2.4 Niet vluchtige geheugens — leesgeheugens
Zoals de naam suggereert zijn leesgeheugens (in het Engels Read-only Memories, of afge-kortROM), geheugens die enkel kunnen gelezen worden en niet meer gewijzigd. Een leesge-heugen is niet vluchtig, en heeft bijgevolg geen spanning nodig om zijn inhoud te bewaren. Er bestaan verschillende varianten: ROM, PROM, EPROM en EEPROM, die we kort zullen bespreken.
2.4.1 ROM — Read-Only Memory
De constructie van leesgeheugens is niet zo moeilijk. Een van de technieken bestaat erin de enen en nullen voor te stellen door het al dan niet aanwezig zijn van een transistor in de geheu-genmatrix. Dit kan men realiseren door tijdens de fabricatie gebruik te maken van aangepaste maskers. Zie ook figuur 2-24: indien een spanning wordt aangelegd aan de woordlijn, zal de transistor — indien aanwezig — sluiten en wordt de bitlijn op spanning V gebracht; indien de transistor afwezig is, gebeurt dit uiteraard niet.
ROM-geheugens zijn nog compacter dan DRAM-geheugens, omdat ze slechts 1 bouwsteen (namelijk 1 transistor) nodig hebben per geheugenbit.
De toegangstijd van ROM-geheugens is vergelijkbaar met die van DRAM-geheugens. De cyclustijd zal echter korter zijn, aangezien het lezen niet destructief gebeurt, en er bijgevolg geen herschrijf-operatie nodig is. ROM-geheugens moeten ook nooit opgefrist worden.
Op een PC wordt ROM-geheugen gebruikt om informatie op te slaan die altijd aanwezig moet zijn; bijvoorbeeld het opstart programma (boot program) wordt in ROM bewaard. Wanneer de PC wordt aangezet, bevat het gewone RAM-geheugen willekeurige waarden, in tegenstelling tot het ROM-geheugen, dat steeds dezelfde vaste inhoud heeft. De processor zal dus het opstart programma beginnen uitvoeren. (Zie ook hoofstuk 3). Een ander voordeel van ROM-geheu-gens is dat de informatie niet “per ongeluk” gewist of overschreven kan worden. Dit is meteen ook het belangrijkste nadeel van ROM-geheugens: ze kunnen na fabricatie niet meer gewijzigd worden. Indien er een fout in de opgeslagen gegevens of in de programma’s zit, kan ze niet
woordlijn
bitlijn
T
V
FIGUUR 2-24. Een ROM-geheugenbit, links een 1, rechts een 0.
woordlijn
bitlijn
V
2.4 Niet vluchtige geheugens — leesgeheugens
32 meer verbeterd worden. Er is ook een economisch nadeel verbonden met ROM-geheugens:
voor kleine oplagen is het vaak te duur om hiervoor aparte maskers te maken.
2.4.2 PROM — Programmable ROM
PROM (programmeerbare1 ROM) is een leesgeheugen dat slechts eenmaal geschreven kan worden met behulp van speciale apparatuur (de PROM-programmeur). Dit is nuttig voor bedrijven die hun eigen ROM willen maken met de software die ze zelf ontwikkelen.
De geheugencellen van een PROM worden voorzien van een zekering (“a fusable link”) die kan opgeblazen worden door een korte stroomstoot door die zekering te sturen (hiervoor zorgt de PROM-programmeur). Zie figuur 2-25.
Oorspronkelijk bevatten dus alle cellen een 1-bit. Door het opblazen van sommige zekeringen worden er nullen geschreven. De bitlijn zal dan nooit meer verbonden kunnen worden met de spanning V.
2.4.3 EPROM —Erasable PROM
Wanneer men programma’s opslaat in (P)ROM-geheugens, zullen deze na verloop van tijd ver-ouderd zijn. ROM of PROM-geheugens kunnen niet meer gewijzigd worden, dus zal men deze chips moeten vervangen. EPROMs (Erasable PROMs) kunnen daarentegen wel gewist en opnieuw geschreven worden. Het wissen gebeurt meestal door de chip uit de computer te halen en ze gedurende een zekere tijd bloot te stellen aan ultraviolet licht. Om die reden is er in de behuizing van deze chips een venster voorzien waardoor het UV-licht op de chip kan vallen.
Zie ook figuur 2-26.
Veel wissen en herschrijven verslechtert de eigenschappen van de chips, zodat dit eerder als een uitzondering moet gezien worden. Na een honderdtal keren is de chip versleten en moet ze vervangen worden.
1. Omdat de inhoud van ROM-geheugens bijna altijd uit programma´s bestaan, worden ze
“programmeerbaar” genoemd.
woordlijn
bitlijn
T
V
FIGUUR 2-25. Een PROM-geheugenbit.
Zekering
2.4 Niet vluchtige geheugens — leesgeheugens
2.4.4 EEPROM — Electrically EPROM
De meest flexibele variant van leesgeheugen is de EEPROM, Electrically Erasable Program-mable Read Only Memory. Deze leesgeheugens kunnen ter plaatse gewist en herschreven wor-den. Het feit dat de chip niet uit de computer moet gehaald worden, in het UV-wisapparaat gelegd worden en nadien in de PROM-programmeur, is een kostenbesparende factor.
Een nadeel van EEPROM’s ten opzichte van EPROM’s is dat ze maar half zo snel zijn. Boven-dien is de maximale capaciteit ook beduidend kleiner dan bij EPROM’s. Ten opzichte van SRAM en DRAM valt de vergelijking nog nadeliger uit: ze zijn tot 10 keer zo traag (toegangs-tijd 100 ns) en hebben een maximale capaciteit die tot 100 keer lager is (full featured versie).
In een PC wordt het BIOS-programma in EEPROM opgeslagen. Wanneer de BIOS geupgra-ded moet worden, kan men met behulp van een speciaal programma de BIOS herschrijven.
Er zijn twee varianten:
• “full featured” EEPROM,
• “flash” EEPROM, ook wel afgekort tot “flash memory” (zie volgende paragraaf).
Full featured EEPROM is de duurste variant, maar ook de meest flexibele. Het wissen gebeurt op byteniveau.
2.4.5 Flashgeheugen
Flash geheugens zijn een recentere variant van EEPROM. Het geheugen is opgedeeld in blok-ken van enkele kilobytes. Het wissen gebeurt op blokniveau.
Flashgeheugens zijn erg populair geworden. Ze worden in tal van elektrische apparaten gebruikt, zoals digitale camera’s, MP3-spelers, digitale antwoordapparaten, ... maar ook als compact opslagmedium voor een computer worden ze meer en meer aangewend. Zie ook figuur 2-27. Ze kunnen echter nog niet echt concurreren met magneetschijven, omdat hun capaciteit eerder beperkt is (maximaal enkele tientallen gigabytes), en omdat het herschrijven
FIGUUR 2-26. Een EPROM chip, met kristalvenster.
venster
2.4 Niet vluchtige geheugens — leesgeheugens
34 niet onbeperkt kan gebeuren: na 10.000 keer wissen beginnen ze te verslijten (voor de huidige toepassingen is dit geen probleem), terwijl magneetschijven goed blijven, ongeacht het aantal keren dat ze herschreven worden.
2.4.6 Geheugens — Samenvatting
Tabel 2-13 geeft een bondig overzicht van de verschillende geheugenvarianten.
Opgaven
1. Wat bedoelt men met leesgeheugens? Wat is de Engelse afkorting hiervoor? Welke varian-ten bestaan er?
2. Welke leesgeheugens zijn beschrijfbaar en herbeschrijfbaar? Waarom noemt men ze dan nog leesgeheugens? Voor welke heb je speciale schrijf- en/of wisapparatuur nodig?
3. Wat zijn flashgeheugens?
TABEL 2-13.Verschillende geheugentypes.
Geheugen
type Soort Wissen Schrijven Vluchtig
Voorbeeld
Deel 3
Hulpgeheugens
In dit deel zullen we de meest voorkomende hulpgeheugens bespreken; schijfgeheugens, CD/
DVD, magneto-optische media, magneetbanden en magneetcassettes. We geven de belangrijk-ste technische kenmerken en eigenschappen. De gegeven capaciteiten en toegangstijden zijn louter illustratief.