Una memoria es un dispositivo físico capaz de
almacenar información por lo que una memoria ROM, por las siglas de Read Only Memory, en
castellano Memoria de Sólo Lectura. Se trata de una memoria que usan los
equipos electrónicos, como es el caso de las computadoras. Aquella información
que se almacene en esta memoria no puede ser modificada por el propio usuario,
de allí su nombre.
Existen los siguientes tipos de memoria ROM: (PROM, EPROM, EEPROM)
Memorias de Solo Lectura
Las memorias de solo lectura son conocidas como
memorias ROM de la sigla en inglés Read Only Memory.
Se caracterizan por ser memorias de lectura y contienen celdas
de memoria no volátiles, es decir que la información
almacenada se conserva sin necesidad de energía. Este tipo
de memoria se emplea para almacenar información de forma
permanente o información que no cambie con mucha frecuencia.
Actualmente se dispone de varios tipos de memorias
ROM, a continuación se explicará cada una de
ellas con sus características básicas.
Memoria ROM de Máscara
Esta memoria se conoce simplemente como ROM
y se caracteriza porque la información contenida en su
interior se almacena durante su construcción y no se puede
alterar. Son memorias ideales para almacenar microprogramas, sistemas
operativos, tablas de conversión y caracteres.
Generalmente estas memorias utilizan transistores
MOS para representar los dos estados lógicos (1
ó 0). La programación se desarrolla mediante
el diseño de un negativo fotográfico llamado máscara
donde se especifican las conexiones internas de la memoria. En la
figura 10.3.1 se muestra la celda de memoria de una ROM de
este tipo, en tecnologías TTL y MOS.
Figura 10.3.1. Celdas de memoria
para una ROM
Las celdas de memoria se organizan en grupos para
formar registros del mismo tamaño y estos se ubican físicamente
formando un arreglo, como el indicado en la figura 10.3.2.
Figura 10.3.2. Organización
interna de una Memoria ROM
Memoria PROM
Esta memoria es conocida como ROM programable
de la sigla en inglés Programmable Read Only Memory.
Este tipo de memoria a diferencia de la ROM no se programa
durante el proceso de fabricación, en vez de ello la programación
la efectúa el usuario y se puede realizar una sola vez, después
de la cual no se puede borrar o volver a almacenar otra información.
El proceso de programación es destructivo,
es decir, que una vez grabada, es como si fuese una ROM normal.
Para almacenar la información se emplean dos técnicas:
por destrucción de fusible o por destrucción de unión.
Comúnmente la información se programa o quema en las
diferentes celdas de memoria aplicando la dirección en el
bus de direcciones, los datos en los buffers de entrada
de datos y un pulso de 10 a 30V, en una terminal dedicada para fundir
los fusibles correspondientes. Cuando se aplica este pulso a un
fusible de la celda, se almacena un 0 lógico, de lo
contrario se almacena un 1 lógico (estado por
defecto), quedando de esta forma la información almacenada
de forma permanente. En la figura 10.3.3 se observa la disposición
interna de una celda de memoria y los fusibles correspondientes.
Figura 10.3.3. Celda de Memoria
de una PROM
El proceso de programación de una PROM
generalmente se realiza con un equipo especial llamado quemador.
Este equipo emplea un mecanismo de interruptores electrónicos
controlados por software que permiten cargar las direcciones, los
datos y genera los pulsos para fundir los fusibles del arreglo interno
de la memoria. En la figura 10.3.4 se indica de forma esquemática
la función del programador.
Figura 10.3.4. Programación
de un PROM
Memoria EPROM
Este tipo de memoria es similar a la PROM
con la diferencia que la información se puede borrar y volver
a grabar varias veces. Su nombre proviene de la sigla en inglés
Erasable Read Only Memory.
La programación se efectúa aplicando
en un pin especial de la memoria una tensión entre
10 y 25 Voltios durante aproximadamente 50 ms, según
el dispositivo, al mismo tiempo se direcciona la posición
de memoria y se pone la información a las entradas de datos.
Este proceso puede tardar varios minutos dependiendo de la capacidad
de memoria.
La memoria EPROM, tal como las memorias
vistas anteriormente se compone de un arreglo de transistores MOSFET
de Canal N de compuerta aislada. En la figura 10.3.5 se observa
el transistor funcionando como celda de memoria en una EPROM.
Figura 10.3.5. Celda de memoria
de una EPROM
Cada transistor tiene una compuerta flotante de
SiO2 (sin conexión eléctrica) que en estado
normal se encuentra apagado y almacena un 1 lógico.
Durante la programación, al aplicar una tensión (10
a 25V) la región de la compuerta queda cargada eléctricamente,haciendo que el transistor se encienda, almacenando de esta forma
un 0 lógico. Este dato queda almacenado de forma permanente,
sin necesidad de mantener la tensión en la compuerta ya que
la carga eléctrica en la compuerta puede permanecer por un
período aproximado de 10 años.
Por otra parte el borrado de la memoria se realiza
mediante la exposición del dispositivo a rayos ultravioleta
durante un tiempo aproximado de 10 a 30 minutos. Este tiempo depende
del tipo de fabricante y para realizar el borrado, el circuito integrado
dispone de una ventana de cuarzo transparente, la cual permite a
los rayos ultravioleta llegar hasta el material fotoconductivo presente
en las compuertas aisladas y de esta forma lograr que la carga se
disipe a través de este material apagando el transistor,
en cuyo caso todas las celdas de memoria quedan en 1 lógico.
Generalmente esta ventana de cuarzo se ubica sobre la superficie
del encapsulado y se cubre con un adhesivo para evitar la entrada
de luz ambiente que pueda borrar la información, debido a
su componente UV. En la figura 10.3.6 se observa la fotografía
de una memoria de este tipo.
Figura 10.3.6. Apariencia Fisica
de una EPROM
Memoria EEPROM
La memoria EEPROM es programable y borrable
eléctricamente y su nombre proviene de la sigla en inglés
Electrical Erasable Programmable Read Only Memory. Actualmente
estas memorias se construyen con transistores de tecnología
MOS (Metal Oxide Silice) y MNOS (Metal Nitride-Oxide
Silicon).
Las celdas de memoria en las EEPROM son
similares a las celdas EPROM y la diferencia básica
se encuentra en la capa aislante alrededor de cada compuesta flotante,
la cual es más delgada y no es fotosensible.
La programación de estas memorias es similar
a la programación de la EPROM, la cual se realiza
por aplicación de una tensión de 21 Voltios
a la compuerta aislada MOSFET de cada transistor, dejando
de esta forma una carga eléctrica, que es suficiente para
encender los transistores y almacenar la información. Por
otro lado, el borrado de la memoria se efectúa aplicando
tensiones negativas sobre las compuertas para liberar la carga eléctrica
almacenada en ellas.
Esta memoria tiene algunas ventajas con respecto
a la Memoria EPROM, de las cuales se pueden enumerar las
siguientes:
-
Las palabras almacenadas en memoria se pueden borrar de forma
individual.
-
Para borra la información no se requiere luz ultravioleta.
-
Las memorias EEPROM no requieren programador.
-
Para reescribir no se necesita se necesita hacer un borrado
previo.
-
Se pueden reescribir aproximadamente unas 1000 veces sin que
se observen problemas para almacenar la información.
El tiempo de almacenamiento de la información
es similar al de las EPROM, es decir aproximadamente 10 años.
Memoria FLASH
La memoria FLASH es similar a la EEPROM,
es decir que se puede programar y borrar eléctricamente.
Sin embargo esta reúne algunas de las propiedades de las
memorias anteriormente vistas, y se caracteriza por tener alta capacidad
para almacenar información y es de fabricación sencilla,
lo que permite fabricar modelos de capacidad equivalente a las EPROM
a menor costo que las EEPROM.
Las celdas de memoria se encuentran constituidas
por un transistor MOS de puerta apilada, el cual se forma con una
puerta de control y una puerta aislada, tal como se indica en la
figura 10.3.7. La compuerta aislada almacena carga eléctrica
cuando se aplica una tensión lo suficientemente alta en la
puerta de control. De la misma manera que la memoria EPROM,
cuando hay carga eléctrica en la compuerta aislada, se almacena
un 0, de lo contrario se almacena un 1.
Figura 10.3.7 Celda de memoria
de una FLASH
Las operaciones básicas de una memoria Flash
son la programación, la lectura y borrado.
Como ya se mencionó, la programación
se efectúa con la aplicación de una tensión
(generalmente de 12V o 12.75 V) a cada una de las compuertas de
control, correspondiente a las celdas en las que se desean almacenar
0’s. Para almacenar 1’s no es necesario aplicar tensión
a las compuertas debido a que el estado por defecto de las celdas
de memoria es 1.
La lectura se efectúa aplicando una tensión
positiva a la compuerta de control de la celda de memoria, en cuyo
caso el estado lógico almacenado se deduce con base en el
cambio de estado del transistor:
-
Si hay un 1 almacenado, la tensión aplicada será
lo suficiente para encender el transistor y hacer circular corriente
del drenado hacia la fuente.
-
Si hay un 0 almacenado, la tensión aplicada no
encenderá el transistor debido a que la carga eléctrica
almacenada en la compuerta aislada.
Para determinar si el dato almacenado en la celda
es un 1 ó un 0, se detecta la corriente circulando
por el transistor en el momento que se aplica la tensión
en la compuerta de control.
El borrado consiste en la liberación de
las cargas eléctricas almacenadas en las compuertas aisladas
de los transistores. Este proceso consiste en la aplicación
de una tensión lo suficientemente negativa que desplaza las
cargas como se indica en la figura 10.3.8.
Figura 10.3.8. Proceso de descarga
de una celda de memoria FLASH
Fuente: Universidad Nacional de Colombia
Carrera 30 No 45-03 - Edificio 477Bogotá D.C. - Colombia
Ejemplos de Memorias Comerciales
Las memorias son circuitos integrados cuyos pines
se hayan en ambos lados de la cápsula, formando dos líneas
o hileras de pines (DIP) y generalmente se fabrican con capacidades
de orden de Kilobytes o Megabytes múltiplos de 8, por ejemplo
8k, 16k, 32k, 64k, 128k, o 8M, 16M, 32M, etc.
Figura 10.5.1. Distribución
de pines de un chip de memoria
En la figura 10.5.1 se observa un esquema descriptivo
de los pines que generalmente se encuentran en una memoria. A continuación
se da una explicación de cada uno de estos pines:
-
A0...An (Bus de direcciones):
Estos pines son las entradas para seleccionar la posición
de memoria a escribir o leer y su cantidad define la capacidad
de palabras que puede almacenar, dada por la expresión
2n, donde n es el número de
pines.
-
D0...Di (Bus de Datos): Corresponde
a los pines de entrada y salida de datos. En el mercado se consiguen
generalmente buses de 1, 4, 8 y 16 bits y lo más
usual es encontrar chips tengan 8 entradas de datos.
-
CS (Chip Select): Este pin se utiliza para seleccionar
el chip de memoria que se desea acceder. Esto en el caso del
usar dos o más memorias similares.
-
OE (Output Enable): Utilizado para habilitar la salida
de datos. Cuando se encuentra en estado activo las salidas tiene
alta impedancia o actúan como entradas.
-
R/W’ (Read/Write’): Entrada utilizada en las memorias
RAM para seleccionar la operación de lectura o escritura
-
VCC y GND (Alimentación): Corresponden
a los pines de alimentación del circuito integrado. Algunas
tienen disponible tres pines para este propósito, pero
por lo general son dos y el valor de la tensión de alimentación
depende de la tecnología de fabricación del circuito.
En las siguientes secciones se indicaran algunos
ejemplos de circuitos integrados de uso general disponibles en el
mercado, dando un ejemplo de cada uno de los tipos de memorias vistas.
MEMORIA SRAM - MCM6264C
Esta memoria fabricada por Motorola y desarrollada
con tecnología CMOS tiene una capacidad de 8K x 8.
Los tiempos de lectura y escritura del integrado son de aproximadamente
12 ns y tiene un consumo de potencia aproximado de 100 mW.
En la Figura 10.5.2 se observa la disposición de los pines
del circuito integrado de esta memoria y sus las características
técnicas básicas.
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Referencia
MCM6264C
Tipo
SRAM
Capacidad (bits)
8192 X 8
Tipo de salida
5V
Tiempos de Acceso
12/15/20/25/35 ns
Encapsulado
DIL-28
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Figura 10.5.2 SRAM MCM6264C
MEMORIA DRAM – 4116
El CI 4116 es una memoria DRAM de
16K x 1. La estructura interna de este integrado se encuentra constituida
por un arreglo de 128 filas y 128 columnas donde cada uno de los
bits se ubican con una dirección de 14 bits.
En la figura 10.5.3 se muestra la disposición de los pines
del circuito integrado. Observe que la entrada de direcciones es
de 7 bits (A0...A6). La razón de poseer
7 pines y no 14, se debe a que estos tienen función doble,
por ejemplo la entrada A0 se utiliza para establecer los
valores de los bits A0/A7 de la dirección de
memoria que se quiere acceder.
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Características Técnicas
Referencia
4116
Tipo
DRAM
Capacidad (bits)
16384 X 1
Tipo de salida
TRI-STATE
Tiempos de Acceso
100/120/150/200 ns
Encapsulado
DIL-16
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Figura 10.5.3. DRAM 4116
Para ingresar una dirección de memoria en
este integrado se utilizan las señales de entrada RAS’
y CAS’, las cuales deben estar inicialmente en "1"
para recibir los 7 bits menos significativos de la dirección
(A6...A0). Después de ello la entrada RAS’ debe cambiar
a "0" con lo cual los 7 bits se cargan en el registro
de direcciones de memoria y el dispositivo queda disponible para
recibir los 7 bits mas significativos (A7...A14) de la dirección.
Una vez se aplican estos bits, la entrada CAS’ debe
cambiar a "0", cargándolos de esta forma en el
registro de direcciones en su respectiva posición y permitiendo
finalmente acceder a la posición de memoria para efectuar
la operación de lectura o escritura.
MEMORIAS PROM - 74S473
Esta memoria tiene una capacidad de 512 palabras
de 8 bits y la descripción de sus pines se muestra
en la figura 10.5.4
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Características Técnicas
Referencia
74S473
Tipo
PROM
Capacidad (bits)
512 X 8
Tipo de salida
OPEN COLECTOR
Tiempos de Acceso
60 ns
Encapsulado
DIL-20
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Figura 10.5.4. PROM 74S473
MEMORIA EPROM - 27C16B
Esta memoria de 24 pines tiene una capacidad de
2048 palabras de 8 bits, es decir 2KB. Las
salidas de esta memoria son triestado, lo que permite escribir o
leer los datos con el mismo bus de datos.
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Características Técnicas
Referencia
27C16B
Tipo
EPROM CMOS
Capacidad (bits)
2048 X 8
Tipo de salida
(5V) (Vp=12.75V)
Tiempos de Acceso
150/250 ns
Encapsulado
DIL-24 |
Figura 10.5.5. EPROM 27C16B
Esta memoria tiene dos pines no indicados inicialmente:
-
VPP: Es utilizado durante la programación.
-
CE’/P (Chip Enable’/Program): Utilizado para seleccionar el
chip (en caso de emplearse en forma conjunta con otros) y para
programar la posición de memoria seleccionada en el bus
de direcciones.
Durante la programación de la memoria, la
entrada OE’ se debe encontrar en 1. En la entrada
debe estar presente una tensión de 5V, así como en
los datos y la dirección de memoria. Después de ello,
se aplica pulso de tensión durante 30 ms aproximadamente,
para almacenar los datos.
Como se vió anteriormente, el borrado de
este tipo de memoria se efectúa mediante la exposición
del integrado a luz ultravioleta. Una lámpara UV de
12mW, puede ser utilizada para efectuar este proceso, el
cual tarda entre 20 y 25 minutos.
MEMORIA EEPROM - 28C64A
Esta memoria tiene una capacidad de 8K X 8
y tiene características diferentes a las demás. La
información almacenada puede perdurar aproximadamente 100
años y puede soportar hasta 100.000 ciclos de grabado y borrado.
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Características Técnicas
Referencia
28C64A Tipo EEPROM CMOS Capacidad (bits)
8192 X 8
Tipo de salida
5V
Tiempos de Acceso
120/150/200 ns
Encapsulado
DIL-28 y PLCC-32
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Figura 10.5.6. EEPROM 28C64A
En la figura 10.5.6 se indica la disposición
de los pines de esta memoria la cual se encuentra disponible en
dos tipos de encapsulados (DIL y PLCC).
MEMORIA FLASH - 27F256
La capacidad de esta memoria es de 32K X 8 y como
memoria Flash tiene la característica particular de
ser borrada en un tiempo muy corto (1 seg.). El tiempo de programación
por byte es de 100 ms y el tiempo de retención de la información
es de aproximadamente 10 años.
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Características Técnicas
Referencia
28F256
Tipo
FLASH EEPROM
Capacidad (bits)
32768 X 8
Tipo de salida
(5V) (Vp=12.5V)
Tiempos de Acceso
90/100/120/150 ns
Encapsulado
DIL-28
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Figura 10.5.7. Memoria Flash 27F256
En la figura 10.5.7 se indica la disposición
de los pines de esta memoria con sus características técnicas
básicas.
Publicado: Hernández José
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