ROM - Read Only Memory
Das ROM ist ein digitaler Festwertspeicher bzw. permanenter Halbleiterspeicher, in dem Daten dauerhaft und unveränderlich gespeichert werden. Der Speicherinhalt kann also NICHT neu programmiert oder beschrieben werden. Typischerweise enthalten permanente Halbleiterspeicher Betriebssysteme, Anwendungsprogramme und Firmware an denen während des Betriebs keine Änderungen vorgenommen werden müssen. In der Regel werden ROM- und PROM-Bausteine nicht fest die Platinen gelötet, sondern werden in Sockel gesteckt und sind somit austauschbar.
Die Herstellung von ROM-Bausteinen war schon immer relativ teuer. Wenn überhaupt lohnt sich das nur bei Massenprodukten. Schon bei Kleinserien waren EPROMs oder EEPROMs besser geeignet.
Heute dienen Flash-Speicher als ROM- und PROM-Ersatz. Vor allem deshalb, weil sich der Speicherinhalt von Flash-Memory jederzeit, auch während des Betriebs, überschreiben lässt.
Speicher in der Form "Read Only Memory (ROM)" sollte man nur noch als eine Form eines Datenspeichers sehen, der in der Praxis so nicht mehr vorkommt. Höchstens nur noch dort, wo man keine Änderung des Speicherinhalts wünscht. In der Praxis ist es jedoch wichtig, dass ein Halbleiterspeicher jederzeit veränderbar ist.
Aufbau eines ROM-Bausteins
Die einzelnen Speicherzellen bilden bei einem ROM-Baustein die Schnittpunkte zwischen den Datenleistungen und den Zeilenleitungen. Dabei stellt eine Diode als Verbindung das High-Bit dar. Ohne Verbindung ist es ein Low-Bit. Durch den Widerstand am Ende der Datenleitung ist die Leitung auf Masse gezogen. Es müssen deshalb Dioden zur Verbindung der Leitungen verwendet werden, weil sonst bei einer einfachen Drahtverbindung ein Kurzschluss der Pull-Down-Widerstände entsteht.
ROM-Bausteine werden vom Hersteller maskenprogrammiert. Ähnlich wie bei einem Fotonegativ liegen die Daten in einer Maske und werden bei der Produktion fest in der Halbleiterstruktur abgelegt. Die Daten können weder elektrisch noch optisch gelöscht oder verändert werden. Bei Spannungsausfall oder -abschaltung bleibt der Speicherinhalt erhalten.
PROM - Programmable ROM
Ein PROM ist ein programmierbarer Festwertspeicher, der sich aber nur ein einziges mal beschreiben lässt. Danach können die Daten beliebig oft ausgelesen aber nicht mehr verändert werden.
Zum Beschreiben bzw. Programmieren des PROMs wird der Bustein in ein Programmier-Gerät eingesetzt und mit bestimmten Spannungsimpulsen programmiert. Anschließend wird der PROM in den Sockel auf einer Platine gesetzt.
Die Programmierung erfolgt nach einem einfachen Verfahren. Jede Speicherzelle (1 Bit) besteht aus einer Diode und einer Schwachstelle. Die Schwachstellen werden durch das Programmier-Gerät zerstört und damit 1 Bit gesetzt. Der Zustand bleibt dann für immer erhalten.
EPROM - Erasable Programmable ROM
Ein EPROM ist ein lösch- und programmierbarer Festwertspeicher. Beim EPROM nutzt man die selbe Technik zum Programmieren, wie bei den PROMs. Zusätzlich sind EPROMs löschbar und können anschließend erneut programmiert werden.
Beim Löschen macht man sich die Eigenschaft von Halbleitern zunutze, dass beim Einfall bestimmter Lichtwellenlängen (UV-Licht) Ladungsverschiebungen entstehen. Dazu beinhalten EPROM-ICs ein Quarzglasfenster, durch das der Chip zum Löschen mit hartem UV-Licht bestrahlt wird. Das Löschen wird in einem Löschgerät vorgenommen. Der Löschvorgang dauert einige Minuten.
Auch bei EPROMs ist es notwendig den Speicherbaustein zum Löschen und Programmieren von der Platine zu entnehmen und anschließend wieder einzusetzen. Um das versehentliche Löschen durch einfallendes Licht zu verhindern, ist das Glasfenster mit einem Etikett überklebt. Zum Löschen muss man das Etikett abkratzen.
EEPROM - Electrically Erasable Programmable ROM
Ein EEPROM ist ein elektrisch lösch- und programmierbarer Halbleiterspeicher. Es besteht die Möglichkeit die Speicherzellen durch Spannungsimpulse zu programmieren und zu löschen. Die Programmierzeit ist relativ lang und die Anzahl der Programmierzyklen begrenzt.
Anders als bei ROM, PROM und EPROM wird das EEPROM üblicherweise zum Speichern von Bedienerdaten, Konfigurationen, Parametern und Einstellungen verwendet.
Flash-Speicher / Flash-Memory
Der heute verwendete Flash-Speicher basiert auf der Floating-Gate-EEPROM-Technik. Flash-Speicher lässt sich nahezu beliebig oft beschreiben und ist auch noch schnell. Flash-Speicher dient heute als Datenträger, der sich wie eine Festplatte verhält. Mobile und Akku-betriebene Geräte, wie Digitalkameras, Tablets, Smartphones und Notebooks wären ohne den nichtflüchtigen Flash-Speicher kaum denkbar.
NVM - Non-Volatile-Memory
Ein Datenspeicher, der sowohl aus nichtflüchtigen und schnellen Speicherchips bestehen würde, das wäre der Traum eines jeden Speicher-Entwicklers. Sogenannter Non-Volatile-Memory (NVM) hätte erhebliche Auswirkungen auf die PC-Architektur. Er würde unter der Vielfalt unterschiedlicher Speichertypen aufräumen.
Das langwierige Booten würde dann vollständig wegfallen. Das setzt nichtflüchtigen Speicher mit hoher Kapazität, geringer Leistungsaufnahme und schnellen Zugriffszeiten voraus.