Sistemas Digitais - ROM:Memórias Apenas de Leitura

Memória Apenas de Leitura(ROM - Read Only Memory)

As Memórias Apenas de Leitura (Read Only Memories - ROM) são uma classe de memórias semicondutoras projetadas para aplicações onde a relação de operações de leitura para operações de escrita é muito alta, ao contrário das memórias de leitura/escrita(Read/Write Memories - RWM), vistas anteriormente, onde a memória podia ser lida ou escrita com a mesma facildade. O uso corrente emprega os têrmos RAM para designar as memórias RWM e ROM para qualquer memória que pode ser apenas lida.

Em uma memória tipo ROM os bits não são armazenados em latches ou flip-flops como nas memórias RWM. Os bits em uma ROM são fixos e inalterados, programados na fabricação da ROM, ou em laboratório, e as células são circuitos combinacionais. Alguns tipos de ROM permitem programação do conteúdo da ROM sem retirar do circuito.

Memória ROM 8X4-palavrasXbits
O conteúdo de uma ROM com 8-palavras e 4-bits por palavras é mostrado na Fig.6. A tabela verdade para memória indica que a memória é um conversor de código de entrada(endereços A2A1A0) para outro código de saída(dados D3D2D1D0), isto é, um circuito decodificador em cascata com um circuito codificador.

Tabela do Conteúdo da ROM: sistgif6

Fig.6

Equações do decodificador da ROM:

Fig.7-14

Equações do codificador da ROM:

Fig.15-18

Circuito Lógico da ROM

O conteúdo de uma ROM com 8-palavras e 4-bits por palavras é mostrado na Fig.6.

A tabela verdade para memória indica que a memória é um conversor de código de entrada(endereços A2A1A0) para outro código de saída(dados D3D2D1D0), isto é, um circuito decodificador em cascata com um circuito codificador.

Fig.19

Codificador de ROM

O codificador de uma ROM pode ser implementado empregando uma matriz de diodos, em lugar de portas OR, desde que uma matriz de diodos realiza uma função OR. A Fig.20 mostra o circuito de duas portas OR com diodos: a primeira realiza Z=A+B e a segunda, a operação OR para qualquer número de variáveis de entrada.
			Fig.20

A Fig.21 abaixo mostra o codificador da ROM 8 X 4-palavrasXbits.


		Veja que para cada 1 no cruzamento de uma linha mj com uma coluna Dk na tabela verdade existe um diodo na matriz do codificador, na interseção, ligando a linha de endereço mj com a linha de dados Dk. Há tantos diodos no codificador quanto 1s nas colunas de dados da tabela da ROM.
Fig.21

Memórias ROM Semicondutoras

Fig.22

Memórias MROM(MASK ROM - ROM de MÁSCARA)
As memórias MROM têm suas locações de armazenamento programadas pelo fabricante de acordo com as especificações do cliente. As maiores desvantagens da MROM é que não pode ser reprogramada e só é econômica em grandes quantidades.

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Fig.23

Arquitetura de ROM 16X8 PalavrasXBits

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Arquitetura da ROM 16X8 palavrasXbits

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Fig.23

Arquitetura de ROM 16X8 PalavrasXBits

rom
Arquitetura da ROM 16X8 palavrasXbits

A Fig.23 acima mostra a estrutura de uma MROM MOS com 16-células arranjadas em 4-linhas e 4-colunas.A conexão da fonte(source) dos transistores MOSFET às linhas de dados na saída de dados determina se a célula armazena 1 ou 0: conexão de fonte aberta armazena 0 e fechada armazena 1.Todas as células de uma coluna estão ligadas à linha de saída da coluna, porém apenas uma linha de células é habilitada por vez através das saídas do decodificador de endereços aplicadas nos gates.

O decodifcador de endereços seleciona que linha terá seus dados lidos através do endereço A1A0.Quando o decodificador estiver desabilitado - entrada de habilitação no nível alto, então todos os transistores na matriz estão em corte, pois as saídas do decodificador estão baixas.

Temporização e Sinais de Tempo da ROM

O parâmetro que mede a velocidade de leitura de uma memória ROM é denominado tempo de acesso, tacc, e é igual ao atraso de propagação entre a aplicação das entradas da ROM e o aparecimento de dados válidos na saída da ROM em um operação de leitura.

ROM - Temporização de operação de leitura

No tempo t0, as entradas de endereços estão em níveis determinados, ALTO ou BAIXO e os sinais de habilitação chip select e output enable estão ALTOS, então as saídas de dados ficam em ALTA IMPEDANCIA(TRI-STATE).

Antes de t1, as entradas de endereços estão mu8dando para uma nova operação de leitura. em t1, o endereço é válido e chip select é ativado, BAIXO.

Em t2, chip select e output enable estão BAIXOS, habilitando os buffers de saída.

Em t3, as saídas passam de ALTA IMPEDANCIA para dados válidos armazenados no endereço de entrada.

O tempo de acesso tacc é igual ao tempo entre os instantes t1, quando o novo endereço é válido, e o instante t3, quando os dados de saída são válidos

CMOS MASK ROM(MROM) KM23C4000D(E)
A Fig.24 mostra as principais características da MROM KM23C4000D(E) que é uma memória organizada com 512K x 8-palavrasXbits, em tecnologia CMOS.

Diagrama de blocos e funções dos pinos

		Fig.24

Diagramas de Tempo

Símbolo	Definição
t_ACE	Tempo de Habilitação do Circuito
t_OE	Tempo de Habilitação da Saída
t_AA	Tempo de Acesso após Endereço
t_OH	Tempo de Manutenção da Saída
t_RC	Tempo do Ciclo de Leitura

Modos de Operação

mrom23c4000d_mode

Memórias PROM(Programmable Read Only Memory - Memória Programável Só de Leitura )

Para aplicações de pequenas quantidades, os fabricantes desenvolveram PROMs com elos-fusíveis que podem ser programadas pelo usuário.Uma vez programada, a PROM não pode ser apagada e reprogramada.A Fig.25 mostra como os fusíveis podem ser queimados para armazenar 0 na célula correspondente.

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Fig.25

OTP PROM TMS27PC256
A série TMS27PC256 são memórias de apenas leitura programáveis eletricamente (PROM) somente uma vez(OTP) organizadas como 32768 X 8- palavrasXbit.

Fig.26

Esta memória pode ser programada empregando um programador de EPROM comercial. As locações podem ser programadas uma a uma, em bloco, ou aleatoriamente. Utilizando a ferramenta de programação do fabricante, com VPP de 13V e VCC de 6,5V o tempo nominal de programação de toda a memória é 4 segundos aproximadamente.

Memória EPROM(Erasable Programmable ROM - ROM Apagável e Programável)

As células de armazenamento em uma EPROM são transistor MOS com porta de sílicio sem conexão(flutuante). No estado normal, o transistor está desligado e a célula armazena 1 lógico. O transistor pode ser ligado aplicando um pulso de tensão que injeta elétrons de alta energia na região da porta. Estes elétrons ficam presos, pois não há caminho de fuga. A Fig.27 mostra uma célula de uma EPROM.

Fig.27

Uma EPROM pode ser programada pelo usuário e também pode ser apagada e reprogramada quantas vezes desejar.O processo de programar uma EPROM consiste em aplicar tensões especiais (10 a 24V) nos pinos apropriados, durante um certo tempo(50ms por locação).

eproms
Fig.28

Uma EPROM pode ser apagada se for exposta a luz ultravioleta, que produzirá uma corrente da porta flutuante para o substrato, removendo as cargas e desligando o transistor, e restaurando o 1 lógico. Este processo deve gastar entre 15 e 20 minutos, dependendo da memória e intensidade de luz, e apagará toda a memória.

CMOS EPROM Am27C64
A Am27C64 é uma memória só de leitura apagável por ultravioleta e programável. É organizada como 8K palavras de 8-bits.Abaixo está o diagrama de blocos da Am27C64 e a tabela com os modos de operação da memória.

Fig.29

Modos de Operação

Fig.30

Memória EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM - ROM Apagável e Programável Eletricamente)

As memórias EEPROMs(E²PROMs) têm a mesma estrutura de porta flutuante que as EPROMs, mas com o acréscimo de uma região com uma fina camada de óxido sobre o dreno do transistor MOSFET da célula de memória. Esta modificação produz a característica mais importante das EEPROMs: são apagáveis eletricamente. Uma alta tensão(21 Volts) entre o dreno e a porta do MOSFET produz uma carga induzida na porta flutuante, que permanece mesmo retirando a tensão de alimentação. Uma tensão reversa de mesmo valor remove as cargas da porta flutuante e apaga a célula de memória. Uma vez que o transporte de cargas precisa de pequenas correntes, apagar e programar uma EEPROM pode ser realizado sem retirar a memória do circuito.

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Fig.31 - Célula de bit EEPROM

Outra característica das EEPROMs é a possibilidade de programar e apagar eletricamente bytes individuais da matriz da memória.Isto torna muito mais fácil modificar os dados de uma EEPROM. É muito mais rápida a programação de uma EEPROM pois o tempo de programar uma posição de memória é 5ms.

As EEPROMs mais modernas têm internamente os circuitos de suporte para gerar a tensão de programação, controlar a temporização e seqüência das operações de programação da memória, o que torna mais simples usar as EEPROMs. A possibilidade de apagar bytes e o alto nível de integração das EEPROMs apresentam duas desvantagens: densidade e custo. A complexidade da célula de memória e o circuito de suporte de uma EEPROM reduz a capacidade de bit por milímetro quadrado da pastilha de sílicio, aproximadamente duas vezes a área de uma EPROM.

EEPROM Paralela 8Kx8 M28C64
A M28C64 é uma memória EEPROM de 8192X8 bits de baixa potência, paralela, fabricada em tecnologia CMOS.Com acesso rápido - 90ns ou 120ns - e baixa dissipação de potência, o dispositivo oferece duas versões com tensões de alimentação de 5V e 3V, 10⁵ciclos de leitura/escrita e retenção de dados de 40 anos e 10 anos, conforme a versão. A Figura 29 mostra os diagramas de bloco e lógico, e a descrição dos terminaisda M28C64.

Fig.32

A tabela da Fig.33 resume os quatros modos de operação da EEPROM M28C64 e os níveis de sinais necessários.

fig30_99_2
Fig.33


	Veja como programar memórias EPROM de baixa tensão

		Questões para Revisão Resolva algumas questões sobre o assunto de tecnologias de memórias ROMs.





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Atualizada em 27/11/23

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