只读存储器概述

只读存储器(Read-Only Memory，ROM)以非破坏性读出方式工作，只能读出无法写入信息。信息一旦写入后就固定下来，即使切断电源，信息也不会丢失，所以又称为固定存储器。ROM所存数据通常是装入整机前写入的，整机工作过程中只能读出，不像随机存储器能快速方便地改写存储内容。ROM所存数据稳定 ，断电后所存数据也不会改变，并且结构较简单，使用方便，因而常用于存储各种固定程序和数据。除少数种类的只读存储器(如字符发生器)可通用之外，不同种类的只读存储器功能不同。为便于用户使用和大批量生产，进一步发展出可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程序只读存储器(EPROM)和带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)等不同的种类。ROM应用广泛，诸如Apple II或IBM PC XT/AT等早期个人电脑的开机程序(操作系统)或是其他各种微电脑系统中的轫体(Firmware)，所使用的硬件都是ROM。

ROM主要由地址译码器、存储体、读出线及读出放大器等部分组成。ROM是按地址寻址的存储器，由CPU给出要访问的存储单元地址ROM的地址译码器是与门的组合，输出是全部地址输入的最小项(全译码)。n位地址码经译码后2n种结果，驱动选择2n个字,即W=2n。存储体是由熔丝、二极管或晶体管等元件排成W*m的二维阵列(字位结构)，共W个字，每个字m位。存储体实际上是或门的组合，ROM的输出线位数就是或门的个数。由于它工作时只是读出信息，因此可以不必设置写入电路，这使得其存储单元与读出线路也比较简单。

CPU经地址总线送来要访问的存储单元地址，地址译码器根据输入地址码选择某条字线，然后由它驱动该字线的各位线，读出该字的各存储位元所存储的二进制代码，送入读出线输出，再经数据线送至CPU。

只读存储器的特点是只能读出而不能写入信息，通常在电脑主板的ROM里面固化一个基本输入/输出系统，称为BIOS(基本输入输出系统)。其主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统。

ROM有多种类型，且每种只读存储器都有各自的特性和适用范围。从其制造工艺和功能上分，ROM有五种类型，即掩膜编程的只读存储器MROM(Mask-programmedROM)、可编程的只读存储器PROM(Programmable ROM)、可擦除可编程的只读存储器EPROM(Erasable Programmable ROM)、可电擦除可编程的只读存储器 EEPROM(Elecrically Erasable Programmable ROM)和快擦除读写存储器(Flash Memory)。

掩膜只读存储器(Mask ROM)中存储的信息由生产厂家在掩膜工艺过程中“写入”。在制造过程中，将资料以一特制光罩(Mask)烧录于线路中，有时又称为“光罩式只读内存”(Mask ROM)，此内存的制造成本较低，常用于电脑中的开机启动。其行线和列线的交点处都设置了MOS管，在制造时的最后一道掩膜工艺，按照规定的编码布局来控制MOS管是否与行线、列线相连。相连者定为1(或0)，未连者为0(或1)，这种存储器一旦由生产厂家制造完毕，用户就无法修改。MROM的主要优点是存储内容固定，掉电后信息仍然存在,可靠性高。缺点是信息一次写入(制造)后就不能修改，很不灵活且生产周期长，用户与生产厂家之间的依赖性大。

可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)允许用户通过专用的设备(编程器)一次性写入自己所需要的信息，其一般可编程一次，PROM存储器出厂时各个存储单元皆为1，或皆为0。用户使用时，再使用编程的方法使PROM存储所需要的数据。PROM的种类很多，需要用电和光照的方法来编写与存放的程序和信息。但仅仅只能编写一次，第一次写入的信息就被永久性地保存起来。例如，双极性PROM有两种结构：一种是熔丝烧断型，一种是PN结击穿型。它们只能进行一次性改写，一旦编程完毕，其内容便是永久性的。由于可靠性差，又是一次性编程，较少使用。PROM中的程序和数据是由用户利用专用设备自行写入，一经写入无法更改，永久保存。PROM具有一定的灵活性，适合小批量生产，常用于工业控制机或电器中。可编程可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)可多次编程，是一种以读为主的可写可读的存储器。是一种便于用户根据需要来写入，并能把已写入的内容擦去后再改写的ROM。其存储的信息可以由用户自行加电编写，也可以利用紫外线光源或脉冲电流等方法先将原存的信息擦除，然后用写入器重新写入新的信息。 EPROM比MROM和PROM更方便、灵活、经济实惠。但是EPROM采用MOS管，速度较慢。