Затінювання rom

Мікросхеми ROM дуже "повільні": час доступу рівний 150 нс при часі доступу запам’ятовуючого пристрою DRAM 60 нс або менше. Тому в багатьох системах ROM затінюється, тобто її вміст копіюється в мікросхеми динамічної оперативної пам'яті при запуску, щоб скоротити час доступу в процесі функціонування. Процедура затінювання копіює вміст ROM в оперативну пам'ять, привласнюючи їй адреси, що спочатку використалися для ROM, яка потім фактично відключається. Це підвищує швидкодію системи пам'яті. Втім, в більшості випадків достатньо затінити тільки базову систему вводу-виводу на системній платі і, можливо, на відеоплаті.

Затінювання ефективне головним чином в 16-розрядних операційних системах типа DOS або Windows 3.x. Якщо комп'ютер працює під управлінням 32-розрядної операційної системи типа Windows 9x або Windows NT/2000, то затінювання фактично даремне, тому що ці операційні системи не використовують 16-розрядний код з ROM. Замість нього вони завантажують 32-розрядні драйвери в оперативну пам'ять, замінюючи ними 16-розрядний код базової системи вводу-виводу, який, таким чином, використовується тільки протягом запуску системи. Засіб управління затінюванням знаходиться в програмі Setup BIOS.

Існує чотири різні типи мікросхем пам'яті ROM.

• ROM (Read Only Memory).

• PROM (Programmable ROM) — програмована ROM.

• EPROM (Erasable PROM) — стираєма програмована ROM.

• EEPROM (Electrically Erasable PROM) — електронно-стираєма програмована ROM, також звана Flash ROM.

Незалежно від типа ROM, дані в ній зберігаються до тих пір, поки не будуть стерті навмисно.

У табл. 5.1 приведені ідентифікаційні номери, звичайно використовувані для маркіровки мікросхем пам'яті ROM кожного типу.

Таблиця 5.1. Ідентифікаційні номери мікросхем пам'яті ROM

Тип	Ідентифікаційний номер	Інші ознаки
ROM	Більше не використовується
PROM	27nnnn
EPROM	27nnnn	Кварцове віконце
EEPROM	28хххх або 29хххх

Пропалювана при виготовленні пам'ять ROM

Спочатку в більшості мікросхем ROM вже на етапі виготовлення були пропалені "О" і "1", тобто таку пам'ять ROM можна представити у вигляді матриці, в якій вже при виготовленні в потрібних місцях записуються нулі і одиниці. Матриця є кремнієвим кристалом (мікросхема). Такі мікросхеми називаються пропалюваними при виготовленні, тому що дані записуються в маску, з якою способом фотолітографії виготовляється матриця. Подібний виробничий процес економічно виправдовує себе при виготовленні сотень тисяч мікросхем з однаковою інформацією. Якщо необхідно змінити хоча б один-єдиний біт, доведеться переробити маску, а це обійдеться недешево. Тому такий тип пам'яті ROM не використовується.

Пам'ять PROM

У пам'ять PROM після виготовлення можна записати будь-які дані. Вона була розроблена в кінці 70-х років компанією Texas Instruments і мала ємність від 1 Кбайт (8 Кбіт) до 2 Мбайт (16 Мбіт) або більше. Ці мікросхеми можуть бути ідентифіковані по номерах виду 27nnnn в маркіровці, де 27 указує PROM типа TI, а nnnn — ємність кристала (мікросхеми) в кілобітах. Наприклад, в більшості персональних комп'ютерів з PROM використовувалися мікросхеми 27512 або 271000, які мали ємність 512 Кбіт (64 Кбайт) або 1 Мбіт (128 Кбайт).

Мається на увазі, що ці мікросхеми після виготовлення не містять ніякої інформації, насправді при виготовленні вони прописуються двійковими одиницями. Іншими словами, мікросхема PROM ємністю 1 Мбіт містить 1 млн. одиниць (фактично 1 048 576). При програмуванні такої "порожньої" PROM в неї записуються нулі. Цей процес звичайно виконується за допомогою спеціального програмуючого пристрою.

Процес програмування часто називається пропалюванням. Кожну "1" можна представити як непошкоджений плавкий запобіжник. Більшість таких мікросхем працює при напрузі 5 В, але при програмуванні PROM подається вища напруга (звично 12 В) за різними адресами в межах адресного простору, відведеного для мікросхеми. Ця вища напруга фактично записує "0", спалюючи плавкі запобіжники в тих місцях, де необхідно перетворити 1 в 0. Хоча можна перетворити 1 в 0, цей процес незворотній, тобто не можна перетворити 0 в 1. Програмуючий пристрій досліджує програму, яку необхідно записати в мікросхему, і потім вибірково змінює в мікросхемі 1 на 0 тільки там, де це необхідно. Тому мікросхеми PROM часто називаються мікросхемами ОТР (One Time Programmable — програмовані один раз). Вони можуть бути запрограмовані тільки один раз. Більшість мікросхем PROM вартує зовсім недорого, приблизно 3 долари. Тому при заміні програми в PROM стара мікросхема викидається, а нова пропалюється відповідно до нових даних.

Процес програмування PROM займає від декількох секунд до декількох хвилин, залежно від місткості мікросхеми і вживаного алгоритму.

Необхідно відзначити, що для зміни BIOS в сучасних комп'ютерах подібні пристрої не застосовуються. У них використовуються мікросхеми Flash ROM.

Пам'ять EPROM

Це різновид пам'яті PROM, який у свій час був вельми популярний. Дані в пам'яті EPROM можна стирати. Мікросхему EPROM чітко видно через кварцове віконце, розташоване прямо над кристалом. Фактично крізь вікно ви можете бачити кристал! Мікросхеми EPROM мають той же номер 27nnnn, що і стандартні PROM, причому вони функціонально і фізично ідентичні, якби не прозоре кварцове вікно над матрицею.

Вікно пропускає ультрафіолетове проміння. Інтенсивне ультрафіолетове опромінювання стирає інформацію на матриці (мікросхемі) EPROM. Вікно зроблене з кристала кварцу, тому що звичне скло не пропускає ультрафіолетового проміння. Кварцове вікно підвищує вартість мікросхеми EPROM. Таке підвищення буде невиправданим, якщо інформацію не потрібно стирати.

Ультрафіолетове проміння стирає інформацію на мікросхемі, викликаючи хімічну реакцію, яка як би відновлює (спаює) плавкі запобіжники. Так, будь-який двійковий 0 в мікросхемі стає двійковою 1. Для цього вимагається, щоб довжина хвилі ультрафіолетового проміння була рівна приблизно 2,537 ангстрема, а їх інтенсивність — досить високо. (12 000 мВт/см²). Джерело повинне розташовуватися в безпосередній близькості — не далі 2-3 см (приблизно 1 дюйм), а час експозиції складати від 5 до 15 хв. Пристрій стирання EPROM містить джерело ультрафіолетового проміння (звично це ультрафіолетова лампа розжарювання), розташова над висувною скринькою, в якому розміщуються стирані мікросхеми.

Кварцове вікно на мікросхемі EPROM звичайно заклеюється липкою стрічкою, щоб попередити випадкове проникнення ультрафіолетового проміння. Вони входять до складу сонячного світла і, звичайно, присутні навіть в звичному кімнатному освітленні.

Пам'ять EEPROM, або Flash ROM

Це новіший тип пам'яті ROM — електронно-стираєма програмована постійна пам'ять. Дані мікросхеми також називаються Flash ROM, і їх можна перепрограмувати, не знімаючи з плати, на яку вони встановлені, без спеціального устаткування. Використовуючи Flash ROM, можна стирати і перепрограмувати ROM безпосередньо на системній платі, не видаляючи мікросхему з системи і навіть не відкриваючи системного блоку! Для того, хто перепрограмовує не потрібен пристрій стирання ультрафіолетовим опромінюванням або який-небудь інший програмуючий пристрій.

Flash ROM можна взнати по номеру 28хххх або 29хххх і відсутності вікна в мікросхемі. За наявності Flash ROM на системній платі можна легко модернізувати ROM, не міняючи мікросхеми. В більшості випадків достатньо завантажити модифіковану програму, одержану з Web-серверу виробника системної плати, а потім запустити програму модифікації.

Рекомендується періодично відвідувати Web-сервер виробника системної плати, щоб стежити за модифікаціями базової системи вводу-виводу для вашого комп'ютера. Модифікована базова система вводу-виводу може містити помилки або забезпечувати підтримку нових пристроїв, яких первинно не було у вашій системі. Наприклад, іноді необхідно модифікувати базову систему вводу-виводу, щоб підтримати завантаження з дисковода LS-120 (дискета ємністю 120 Мбайт).