
La memoria de solo lectura ( ROM ) es un tipo de memoria no volátil que se utiliza en ordenadores y otros dispositivos electrónicos . Los datos almacenados en la ROM no pueden modificarse electrónicamente después de la fabricación del dispositivo . La memoria de solo lectura es útil para almacenar software que rara vez se modifica durante la vida útil del sistema, también conocido como firmware . Las aplicaciones de software, como los videojuegos , para dispositivos programables pueden distribuirse como cartuchos que contienen ROM .
En rigor, la memoria de solo lectura se refiere a la memoria cableada, como una matriz de diodos o un circuito integrado (CI) ROM de máscara , que no se puede modificar electrónicamente después de su fabricación. Si bien los circuitos discretos se pueden alterar, en principio, mediante la adición de cables de prueba y la eliminación o sustitución de componentes, los CI no. La corrección de errores o las actualizaciones de software requieren la fabricación de nuevos dispositivos y la sustitución del dispositivo instalado.
La memoria de semiconductores ROM de puerta flotante , en forma de memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM), memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM) y memoria flash, puede borrarse y reprogramarse. Sin embargo, por lo general, esto solo se puede hacer a velocidades relativamente bajas, puede requerir equipo especial y normalmente solo es posible un número limitado de veces. [ 1 ]
El término "ROM" se usa a veces para referirse a un dispositivo ROM que contiene software específico o a un archivo con software que se almacenará en un dispositivo ROM grabable. Por ejemplo, los usuarios que modifican o reemplazan el sistema operativo Android describen los archivos que contienen un sistema operativo modificado o de reemplazo como " ROM personalizada " según el tipo de almacenamiento en el que se solía escribir el archivo, y pueden distinguir entre ROM (donde se almacena el software y los datos, generalmente memoria flash ) y RAM .
La ROM y la RAM son componentes esenciales de una computadora, cada una con funciones distintas. La RAM, o memoria de acceso aleatorio, es un medio de almacenamiento temporal y volátil que pierde datos cuando el sistema se apaga. En cambio, la ROM, al ser no volátil, conserva sus datos incluso después de apagar la computadora. [ 2 ]
Historia
ROM de componentes discretos
IBM utilizó memoria de solo lectura de condensadores (CROS) y memoria de solo lectura de transformadores (TROS) para almacenar el microcódigo de los modelos más pequeños del System/360 , el 360/85 y los dos primeros modelos del System/370 ( 370/155 y 370/165 ). En algunos modelos también había una memoria de control escribible (WCS) para diagnósticos adicionales y soporte de emulación. La computadora de guía del Apolo utilizaba memoria de cuerda de núcleo , programada mediante el paso de cables a través de núcleos magnéticos.
ROM de estado sólido
El tipo más simple de ROM de estado sólido es tan antiguo como la propia tecnología de semiconductores . Las puertas lógicas combinacionales se pueden unir manualmente para mapear una entrada de dirección de n bits a valores arbitrarios de una salida de datos de m bits (una tabla de búsqueda ). Con la invención del circuito integrado llegó la ROM de máscara . La ROM de máscara consiste en una cuadrícula de líneas de palabra (la entrada de dirección) y líneas de bits (la salida de datos), unidas selectivamente con interruptores de transistor , y puede representar una tabla de búsqueda arbitraria con una disposición física regular y un retardo de propagación predecible . La ROM de máscara se programa con fotomáscaras en fotolitografía durante la fabricación de semiconductores . La máscara define características o estructuras físicas que se eliminarán o agregarán en los chips ROM, y la presencia o ausencia de estas características representará un bit 1 o 0, según el diseño de la ROM. [ 3 ] Por lo tanto, por diseño, cualquier intento de cambiar electrónicamente los datos fallará, ya que los datos están definidos por la presencia o ausencia de características o estructuras físicas que no se pueden cambiar electrónicamente. Para cada programa informático, incluso para las revisiones del mismo programa, hay que cambiar toda la interfaz, lo que puede resultar costoso.
En la ROM de máscara, los datos están codificados físicamente en el circuito, por lo que solo se pueden programar durante la fabricación. Esto conlleva una serie de desventajas graves:
- Solo resulta económico comprar ROM de máscara en grandes cantidades, ya que los usuarios deben contratar a una fundición para producir un diseño personalizado para cada pieza o revisión de software.
- El tiempo de respuesta entre la finalización del diseño de una ROM de máscara y la recepción del producto terminado es prolongado, por la misma razón.
- La memoria ROM de máscara resulta poco práctica para trabajos de I+D, ya que los diseñadores a menudo necesitan modificar rápidamente el contenido de la memoria a medida que perfeccionan un diseño.
- Si un producto se envía con una ROM de máscara defectuosa, la única forma de solucionarlo es retirar el producto del mercado y reemplazar físicamente la ROM en cada unidad enviada.
Los avances posteriores han subsanado estas deficiencias. La memoria de solo lectura programable (PROM), inventada por Wen Tsing Chow en 1956, [ 4 ] [ 5 ] permitió a los usuarios programar su contenido una sola vez alterando físicamente su estructura mediante la aplicación de pulsos de alto voltaje. Esto resolvió los problemas 1 y 2 mencionados anteriormente, ya que una empresa puede simplemente solicitar un gran lote de chips PROM nuevos y programarlos con el contenido deseado cuando sus diseñadores lo consideren oportuno.
La llegada del transistor de efecto de campo de óxido metálico-semiconductor (MOSFET), inventado en Bell Labs en 1959, [ 6 ] permitió el uso práctico de transistores de óxido metálico-semiconductor (MOS) como elementos de almacenamiento de celdas de memoria en memoria semiconductora , una función que anteriormente realizaban los núcleos magnéticos en la memoria de la computadora . En 1967, Dawon Kahng y Simon Sze de Bell Labs propusieron que la puerta flotante de un dispositivo semiconductor MOS podría usarse para la celda de una ROM reprogramable, lo que llevó a Dov Frohman de Intel a inventar la memoria de solo lectura programable borrable (EPROM) en 1971. [ 7 ] [ 8 ] La invención de EPROM en 1971 resolvió esencialmente el problema 3, ya que EPROM (a diferencia de PROM) puede restablecerse repetidamente a su estado no programado mediante la exposición a luz ultravioleta intensa.
La memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM), desarrollada por Yasuo Tarui, Yutaka Hayashi y Kiyoko Naga en el Laboratorio Electrotécnico en 1972, [ 9 ] contribuyó en gran medida a resolver el problema 4, ya que una EEPROM puede programarse in situ si el dispositivo que la contiene proporciona un medio para recibir el contenido del programa desde una fuente externa (por ejemplo, un ordenador personal a través de un cable serie ). La memoria flash , inventada por Fujio Masuoka en Toshiba a principios de la década de 1980 y comercializada a finales de la misma década, es una forma de EEPROM que utiliza de forma muy eficiente el área del chip y puede borrarse y reprogramarse miles de veces sin sufrir daños. Permite borrar y programar solo una parte específica del dispositivo, en lugar de todo el dispositivo. Esto puede hacerse a alta velocidad, de ahí el nombre de "flash". [ 10 ] [ 11 ]
Todas estas tecnologías mejoraron la flexibilidad de la ROM, pero a un costo significativo por chip, por lo que, en grandes cantidades, la ROM de máscara siguió siendo una opción económica durante muchos años. (Para el año 2000, la disminución del costo de los dispositivos reprogramables prácticamente había eliminado el mercado de la ROM de máscara). Se preveía que las tecnologías regrabables reemplazarían a la ROM de máscara.
El desarrollo más reciente es la memoria flash NAND , también inventada en Toshiba. Sus diseñadores rompieron explícitamente con la práctica anterior, declarando claramente que "el objetivo de la memoria flash NAND es reemplazar los discos duros " [ 12 ] en lugar del uso tradicional de la ROM como una forma de almacenamiento primario no volátil . A partir de 2021La tecnología NAND ha logrado casi por completo este objetivo al ofrecer un rendimiento superior al de los discos duros, menor latencia, mayor tolerancia a los golpes físicos, una miniaturización extrema (en forma de unidades flash USB y diminutas tarjetas de memoria microSD , por ejemplo) y un consumo de energía mucho menor.
Se utiliza para almacenar programas.
Muchos ordenadores con programas almacenados utilizan una forma de almacenamiento no volátil (es decir, un almacenamiento que conserva sus datos cuando se interrumpe la alimentación) para guardar el programa inicial que se ejecuta cuando el ordenador se enciende o comienza su ejecución (un proceso conocido como arranque , a menudo abreviado como " arranque " ). Del mismo modo, todo ordenador que no sea trivial necesita algún tipo de memoria mutable para registrar los cambios en su estado mientras se ejecuta.
En la mayoría de las primeras computadoras de programa almacenado, como la ENIAC después de 1948 , se empleaban formas de memoria de solo lectura como almacenamiento no volátil para programas. (Hasta entonces, no se consideraba una computadora de programa almacenado, ya que cada programa debía conectarse manualmente a la máquina, lo que podía llevar de días a semanas). La memoria de solo lectura era más sencilla de implementar, puesto que solo requería un mecanismo para leer los valores almacenados, sin modificarlos directamente, por lo que podía implementarse con dispositivos electromecánicos muy rudimentarios (véanse los ejemplos históricos a continuación). Con la llegada de los circuitos integrados en la década de 1960, tanto la ROM como su contraparte mutable, la RAM estática, se implementaron como matrices de transistores en chips de silicio; sin embargo, una celda de memoria ROM podía implementarse con menos transistores que una celda de memoria SRAM, ya que esta última necesita un pestillo (compuesto por 5 a 20 transistores) para retener su contenido, mientras que una celda ROM podría consistir en la ausencia (0 lógico) o presencia (1 lógico) de un transistor que conecta una línea de bits con una línea de palabra. [ 13 ] En consecuencia, la ROM podría implementarse a un costo por bit menor que la RAM durante muchos años.
La mayoría de los ordenadores domésticos de la década de 1980 almacenaban un intérprete BASIC o un sistema operativo en la ROM, ya que otras formas de almacenamiento no volátil, como las unidades de disco magnético, resultaban demasiado costosas. Por ejemplo, el Commodore 64 incluía 64 KB de RAM y 20 KB de ROM que contenían un intérprete BASIC y el sistema operativo KERNAL . Los ordenadores domésticos o de oficina posteriores, como el IBM PC XT, solían incluir unidades de disco magnético y mayor cantidad de RAM, lo que les permitía cargar sus sistemas operativos desde el disco a la RAM, quedando solo un núcleo de inicialización de hardware mínimo y un gestor de arranque en la ROM (conocido como BIOS en los ordenadores compatibles con IBM ). Esta configuración permitía un sistema operativo más complejo y fácilmente actualizable.
En los ordenadores modernos, la memoria ROM se utiliza para almacenar el firmware de arranque básico del procesador, así como el firmware necesario para controlar internamente dispositivos autónomos como tarjetas gráficas , discos duros , unidades de estado sólido , unidades de disco óptico , pantallas TFT , etc. Actualmente, muchas de estas memorias de solo lectura, especialmente la BIOS / UEFI , suelen sustituirse por memoria EEPROM o Flash (véase más abajo) para permitir la reprogramación in situ en caso de que sea necesario actualizar el firmware. Sin embargo, algunos subsistemas sencillos y consolidados (como el teclado o algunos controladores de comunicación en los circuitos integrados de la placa base, por ejemplo) pueden emplear ROM de máscara u OTP (programable una sola vez).
Las tecnologías ROM y sucesoras, como la memoria flash, son comunes en los sistemas embebidos . Se encuentran en todo tipo de dispositivos, desde robots industriales hasta electrodomésticos y electrónica de consumo ( reproductores de MP3 , decodificadores , etc.), todos ellos diseñados para funciones específicas, pero basados en microprocesadores de propósito general . Dado que el software suele estar estrechamente integrado al hardware, rara vez se necesitan cambios de programa en estos dispositivos (que normalmente carecen de discos duros por razones de coste, tamaño o consumo energético). Desde 2008, la mayoría de los productos utilizan memoria flash en lugar de ROM de máscara, y muchos ofrecen alguna forma de conectarse a un PC para actualizar el firmware ; por ejemplo, un reproductor de audio digital podría actualizarse para admitir un nuevo formato de archivo . Algunos aficionados han aprovechado esta flexibilidad para reprogramar productos de consumo para nuevos fines; por ejemplo, los proyectos iPodLinux y OpenWrt han permitido a los usuarios ejecutar distribuciones Linux completas en sus reproductores de MP3 y routers inalámbricos, respectivamente.
La memoria ROM también es útil para el almacenamiento binario de datos criptográficos , ya que dificulta su sustitución, lo cual puede ser deseable para mejorar la seguridad de la información .
Se utiliza para almacenar datos.
Dado que la ROM (al menos en su forma de máscara cableada) no se puede modificar, solo es adecuada para almacenar datos que no se prevé que requieran modificación durante la vida útil del dispositivo. Con este fin, la ROM se ha utilizado en muchos ordenadores para almacenar tablas de consulta para la evaluación de funciones matemáticas y lógicas (por ejemplo, una unidad de coma flotante podría tabular la función seno para facilitar cálculos más rápidos). Esto resultaba especialmente eficaz cuando las CPU eran lentas y la ROM era más barata que la RAM.
Cabe destacar que los adaptadores de pantalla de los primeros ordenadores personales almacenaban tablas de caracteres de fuente de mapa de bits en la ROM. Esto generalmente significaba que la fuente de visualización del texto no se podía cambiar de forma interactiva. Este era el caso tanto de los adaptadores CGA como MDA disponibles con el IBM PC (tipo 5150). [ 14 ]
El uso de ROM para almacenar cantidades tan pequeñas de datos ha desaparecido casi por completo en los ordenadores modernos de uso general. Sin embargo, la memoria flash NAND ha asumido un nuevo papel como medio de almacenamiento masivo o secundario de archivos.
Tipos

Programado de fábrica

La ROM de máscara es una memoria de solo lectura cuyo contenido es programado por el fabricante del circuito integrado (en lugar del usuario). El cliente proporciona al fabricante del dispositivo el contenido deseado. Los datos deseados se convierten en una fotomáscara /capa de máscara personalizada para la metalización final de las interconexiones en el chip de memoria (de ahí su nombre).
La ROM de máscara se puede crear de varias maneras, todas ellas con el objetivo de cambiar la respuesta eléctrica de un transistor cuando se le accede mediante una cuadrícula, como por ejemplo:
- En una ROM con transistores en una configuración NOR, usando una fotomáscara para definir solo áreas específicas de una cuadrícula con transistores, para rellenar con metal conectando así a la cuadrícula solo una parte de todos los transistores en el chip ROM [ 3 ] creando así una cuadrícula donde los transistores que están conectados causan una respuesta eléctrica diferente cuando se direccionan, en la cuadrícula en la que los transistores no están conectados, un transistor conectado puede representar un 1 y uno no conectado un 0, o viceversa. Esta es la forma menos costosa y más rápida de hacer ROM de máscara [ 3 ] ya que solo necesita una máscara con datos, y tiene la densidad más baja de todos los tipos de ROM de máscara, ya que se hace en la capa de metalización, [ 3 ] cuyas características pueden ser relativamente grandes con respecto a otras partes de la ROM. Esto se conoce como ROM programada por contacto. En la ROM con configuración NAND, esto se conoce como programación de capa metálica y la máscara define dónde rellenar las áreas que rodean los transistores con metal, lo que provoca un cortocircuito en los transistores. Un transistor que no está en cortocircuito puede representar un 0, y uno que sí lo está puede representar un 1, o viceversa. [ 15 ]
- Utilizando dos máscaras para definir dos tipos de regiones de implantación iónica para transistores, para cambiar sus propiedades eléctricas cuando se direccionan en una cuadrícula y definir dos tipos de transistores. [ 3 ] El tipo de transistor define si representa un bit 1 o un bit 0. Una máscara define dónde depositar un tipo de implantación iónica (los transistores "1"), y otra define dónde depositar el otro (los transistores "0"). Esto se conoce como ROM de umbral de voltaje (VTROM) ya que los diferentes tipos de implantación iónica definen diferentes umbrales de voltaje en los transistores, y es el umbral de voltaje en un transistor el que define un 0 o un 1. Puede utilizarse con configuraciones NAND y NOR. Esta técnica ofrece un alto nivel de resistencia contra la lectura óptica del contenido ya que las regiones de implantación iónica son difíciles de distinguir ópticamente, [ 15 ] lo que puede intentarse descapuchando la ROM y utilizando un microscopio.
- Utilizando dos niveles de espesor para el óxido de puerta en transistores, [ 3 ] y usando una máscara para definir dónde depositar un espesor de óxido, y otra máscara para depositar el otro. Dependiendo del espesor, un transistor puede tener diferentes propiedades eléctricas y, por lo tanto, representar un 1 o un 0.
- Utilizando varias máscaras para definir la presencia o ausencia de los transistores en una cuadrícula. Un transistor inexistente puede interpretarse como un 0, y si está presente, como un 1, o viceversa. Esto se conoce como programación de capa activa. [ 15 ]
Los transistores de ROM de máscara se pueden organizar en configuraciones NOR o NAND y pueden lograr uno de los tamaños de celda más pequeños posibles, ya que cada bit está representado por un solo transistor. NAND ofrece una mayor densidad de almacenamiento que NOR. También son posibles las configuraciones OR, pero en comparación con NOR, solo conecta transistores a Vcc en lugar de Vss . [ 15 ] Las ROM de máscara solían ser las más económicas y son los dispositivos de memoria semiconductores más simples, con solo una capa de metal y una capa de polisilicio, lo que las convierte en el tipo de memoria semiconductora con el mayor rendimiento de fabricación [ 3 ] (el mayor número de dispositivos funcionales por ciclo de fabricación). La ROM se puede fabricar utilizando una de varias tecnologías de fabricación de dispositivos semiconductores, como CMOS , nMOS , pMOS y transistores bipolares . [ 16 ]
Es práctica común usar memoria no volátil regrabable , como UV- EPROM o EEPROM , durante la fase de desarrollo de un proyecto, y cambiar a ROM de máscara una vez finalizado el código. Por ejemplo, los microcontroladores Atmel están disponibles en formatos EEPROM y ROM de máscara.
La principal ventaja de la memoria ROM de máscara es su coste. Por bit, la memoria ROM de máscara era más compacta que cualquier otro tipo de memoria semiconductora . Dado que el coste de un circuito integrado depende en gran medida de su tamaño, la memoria ROM de máscara es significativamente más barata que cualquier otro tipo de memoria semiconductora.
Sin embargo, el costo de enmascaramiento único es alto y el tiempo de respuesta desde la fase de diseño hasta la de producto es prolongado. Los errores de diseño son costosos: si se encuentra un error en los datos o el código, la ROM de máscara es inútil y debe reemplazarse para modificar el código o los datos. [ 17 ]
A partir de 2003, cuatro empresas producen la mayoría de estos chips ROM de máscara: Samsung Electronics , NEC Corporation , Oki Electric Industry y Macronix . [ 18 ]
Algunos circuitos integrados contienen únicamente memoria ROM de máscara. Otros circuitos integrados contienen memoria ROM de máscara, así como una variedad de otros dispositivos. En particular, muchos microprocesadores tienen memoria ROM de máscara para almacenar su microcódigo . Algunos microcontroladores tienen memoria ROM de máscara para almacenar el gestor de arranque o todo su firmware .
Los chips ROM clásicos programados mediante máscara son circuitos integrados que codifican físicamente los datos que se van a almacenar, por lo que es imposible cambiar su contenido después de su fabricación.
También es posible escribir el contenido de una ROM láser utilizando un láser para alterar las propiedades eléctricas de solo algunos diodos en la ROM, o utilizando un láser para cortar solo algunos enlaces de polisilicio, en lugar de utilizar una máscara. [ 19 ] [ 20 ] [ 15 ]
Programable en campo
- La memoria de solo lectura programable (PROM), o ROM programable una sola vez (OTP), se puede escribir o programar mediante un dispositivo especial llamado programador de PROM . Normalmente, este dispositivo utiliza altos voltajes para destruir o crear permanentemente enlaces internos ( fusibles o antifusibles ) dentro del chip. Por lo tanto, una PROM solo se puede programar una vez.
- La memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM) se puede borrar mediante exposición a luz ultravioleta intensa (normalmente durante 10 minutos o más) y luego reescribir con un proceso que requiere la aplicación de un voltaje superior al habitual. La exposición repetida a la luz UV acabará desgastando una EPROM, pero la durabilidad de la mayoría de los chips EPROM supera los 1000 ciclos de borrado y reprogramación. Los encapsulados de los chips EPROM suelen identificarse por la prominente "ventana" de cuarzo que permite el paso de la luz UV. Tras la programación, la ventana se suele cubrir con una etiqueta para evitar el borrado accidental. Algunos chips EPROM se borran de fábrica antes de su encapsulado y no incluyen ventana; estos son, en la práctica, PROM.
- La memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM) se basa en una estructura de semiconductores similar a la de la EPROM, pero permite borrar eléctricamente todo su contenido (o bancos seleccionados ) y luego reescribirlo eléctricamente, de modo que no es necesario extraerlo del ordenador (ya sea de propósito general o integrado en una cámara, reproductor de MP3, etc.). Escribir o flashear una EEPROM es mucho más lento (milisegundos por bit) que leer desde una ROM o escribir en una RAM (nanosegundos en ambos casos).
- La memoria de solo lectura modificable eléctricamente (EAROM) es un tipo de EEPROM que se puede modificar de uno en uno o de unos pocos bits a la vez. [ 21 ] La escritura es un proceso muy lento y, de nuevo, necesita un voltaje más alto (normalmente alrededor de 12 V ) que el que se usa para el acceso de lectura. Las EAROM están diseñadas para aplicaciones que requieren una reescritura poco frecuente y solo parcial. La EAROM se puede usar como almacenamiento no volátil para información crítica de configuración del sistema; en muchas aplicaciones, la EAROM ha sido reemplazada por la RAM CMOS alimentada por la red eléctrica y respaldada con una batería de litio .
- La memoria flash (o simplemente flash ) es un tipo moderno de EEPROM inventada en 1984. La memoria flash se puede borrar y reescribir más rápido que la EEPROM convencional, y los diseños más recientes ofrecen una durabilidad muy alta (superior a 1.000.000 de ciclos). La memoria flash NAND moderna aprovecha de forma eficiente el área del chip de silicio, lo que ha dado como resultado circuitos integrados individuales con una capacidad de hasta 32 GB en 2007.Esta característica, junto con su resistencia y durabilidad física, ha permitido que la memoria flash NAND reemplace a la memoria magnética en algunas aplicaciones (como las unidades flash USB ). La memoria flash NOR a veces se denomina ROM flash o EEPROM flash cuando se utiliza como reemplazo de tipos de ROM más antiguos, pero no en aplicaciones que aprovechan su capacidad de modificación rápida y frecuente.
Al aplicar la protección contra escritura , algunos tipos de ROM reprogramables pueden convertirse temporalmente en memoria de solo lectura.
Otras tecnologías
Existen otros tipos de memoria no volátil que no se basan en la tecnología de circuitos integrados de estado sólido, entre ellos:
- Los soportes de almacenamiento óptico , como el CD-ROM, son de solo lectura (análogos a la ROM enmascarada). El CD-R permite escribir una vez y leer varias veces (análogos a la PROM), mientras que el CD-RW admite ciclos de borrado y reescritura (análogos a la EEPROM); ambos están diseñados para ser compatibles con versiones anteriores de CD-ROM.

- La ROM de matriz de diodos se utilizó en pequeñas cantidades en muchos ordenadores de la década de 1960, así como en calculadoras electrónicas de escritorio y codificadores de teclado para terminales . Esta ROM se programaba instalando diodos semiconductores discretos en ubicaciones específicas entre una matriz de trazas de línea de palabra y trazas de línea de bits en una placa de circuito impreso .
- La ROM de matriz de resistencias o condensadores se utilizó en muchos ordenadores hasta la década de 1970. Al igual que la ROM de matriz de diodos, se programaba colocando componentes en ubicaciones seleccionadas entre una matriz de líneas de palabra y líneas de bits . Las tablas de funciones de ENIAC eran ROM de matriz de resistencias, programadas mediante el ajuste manual de interruptores rotativos. Varios modelos del IBM System/360 y dispositivos periféricos complejos almacenaban su microcódigo en una matriz de condensadores, en variantes llamadas BCROS para almacenamiento de solo lectura de condensadores balanceados en los modelos 360/50 y 360/65 , o CCROS para almacenamiento de solo lectura de condensadores de tarjeta en el modelo 360/30 .
- La memoria ROM de matriz de transformadores logra una mayor densidad de almacenamiento que las memorias ROM de matriz de diodos, resistencias o condensadores, al utilizar cada elemento de la matriz para almacenar múltiples bits.
- El Dimond Ring Translator , llamado así en honor al inventor de Bell Labs, Thomas L. Dimond, consiste en cables que se enhebran a través de una secuencia de grandes anillos de ferrita que funcionan como transformadores, acoplando pulsos de excitación a bobinados de detección. [ 22 ] [ 23 ] Inventado a principios de la década de 1940, el Dimond Ring Translator se utilizó en el conmutador de barra transversal n.° 5 y en las centrales telefónicas TXE . El Dimond Ring fue la base de la mayoría de las formas posteriores de memoria acoplada por transformador o de "cuerda central".
- La memoria de solo lectura Transformer ( TROS ) en las unidades de control de periféricos 360/20 y 360/40 es una tecnología ROM de matriz Transformer que funciona de la misma manera que el traductor de anillo de diamante. Es más rápida y compacta que la CCROS de IBM utilizada en el IBM System/360 Modelo 30 , pero más lenta que la BCROS de IBM utilizada en los IBM System/360 Modelo 50 y Modelo 65 .
- La memoria de cuerda de núcleo , también conocida como memoria de trenza de alambre, [ 24 ] acopla las líneas de transmisión a las líneas de detección a través de núcleos de ferrita, se utilizaba donde el tamaño, el peso y/o el costo eran críticos. La cuerda de núcleo almacena múltiples bits de ROM por núcleo (a diferencia de la memoria de núcleo de lectura/escritura normal) y se programaba tejiendo "cables de línea de palabra" dentro o fuera de los núcleos de transformadores de ferrita . Dos tipos diferentes de memoria de cuerda de núcleo, que se distinguen por si la magnetización de los núcleos se invierte durante el funcionamiento, se conocen como la técnica de transformador de pulsos y la técnica de núcleo de conmutación [ 25 ].
- En la técnica del transformador de pulsos, las líneas de excitación se acoplan a las líneas de detección mediante núcleos de ferrita, pero la magnetización del núcleo no se invierte, ni este método depende del ciclo de histéresis de magnetización, utilizándolos únicamente como transformadores. Su funcionamiento es similar al del traductor de anillo de diamante, y se empleó en los ordenadores PDP-9 y PDP-16 de DEC , las calculadoras Hewlett-Packard 9100A y 9100B, las calculadoras Wang y muchas otras máquinas.
- La técnica del núcleo conmutador invierte la magnetización de los núcleos de ferrita. Esto es significativamente diferente al funcionamiento de un traductor de anillo de diamante. Esto se utilizó en las computadoras de la nave espacial Apolo de la NASA / MIT , [ 26 ]
- Memoria de circuito impreso acoplada inductivamente, que utiliza acoplamiento inductivo pero no núcleos de ferrita, acoplando en su lugar las líneas de control y las líneas de detección en planos separados de la placa de circuito impreso. Funciona según el mismo principio que el Dimond Ring Translator y se utilizó en las calculadoras Hewlett-Packard 9100A y 9100B para la memoria de control principal (además de una memoria de cuerda con núcleo de transformador de pulsos utilizada para el decodificador de microinstrucciones). [ 27 ]
Velocidad
Aunque la velocidad relativa de la RAM frente a la ROM ha variado con el tiempo, a partir de 2007Los chips de RAM de gran capacidad se pueden leer más rápido que la mayoría de las ROM. Por este motivo (y para permitir un acceso uniforme), el contenido de la ROM a veces se copia a la RAM o se guarda en caché antes de su primer uso, y posteriormente se lee desde la RAM.
Escribiendo
Para aquellos tipos de ROM que se pueden modificar eléctricamente, la velocidad de escritura ha sido tradicionalmente mucho más lenta que la de lectura, y puede requerir un voltaje inusualmente alto, el movimiento de puentes para aplicar señales de habilitación de escritura y códigos de comando de bloqueo/desbloqueo especiales. La memoria flash NAND moderna puede usarse para lograr las velocidades de escritura más altas de cualquier tecnología ROM regrabable, con velocidades de hasta 10 GB / s en una SSD. Esto ha sido posible gracias a la mayor inversión en unidades de estado sólido y productos de memoria flash para dispositivos móviles de gama alta, tanto para consumidores como para empresas. A nivel técnico, las mejoras se han logrado aumentando el paralelismo tanto en el diseño del controlador como en el almacenamiento, el uso de grandes cachés de lectura/escritura DRAM y la implementación de celdas de memoria que pueden almacenar más de un bit (DLC, TLC y MLC). Este último enfoque es más propenso a fallas, pero esto se ha mitigado en gran medida mediante el sobreaprovisionamiento (la inclusión de capacidad de reserva en un producto que solo es visible para el controlador de la unidad) y mediante algoritmos de lectura/escritura cada vez más sofisticados en el firmware de la unidad.
Resistencia y retención de datos

Debido a que se escriben forzando el paso de electrones a través de una capa de aislamiento eléctrico hacia la puerta de un transistor flotante , las ROM regrabables solo pueden soportar un número limitado de ciclos de escritura y borrado antes de que el aislamiento se dañe permanentemente. En las primeras EPROM, esto podía ocurrir tras tan solo 1000 ciclos de escritura, mientras que en las EEPROM Flash modernas la durabilidad puede superar el millón. Esta durabilidad limitada, junto con el mayor coste por bit, implica que es improbable que el almacenamiento basado en Flash sustituya por completo a las unidades de disco magnético en un futuro próximo.
El lapso de tiempo durante el cual una ROM permanece legible con precisión no está limitado por el ciclo de escritura. La retención de datos de EPROM, EAROM, EEPROM y Flash puede verse limitada en el tiempo por la fuga de carga de las compuertas flotantes de los transistores de la celda de memoria. Las primeras generaciones de EEPROM, a mediados de la década de 1980, generalmente indicaban una retención de datos de 5 o 6 años. Una revisión de las EEPROM ofrecidas en el año 2020 muestra que los fabricantes citan una retención de datos de 100 años. Los entornos adversos reducirán el tiempo de retención (la fuga se acelera con altas temperaturas o radiación ). Las ROM enmascaradas y las PROM con fusible/antifusible no sufren este efecto, ya que su retención de datos depende de la permanencia física, más que eléctrica, del circuito integrado, aunque el crecimiento del fusible fue en algún momento un problema en algunos sistemas. [ 28 ]
Imágenes de contenido
El contenido de los chips ROM se puede extraer con dispositivos de hardware especiales y el software de control correspondiente. Esta práctica es común, por ejemplo, para leer el contenido de los cartuchos de consolas de videojuegos antiguas . Otro ejemplo es la creación de copias de seguridad de las ROM del firmware/sistema operativo de ordenadores u otros dispositivos antiguos, con fines de archivo, ya que en muchos casos los chips originales son PROM y, por lo tanto, corren el riesgo de que su vida útil de datos se agote.
Los archivos de volcado de memoria resultantes se conocen como imágenes ROM o ROM abreviadas , y pueden usarse para crear ROM duplicadas, por ejemplo, para producir nuevos cartuchos o como archivos digitales para jugar en emuladores de consola . El término imagen ROM surgió cuando la mayoría de los juegos de consola se distribuían en cartuchos que contenían chips ROM, pero alcanzó tal popularidad que todavía se aplica a las imágenes de juegos más recientes distribuidos en CD-ROM u otros soportes ópticos.
Las imágenes ROM de juegos comerciales, firmware, etc., suelen contener software protegido por derechos de autor. La copia y distribución no autorizadas de software protegido por derechos de autor constituyen una violación de las leyes de propiedad intelectual en muchas jurisdicciones, aunque la duplicación con fines de respaldo puede considerarse un uso legítimo según la ubicación. En cualquier caso, existe una comunidad activa dedicada a la distribución e intercambio de dicho software con fines de preservación y difusión.
Cronología
Véase también
Notas
- ↑ También se utilizan otros términos, por ejemplo, " Carga inicial del programa " (IPL).
Referencias
- ↑ "Definición de ROM flash de la enciclopedia de PC Magazine" . pcmag.com . Archivado del original el 10 de noviembre de 2013.
- ↑ "¿Qué es la ROM en las computadoras? Tipos, funciones y usos. Es tu blog" . itsyourblog.com . 3 de marzo de 2025.
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