ذاكرة القراءة فقط Read Only Memory

ما هي ذاكرة القراءة فقط ROM؟

(ROM)، الذي يرمز إلى ذاكرة القراءة فقط (read only memory)، هو جهاز ذاكرة أو وسيط تخزين يخزن المعلومات بشكل دائم، وهي أيضًا وحدة الذاكرة الأساسية للكمبيوتر جنبًا إلى جنب مع ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، تسمّى ذاكرة القراءة فقط حيث يمكننا فقط قراءة البرامج والبيانات المخزنة عليها ولكن لا يمكننا الكتابة عليها، يقتصر على قراءة الكلمات التي يتم تخزينها بشكل دائم داخل الوحدة.

تقوم الشركة المصنعة لـ (ROM) بملء البرامج في (ROM) في وقت تصنيع (ROM)، بعد ذلك، لا يمكن تغيير محتوى ذاكرة القراءة فقط، ممّا يعني أنّه لا يمكنك إعادة برمجة محتوياتها أو إعادة كتابتها أو مسحها لاحقًا، ومع ذلك، هناك بعض أنواع (ROM) حيث يمكنك تعديل البيانات.

شرح ذاكرة القراءة فقط ROM:

تحتوي ذاكرة القراءة فقط (ROM) على صمامات إلكترونية داخلية خاصة يمكن برمجتها لنمط اتصال بيني محدد “معلومات”، يتم تحديد المعلومات الثنائية المخزنة في الشريحة من قبل المصمم ثمّ يتم تضمينها في الوحدة وقت التصنيع لتشكيل نمط الربط البيني المطلوب “المعلومات”، بمجرد إنشاء النموذج “المعلومات”، فإنّه يظل داخل الوحدة حتى عند إيقاف تشغيل الطاقة، لذلك، فهي ذاكرة غير متطايرة لأنّها تحتفظ بالمعلومات حتى عند إيقاف تشغيل الطاقة أو إيقاف تشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

تتم إضافة المعلومات إلى ذاكرة الوصول العشوائي في شكل بتات من خلال عملية تعرف باسم برمجة ذاكرة القراءة فقط حيث يتم تخزين البتات في تكوين الأجهزة بالجهاز، لذلك، (ROM) هو جهاز منطقي قابل للبرمجة (PLD).

أمثلة على ذاكرة القراءة فقط ROM:

مثال بسيط على (ROM) هو الخرطوشة (cartridge) المستخدمة في وحدات تحكم ألعاب الفيديو والتي تسمح للنظام بتشغيل العديد من الألعاب، البيانات التي يتم تخزينها بشكل دائم على أجهزة الكمبيوتر الشخصية والأجهزة الإلكترونية الأخرى مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والتلفزيون ومكيف الهواء (AC) وما إلى ذلك هي أيضًا مثال على ذاكرة القراءة فقط.

على سبيل المثال، عند بدء تشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك، لا تظهر الشاشة على الفور، يستغرق الأمر وقتًا للظهور نظرًا لوجود تعليمات بدء التشغيل مخزنة في ذاكرة القراءة فقط (ROM) وهي مطلوبة لبدء تشغيل الكمبيوتر أثناء عملية التمهيد “الإقلاع”، عمل عملية الإقلاع هو بدء تشغيل الكمبيوتر، يقوم بتحميل نظام التشغيل في الذاكرة الرئيسية (RAM) المثبتة على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

يتم استخدام برنامج (BIOS) الموجود أيضًا في ذاكرة الكمبيوتر (ROM) بواسطة المعالج الدقيق للكمبيوتر لبدء تشغيل الكمبيوتر أثناء عملية الإقلاع، يسمح لك بفتح الكمبيوتر وتوصيل الكمبيوتر بنظام التشغيل، تستخدم (ROM) أيضًا لتخزين البرامج الثابتة، وهو برنامج يظل متصلًا بالجهاز أو مبرمجًا على جهاز مثل لوحة المفاتيح والقرص الصلب وبطاقات الفيديو وما إلى ذلك، يتم تخزينه في ذاكرة القراءة فقط للجهاز، يوفر تعليمات للجهاز للتواصل والتفاعل مع الأجهزة الأخرى.

مخطط الكتلة Block Diagram of ROM:

تحتوي كتلة (ROM) على خطوط إدخال (n) وخطوط إخراج (m)، تُعرف كل مجموعة بت من متغيرات الإدخال بالعنوان (address)، كل تركيبة بت تخرج من خلال خطوط الإخراج تسمّى “كلمة” (word)، عدد البتات لكل كلمة يساوي عدد خطوط الإخراج (m).

يشير عنوان الرقم الثنائي إلى أحد عناوين المتغيرات (n)، لذا، فإنّ عدد العناوين الممكنة مع متغيرات الإدخال (n) هو (2n)، تحتوي كلمة الإخراج على عنوان فريد، وبما أنّ هناك (2n) عناوين مميزة في ذاكرة القراءة فقط، فهناك (2n) من الكلمات المنفصلة في ذاكرة القراءة فقط، تعتمد الكلمات الموجودة في خطوط الإخراج في وقت معين على قيمة العنوان المطبقة على خطوط الإدخال.

الهيكل الداخلي للذاكرة ROM:

يتكون الهيكل الداخلي من مكونين أساسيين: وحدة فك التشفير (decoder) وبوابات (OR) (OR gates)، وحدة فك التشفير هي دائرة تقوم بفك تشفير نموذج مشفر “مثل النظام العشري الثنائي المشفر، (BCD)” إلى شكل عشري (decimal form)، إذن، المدخلات في شكل ثنائي، والمخرجات هي مكافئتها العشرية، ستحتوي جميع بوابات (OR) الموجودة في ذاكرة القراءة فقط على مخرجات وحدة فك التشفير كإخراج لها، دعونا نأخذ مثالا على (64 × 4 ROM)، في الهيكل الداخلي للذاكرة (ROM)، يكون التالي:

تتكون ذاكرة القراءة فقط هذه من (64) كلمة، و(4) بت لكل منها، لذلك، سيكون هناك أربعة أسطر إخراج، وواحدة من (64) كلمة متوفرة في سطور الإخراج يتم تحديدها من سطور الإدخال الستة لأنّ لدينا ستة مدخلات فقط، وذلك لأنّه لدينا في ذاكرة القراءة فقط (2⁶ = 64)، لذلك يمكننا تحديد (64) عنوانًا أو (minterms)، لكل إدخال عنوان، هناك كلمة محددة فريدة، على سبيل المثال، إذا كان عنوان الإدخال هو (000000)، فسيتم تحديد الكلمة رقم (0) وتطبيقها على سطور الإخراج، إذا كان عنوان الإدخال هو (111111)، فسيتم تحديد الكلمة رقم (63) وتطبيقها على سطور الإخراج.

أنواع ذاكرة القراءة فقط ROM:

ذاكرة القراءة فقط المقنعة MROM:

ذاكرة القراءة فقط المقنعة (MROM)، (Masked Read Only Memory)، وهي أقدم نوع من أنواع ذاكرة القراءة فقط (ROM)، لقد عفا عليها الزمن، لذا لا يتم استخدامها في أي مكان في العالم اليوم، إنّها جهاز ذاكرة للأجهزة يتم فيه تخزين البرامج والتعليمات في وقت التصنيع من قبل الشركة المصنعة، لذلك تتم برمجتها أثناء عملية التصنيع ولا يمكن تعديلها أو إعادة برمجتها أو محوها لاحقًا.

ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة PROM:

ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM)، (Programmable Read Only Memory)، (PROM) هو نسخة فارغة من (ROM)، يتم تصنيعها كذاكرة فارغة ومبرمجة بعد التصنيع، يمكننا القول أنّها ظلت فارغة وقت التصنيع، يمكنك شرائها ثمّ برمجتها مرة واحدة باستخدام أداة خاصة تسمّى المبرمج (programmer).

في الشريحة، ينتقل التيار عبر جميع المسارات الممكنة، يمكن للمبرمج اختيار مسار معين للتيار عن طريق حرق الصمامات غير المرغوب فيها عن طريق إرسال جهد عالي من خلالها، للمستخدم فرصة برمجتها أو إضافة بيانات وإرشادات حسب متطلباته، لهذا السبب ، تعرف أيضًا باسم (ROM) المبرمج بواسطة المستخدم حيث يمكن للمستخدم برمجتها.

ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح والبرمجة EPROM:

ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح والبرمجة (EPROM)، (Erasable and Programmable Read Only Memory)، (EPROM) هو نوع من ذاكرة القراءة فقط التي يمكن إعادة برمجتها ومسحها عدة مرات، طريقة محو البيانات مختلفة تمامًا؛ يأتي مزودًا بنافذة كوارتز يتم من خلالها تمرير تردد معين من الأشعة فوق البنفسجية لمدة (40) دقيقة تقريبًا لمسح البيانات، لذلك، فإنّها تحتفظ بمحتواها حتى تتعرض للأشعة فوق البنفسجية، أنت بحاجة إلى جهاز خاص يسمّى مبرمج (PROM) أو (PROM burner) لإعادة برمجة (EPROM).

ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا وقابلة للبرمجة EEPROM:

(EEPROM) هو نوع من ذاكرة القراءة فقط التي يمكن محوها وإعادة برمجتها بشكل متكرر، حتى (10000) مرة، يُعرف أيضًا باسم (Flash EEPROM) لأنّها تشبه ذاكرة الفلاش، يتم مسحها وإعادة برمجتها كهربائيًا دون استخدام الأشعة فوق البنفسجية، وقت الوصول ما بين (45) و(200) نانوثانية.

تتم كتابة البيانات الموجودة في هذه الذاكرة أو مسحها بايت واحد في كل مرة؛ بايت لكل بايت، بينما في ذاكرة فلاش، تتم كتابة البيانات ومسحها على شكل كتل، لذلك، فهي أسرع من (EEPROM)، يتم استخدامها لتخزين كمية صغيرة من البيانات في أنظمة وأجهزة الكمبيوتر والإلكترونية مثل لوحات الدوائر.

ذاكرة القراءة فقط فلاش FLASH ROM:

إنّها نسخة متقدمة من (EEPROM)، تخزن المعلومات في ترتيب أو مجموعة من خلايا الذاكرة المصنوعة من ترانزستورات البوابة العائمة (floating-gate transistors)، ميزة استخدام هذه الذاكرة هي أنّها يمكنك حذف أو كتابة كتل من البيانات حول (512) بايت في وقت معين، حيث أنّها في (EEPROM)، يمكنك حذف أو كتابة (1) بايت فقط من البيانات في المرة الواحدة، لذلك، هذه الذاكرة أسرع من ذاكرة (EEPROM).