24.3 ROM, PROM a další

Občas je zapotřebí mít paměť, která udržuje nějaká pevně daná data. Může to být tabulka konstant, může to být i nějaký napevno zadaný program. Takové paměti se říká ROM, z anglického Read Only Memory, neboli paměť pouze pro čtení.

Úplně nejjednodušší paměť ROM dostanete, když v tom výše uvedeném schématu nahradíte klopné obvody, které si pamatují data, prostými propojkami, buď na log. 1, nebo na log. 0. Zbytek, tedy adresový dekodér a budiče výstupu, zůstane stejný. Signál pro zápis a datové vstupy ale budou zbytečné.

Logická otázka je: Jak se tam ta data zapíšou? Ne, vážně: kde se tam vezmou ty propojky? Odpověď zní: Udělá je tam výrobce při výrobě. Pokud si takový obvod chcete objednat, musíte dát výrobci data, jaká tam má nahrát. Samozřejmě se s tím výrobce nebude mazat, když po něm budete chtít dva obvody. Ale pokud jich budete chtít desetitisícové série, jistě se dohodnete.

Proto se paměti ROM moc neprodávaly – každý chtěl jiná data atd. Snad jediná výjimka byly paměti ROM, které obsahovaly ASCII znaky v matici 5 × 7, a používaly se v alfanumerických displejích.

Později výrobci nabídli paměti, které nazývali PROM – Programmable ROM. Ty obsahovaly jemné drátové propojky, které bylo možné určitým postupem a za použití vyššího napětí (většinou 12 voltů) přepálit, a tím naprogramovat jejich obsah. Jednou naprogramovaná paměť PROM už tedy nešla smazat a přeprogramovat znovu. (Funkce je tedy obdobná, jako u zapisovatelných CD a někdy se označuje jako paměť WORM – Write Once, Read Many.)

301-1.png

Paměť PROM byla velmi populární nejen pro ukládání řídicích programů, ale i pro vytváření logických kombinačních obvodů. Nevěříte? Sledujte!

Velmi populární paměť PROM měla označení 74188 a byla organizovaná jako 32 × 8 (32 byte). Má pět adresových vstupů a osm adresových výstupů. Představte si, že jste potřebovali navrhnout složitější logickou funkci. Buď jste mohli kombinovat hradla, anebo – v případě, že kombinační obvod využíval max. 5 vstupů a max. 8 výstupů – jste vzali tuto paměť, a prostě jste všechny možné kombinace do takové paměti zapsali, „vypálili“, a pak jste ji použili jako náhradu klidně desítky hradel.

Tato technika se používala až do doby, než přišly specializované obvody – programovatelná logická pole. Ty umí o něco sofistikovanější operace, můžete je i přeprogramovat (typ GAL), a postupně přišly velmi komplikované obvody typu CPLD a FPGA – v nich můžete vytvořit velmi složité obvody, doslova celé systémy na čipu (SoC – System on a Chip).

PROM tedy koupíte prázdnou a naprogramujete si ji sami. Bohužel jen jednou. Jakmile je naprogramovaná, už s ní nehnete, protože jednou přepálenou propojku už nescelíte. Tuto nevýhodu odstranily až paměti EPROM (Erasable PROM), což jsou paměti, které bylo možno nejen naprogramovat, jako PROM, ale poté i smazat pomocí ultrafialového záření a naprogramovat znovu. K tomu, aby bylo možné tyto paměti mazat, byly vybaveny skleněným okénkem nad čipem.

302-1.jpeg

Po pamětech EPROM přišly EEPROM, tedy „Electrically Erasable PROM“. Technicky obdoba EPROM, ale obsah nebylo nutné mazat ultrafialovým světlem. Pomocí speciální sekvence se nastaví, jaká oblast má být smazána, a obsah se smaže přímo za chodu zařízení, není potřeba paměti vyjímat a mazat pod UV lampou.

Další generaci po EEPROM známe jako FLASH. Technologie FLASH dále vylepšuje EEPROM – jsou rychlejší, mají menší spotřebu, vyšší kapacitu, ale nevýhodou je, že po určitém počtu zápisů, řádově nižším než u EEPROM, ztrácí svou funkci. Navíc nelze zapisovat úplně libovolně; při zápisu je vždy smazán celistvý blok paměti.

Nevýhodou mazatelných PROM (EPROM, EEPROM, FLASH) je i to, že časem zapomínají. Ten čas se měří sice na roky a desítky let, ale i tak – když dnes dostanete do ruky třeba starý počítač z 80. let minulého století, ve kterém byly použity méně kvalitní paměti EPROM, může se stát, že jejich obsah už bude poškozený. Za nějaký čas to čeká i dnešní FLASH.