Uncategorized
Bagaimana ROM Bekerja
Memori hanya baca (ROM), juga dikenal sebagai firmware, adalah sirkuit terintegrasi yang diprogram dengan data spesifik saat diproduksi. Chip ROM digunakan tidak hanya di komputer, tetapi di sebagian besar barang elektronik lainnya juga.
Pada artikel ini, Anda akan belajar tentang berbagai jenis ROM dan cara kerjanya. Mari kita mulai dengan mengidentifikasi berbagai jenis ROM.
Jenis ROM
Ada lima jenis ROM dasar:
● ROM
● PROM
● EPROM
● EEPROM
● Memori flash
Setiap jenis memiliki karakteristik unik, yang akan Anda pelajari di artikel ini, tetapi semuanya adalah jenis memori dengan dua kesamaan:
● Data yang disimpan dalam chip ini tidak mudah menguap, tidak hilang saat daya dilepas.
● Data yang disimpan dalam chip ini tidak dapat diubah atau memerlukan operasi khusus untuk mengubahnya (tidak seperti RAM, yang dapat diubah semudah membaca).
Artinya, melepas sumber daya dari chip tidak akan menyebabkan kehilangan data apa pun.
Cara Kerja Read Only Memory (ROM)
Mirip dengan RAM, chip ROM berisi kisi kolom dan baris. Tetapi di mana kolom dan baris berpotongan, chip ROM secara fundamental berbeda dari chip RAM. Sedangkan RAM menggunakan transistor untuk menghidupkan atau mematikan akses ke kapasitor di setiap persimpangan, ROM menggunakan dioda untuk menghubungkan garis jika nilainya 1. Jika nilainya 0, maka garis tidak terhubung sama sekali.
Dioda biasanya memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah dan memiliki ambang tertentu, yang dikenal sebagai pemutusan arus maju, yang menentukan berapa banyak arus yang dibutuhkan sebelum dioda meneruskannya. Dalam item berbasis silikon seperti prosesor dan chip memori, tegangan breakover maju kira-kira 0,6 volt.
Dengan memanfaatkan sifat unik dioda, chip ROM dapat mengirimkan muatan yang berada di atas pemecah maju ke kolom yang sesuai dengan baris yang dipilih di-ground untuk menghubungkan pada sel tertentu. Jika dioda ada di sel itu, muatan akan dialirkan ke tanah, dan, di bawah sistem biner, sel akan dibaca sebagai “on” (nilai 1). Bagian rapi dari ROM adalah jika nilai sel adalah 0, tidak ada dioda di persimpangan itu untuk menghubungkan kolom dan baris. Jadi muatan pada kolom tidak dipindahkan ke baris tersebut.
Seperti yang Anda lihat, cara kerja chip ROM memerlukan pemrograman data yang sempurna dan lengkap saat chip dibuat. Anda tidak dapat memprogram ulang atau menulis ulang chip ROM standar. Jika salah, atau datanya perlu diperbarui, Anda harus membuangnya dan memulai kembali. Membuat template asli untuk chip ROM seringkali merupakan proses yang melelahkan penuh dengan trial and error.
Tetapi manfaat chip ROM lebih besar daripada kekurangannya. Setelah templat selesai, setiap chip yang sebenarnya dapat berharga beberapa sen. Mereka menggunakan daya yang sangat sedikit, sangat andal dan, dalam kasus sebagian besar perangkat elektronik kecil, berisi semua program yang diperlukan untuk mengontrol perangkat.
Contoh yang bagus adalah chip kecil di mainan ikan bernyanyi. Chip ini, seukuran kuku Anda, berisi klip lagu berdurasi 30 detik di ROM dan kode kontrol untuk menyinkronkan motor dengan musik.
ROM terdiri dari dua komponen dasar Decoder dan gerbang OR. Di ROM, input ke decoder akan dalam bentuk biner dan output akan ekuivalen dengan desimalnya. Semua OR Gates yang ada di ROM akan mengambil output decoder sebagai inputnya.
PROM
Membuat chip ROM sepenuhnya dari awal memakan waktu dan sangat mahal dalam jumlah kecil. Untuk alasan ini, terutama, pengembang membuat jenis ROM yang dikenal sebagai memori hanya-baca yang dapat diprogram (PROM). Chip PROM kosong dapat dibeli dengan harga murah dan diberi kode oleh siapa saja dengan alat khusus yang disebut programmer.
Chip PROM memiliki grid kolom dan baris seperti ROM biasa. Perbedaannya adalah bahwa setiap persimpangan kolom dan baris dalam chip PROM memiliki sekring yang menghubungkannya. Muatan yang dikirim melalui kolom akan melewati sekering dalam sel ke baris yang diarde yang menunjukkan nilai 1.
Karena semua sel memiliki sekring, status awal (kosong) dari chip PROM adalah 1s. Untuk mengubah nilai sel menjadi 0, Anda menggunakan programmer untuk mengirim jumlah arus tertentu ke sel. Tegangan yang lebih tinggi memutus sambungan antara kolom dan baris dengan membakar sekring. Proses ini dikenal sebagai membakar PROM.
PROM hanya dapat diprogram sekali. Mereka lebih rapuh dari ROM. Sengatan listrik statis dapat dengan mudah menyebabkan sekering di PROM mati, mengubah bit penting dari 1 menjadi 0. Tetapi PROM kosong tidak mahal dan bagus untuk membuat prototipe data untuk ROM sebelum melakukan proses fabrikasi ROM yang mahal.
EPROM
Bekerja dengan ROM dan PROM bisa menjadi bisnis yang boros. Meskipun harganya tidak mahal per chip, biayanya dapat bertambah seiring waktu. Erasable programmable read-only memory (EPROM) yang dapat diprogram mengatasi masalah ini.
Chip EPROM dapat ditulis ulang berkali-kali. Menghapus EPROM membutuhkan alat khusus yang memancarkan sinar ultraviolet (UV) frekuensi tertentu. EPROM dikonfigurasi menggunakan programmer EPROM yang memberikan tegangan pada level tertentu tergantung pada jenis EPROM yang digunakan.
Sekali lagi kita memiliki grid kolom dan baris. Dalam EPROM, sel di setiap persimpangan memiliki dua transistor. Kedua transistor dipisahkan satu sama lain oleh lapisan oksida tipis. Salah satu transistor dikenal sebagai gerbang mengambang dan yang lainnya sebagai gerbang kontrol.
Satu-satunya link gerbang mengambang ke baris (baris kata) adalah melalui gerbang kontrol. Selama tautan ini ada, sel memiliki nilai 1. Untuk mengubah nilai menjadi 0 memerlukan proses aneh yang disebut penerowongan Fowler-Nordheim.
Tunneling digunakan untuk mengubah penempatan elektron di floating gate. Muatan listrik, biasanya 10 hingga 13 volt, diterapkan ke gerbang apung. Muatan tersebut berasal dari kolom (bitline), memasuki gerbang mengambang dan mengalir ke tanah.
Muatan ini menyebabkan transistor floating-gate bertindak seperti pistol elektron. Elektron yang tereksitasi didorong melalui dan terperangkap di sisi lain lapisan oksida tipis, memberinya muatan negatif.
Elektron bermuatan negatif ini bertindak sebagai penghalang antara gerbang kontrol dan gerbang mengambang. Sebuah perangkat yang disebut sensor sel memantau tingkat muatan yang melewati gerbang mengambang.
Jika aliran melalui gerbang lebih besar dari 50 persen muatan, nilainya 1. Ketika muatan melewati turun di bawah ambang batas 50 persen, nilainya berubah menjadi 0. EPROM kosong memiliki semua gerbang sepenuhnya terbuka, memberi setiap sel nilai 1.
Untuk menulis ulang EPROM, Anda harus menghapusnya terlebih dahulu. Untuk menghapusnya, Anda harus menyediakan tingkat energi yang cukup kuat untuk menerobos elektron negatif yang menghalangi gerbang mengambang. Dalam EPROM standar, ini paling baik dilakukan dengan sinar UV pada frekuensi 253,7.
Karena frekuensi khusus ini tidak akan menembus sebagian besar plastik atau kaca, setiap chip EPROM memiliki jendela kuarsa di atasnya. EPROM harus sangat dekat dengan sumber cahaya penghapus, dalam satu atau dua inci, agar berfungsi dengan baik.
Penghapus EPROM tidak selektif, itu akan menghapus seluruh EPROM. EPROM harus dilepaskan dari perangkatnya dan ditempatkan di bawah sinar UV penghapus EPROM selama beberapa menit.
EPROM yang dibiarkan terlalu lama dapat terhapus secara berlebihan. Dalam kasus seperti itu, gerbang mengambang EPROM dibebankan ke titik di mana mereka tidak dapat menahan elektron sama sekali.
EEPROM
EEPROM adalah singkatan dari Electrically Erasable Programmable Read Only Memory. Ini mirip dengan EPROM dan dengan demikian dikembangkan untuk mengatasi kekurangan EPROM. Itu dihapus dan diprogram secara elektrik yaitu menggunakan sinyal listrik, bukan sinar ultra violet.
Meskipun EPROM merupakan langkah besar dari PROM dalam hal dapat digunakan kembali, EPROM masih memerlukan peralatan khusus dan proses padat karya untuk melepas dan memasangnya kembali setiap kali diperlukan perubahan. Selain itu, perubahan tidak dapat dilakukan secara bertahap ke EPROM seluruh chip harus dihapus. Chip memori hanya baca (EEPROM) yang dapat diprogram dapat dihapus secara elektrik menghilangkan kelemahan terbesar EPROM.
Di EEPROM:
● Chip tidak harus dilepas untuk ditulis ulang.
● Seluruh chip tidak harus benar-benar dihapus untuk mengubah bagian tertentu darinya.
● Mengubah konten tidak membutuhkan peralatan khusus tambahan.
Alih-alih menggunakan sinar UV, Anda dapat mengembalikan elektron dalam sel EEPROM ke normal dengan penerapan medan listrik lokal ke setiap sel. Ini menghapus sel target EEPROM, yang kemudian dapat ditulis ulang. EEPROM diubah 1 byte pada satu waktu, yang membuatnya serbaguna tetapi lambat. Faktanya, chip EEPROM terlalu lambat untuk digunakan di banyak produk yang membuat perubahan cepat pada data yang disimpan di chip.
Flash ROM
Produsen menanggapi batasan ini dengan memori Flash, sejenis EEPROM yang menggunakan kabel dalam sirkuit untuk menghapus dengan menerapkan medan listrik ke seluruh chip atau ke bagian chip yang telah ditentukan sebelumnya yang disebut blok.
Memori flash bekerja jauh lebih cepat daripada EEPROM tradisional karena ia menulis data dalam potongan, biasanya berukuran 512 byte, bukan 1 byte sekaligus.
Setiap jenis ROM memiliki karakteristik unik; Namun, mereka memiliki dua kesamaan. Pertama adalah bahwa data yang disimpan dalam chip ini bersifat non-volatile, yang berarti data tidak hilang saat daya dilepas. Kedua, data tidak dapat diubah atau memerlukan operasi khusus untuk mengubahnya.
