مند نيست. بلكه در بسياري از دستگاه‌هاي ديجيتالي اطراف ما از ROM استفاده مي‌شود.ROM داراي پنج نوع اصلي است:

• ROM
• PROM
• EPROM
• EEPROM
• Flash Memory

هر كدام از اين حافظه‌ها توانايي‌هاي متفاوتي دارند ولي خاصيت مشترك تمام آن‌ها اين است كه اطلاعات آن‌ها با خاموش و روشن شدن كامپيوتر از بين نمي‌رود. اطلاعات اين حافظه‌ها در حالت عادي غير قابل تغيير است و براي تغيير آن نياز به عمليات خاصي است.

ROM:

اگر از كاركرد RAM اطلاع داشته باشيد ،[RAM چطور كار مي‌كند؟] مي‌دانيد كه RAM براي ذخيره اطلاعات از جدولي كه هر سطر و ستون آن شماره خاصي دارد و آدرس هر بيت شماره و سطر ستون است، استفاده مي‌كند. و RAM در هر بيت يك خازن دارد كه خالي بودن آن صفر و پر بودنش يك طلقي مي‌شود و از ترانزيستور براي پر و خالي كردن خازن استفاده مي‌كند. ولي ROM به جاي خازن و ترانزيستور از «ديود» استفاده مي‌كند. به اين ترتيب كه اگر آن بيت داراي يك باشد سطر و ستون با ديود به هم متصل مي‌شوند و اگر صفر باشد اصلاً به هم وصل نمي‌شوند.

همان طور كه گفته شد اطلاعات ROM هنگامي كه در كارخانه ساخته مي‌شود بر روي آن قرار مي‌گيرد. ديود جريان را در يك جهت هدايت مي‌كند و داراي يك محدوديت براي عبور جريان است. در پردازشگر و حافظه‌ها اين ولتاژ 0.6 ولت است. به اين ترتيب هر جرياني كه بالا تر از اين حد باشد به سطر و ستون مربوط مي‌رود و يك بيتِ «يك» محسوب مي‌شود. اگر بيت «صفر» باشد، اصلاً در آن بيت ديودي وجود نخواهد داشت و جريان از آن نقطه عبور نمي‌كند. همين عدم عبور جريان باعث مي‌شود كه آن بيت به صورت «صفر» خوانده شود.

همان‌طور كه گفته شد اطلاعات ROM در هنگام ساختن آن در داخل خود حافظه قرار داده مي‌شود و قابل تغيير نيست. اگر يك بيت از اطلاعات به صورت غلط ثبت شود بايد حافظه را عوض كرد. به همين دليل ساختن ROM كاري پر خطا است و نياز به تست دقيق هر كدام از آن‌ها دارد. ولي ارزاني آن دليل استفاده گسترده از ROM است. ROM همچنين برق بسيار كمي مصرف مي‌كند. مثال خوبي از يك ROM ساده، عروسك‌هاي موزيكال است. موزيك چند ثانيه‌اي اين عروسك‌ها در داخل يك ROM به كوچكي ناخن انگشت شماست و داراي اطلاعات ملودي‌هايي است كه بايد از بلندگو پخش شود.

PROM:

ساختن ROM در تعداد كم وقت‌گير و گران است. به همين دليل ROMهايي به نام PROM (Programmable Read-Only Memory) ساخته مي‌شود كه قابل اطلاعات دهي توسط خود كاربر است. اين كار با استفاده از وسيله اي به نام Programmer انجام مي‌شود. توجه داشته باشيد كه بعد از مقدار دهي به بيت‌هاي PROM ديگر نمي‌توان آن را تغيير داد.

ساختار PROM مانند ROM است. با اين تفاوت كه در هر بيت ( سطر-ستون) يك فيوز وجود دارد. وقتي كه PROM خالي است تمام بيت‌ها « يك» است. هنگام نوشتن اطلاعات Programmer با فرستادن ولتاژ معيني فيوز‌هاي مربوط به بيت «صفر» را مي‌سوزاند و باقي فيوز‌ها را سالم نگه مي‌دارد. PROM به شدت به الكتريسيته ساكن حساس است و قرار گرفتن آن در محيطي كه داراي بار الكتريكي ساكن است باعث سوختن فيوز‌ها مي‌شود.

EPROM:

اينكه فقط مي‌توان يك اطلاعات را روي ROM و PROM ذخيره كرد كمي كار را مشكل مي‌سازد.(EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory اين مشكل را حل كرده است. اين نوع ROM را مي‌توان بارها پر و خالي كرد. اين كار نيازمند وسيله مخصوصي است كه فركانس معيني از نور فرا بنفش را از خود گسيل مي‌كند.

همانند همه ROM ها ، EPROM هم از همان روش سطر و ستون استفاده مي‌كند. مانند يك ماتريس.در EPROM هر خانه حافظه داراي دو ترانزيستور است كه توسط يك لايه اكسيد از هم جدا شده‌اند. يكي از اين ترانزيستورها Floating Gate (درگاه شناور) نام دارد و ديگري Control Gate (درگاه كنترل) نام دارد. Floating gate توسط Control gate به هر سطر مرتبط است. وقتي اين ارتباط وجود دارد مقدار «يك» است. براي صفر كردن مقدار به روشي به نام Tunneling نياز داريم. اين روش براي جابجا كردن الكترون‌هاي درون Floating Gate كاربرد دارد. جرياني به بزرگي 10 يا 13 ولت از ستون رد مي‌شود و به اين درگاه مي‌رود. وسيله‌اي به نام Cell Sensor جريان عبوري از Floating Gate را اندازه گيري مي‌كند. اگر اين مقدار بيشتر از 50 درصد جريان ورودي به سطر باشد آن بيت «يك» محسوب مي‌شود. اگر اين مقدار كمتر از 50 درصد باشد مقدار بيت صفر مي‌گردد. براي خالي كردن اطلاعات EPROM نياز به انرژي بالايي داريم كه الكترون‌هاي بين دو ترانزيستور را به حركت در بيارد و آن‌ها را تخليه كند. معمولاً اين كار توسط نور فرابنفش با فركانس 253.7 هرتز انجام مي‌شود.

چون اين فركانس فرابنفش توانايي نفوذ به داخل پلاستيك و شيشه را ندارد اين نوع حافظه داراي صفحه‌اي از جنس كوارتز است. وقتي EPROM را پاك مي‌كنيم تمام اطلاعات آن پاك مي‌شود. اگر صفحه كوارتز آن بيش از حد در معرض نور فرابنفش قرار گيرد، صفحه اكسيد توانايي ذخيره الكترون را از دست مي‌دهد.

EEPROM و Flash Memory:

تمام دردسر‌هايي كه براي تغيير اطلاعات در EPROM انجام داده مي‌شود با استفاده از اين نوع ROM از بين رفته است. چون براي پاك كردن اطلاعات نياز به جدا كردن حافظه و قرار دادن آن زير دستگاه‌هاي مخصوص نداريم و مي‌توان بيت‌هايي را كه براي پاك كردن نياز داريم را مشخص كنيم و ديگر نيازي به پاك كردن تمام بيت‌ها نداريم.

براي پاك كردن هر بيت ديگر نيازي به نور فرابنفش نيست و با ايجاد يك ميدان الكتريكي مي‌توان الكترون‌ها را از ترانزيستور‌ها جدا كرد.

همچنين مي‌توان پاك كردن را بيت به بيت انجام داد. اين كار با سرعت كمي انجام مي‌شود.

به همين دليل نوعي از اين حافظه كه Flash Memory نام دارد ساخته شد. اين نوع حافظه اطلاعات را در ابعاد 512بيت پاك مي‌كند.

نويسنده:رشيد عسگري