Memoria de solo lectura
La memoria de solo lectura, conocida también como ROM (acrónimo en inglés de read-only memory), es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite solo la lectura de la información y no su escritura,[1] independientemente de la presencia o no de una fuente de energía.
Los datos almacenados en la ROM no se pueden modificar, o al menos no de manera rápida o fácil. Se utiliza principalmente para contener el firmware[2] (programa que está estrechamente ligado a hardware específico, y es poco probable que requiera actualizaciones frecuentes) u otro contenido vital para el funcionamiento del dispositivo, como los programas que ponen en marcha el ordenador y realizan los diagnósticos.
En su sentido más estricto, se refiere solo a máscara ROM -en inglés, MROM- (el más antiguo tipo de estado sólido ROM), que se fabrica con los datos almacenados de forma permanente, y por lo tanto, su contenido no puede ser modificado de ninguna forma. Sin embargo, las ROM más modernas, como EPROM y Flash EEPROM, efectivamente se pueden borrar y volver a programar varias veces, aun siendo descritos como "memoria de solo lectura" (ROM). La razón de que se las continúe llamando así es que el proceso de reprogramación en general es poco frecuente, relativamente lento y, a menudo, no se permite la escritura en lugares aleatorios de la memoria. A pesar de la simplicidad de la ROM, los dispositivos reprogramables son más flexibles y económicos, por lo cual las antiguas máscaras ROM no se suelen encontrar en hardware producido a partir de 2007.
Historia
El tipo más simple de ROM en estado sólido es de la misma antigüedad que la propia tecnología semiconductora. Las puertas lógicas combinacionales pueden usarse en conjunto para indexar una dirección de memoria de n bits en valores de m bits de tamaño (una tabla de consultas). Con la invención de los circuitos integrados se desarrolló la máscara ROM. La máscara ROM consistía en una cuadrícula de líneas formadas por una palabra y líneas formadas por un bit seleccionadas respectivamente a partir de cambios en el transistor. De esta manera podían representar una tabla de consultas arbitraria y un lapso de propagación deductible.
En las máscaras ROM los datos están físicamente codificados en el mismo circuito, así que solo se pueden programar durante la fabricación. Esto acarrea serias desventajas:
- Solo es económico comprarlas en grandes cantidades, ya que el usuario contrata fundiciones para producirlas según sus necesidades.
- El tiempo transcurrido entre completar el diseño de la máscara y recibir el resultado final es muy largo.
- No son prácticas para I+D por el hecho de que los desarrolladores necesitan cambiar el contenido de la memoria mientras refinan un diseño.
- Si un producto tiene un error en la máscara, la única manera de arreglarlo es reemplazando físicamente la ROM por otra.
Los desarrollos posteriores tomaron en cuenta estas deficiencias, así pues se creó la memoria de solo lectura programable (PROM). Inventada en 1956, permitía a los usuarios modificarla solo una vez, alterando físicamente su estructura con la aplicación de pulsos de alto voltaje. Esto eliminó los problemas 1 y 2 antes mencionados, ya que una compañía podía pedir un gran lote de PROMs vacías y programarlas con el contenido necesario elegido por los diseñadores. En 1971 se desarrolló la memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM) que permitía reiniciar su contenido exponiendo el dispositivo a fuertes rayos ultravioleta. De esta manera erradicaba el punto 3 de la anterior lista. Más tarde, en 1983, se inventó la EEPROM,[3] resolviendo el conflicto número 4 de la lista ya que se podía reprogramar el contenido mientras proveyese un mecanismo para recibir contenido externo (por ejemplo, a través de un cable serial). En medio de la década de 1980 Toshiba inventó la memoria flash, una forma de EEPROM que permitía eliminar y reprogramar contenido en una misma operación mediante pulsos eléctricos miles de veces sin sufrir ningún daño.
Todas estas tecnologías mejoraron la versatilidad y flexibilidad de la ROM, pero lo hicieron a expensas de un alto incremento del costo por chip. Por eso las máscaras ROM se mantuvieron como la solución económica durante bastante tiempo. Esto fue así aproximadamente hasta el año 2000, cuando el precio de las memorias reprogramables hubo descendido lo suficiente como para comenzar a desplazar a las ROM no reprogramables del mercado.
El producto más reciente es la memoria NAND, otra vez desarrollada por Toshiba.[4] Los diseñadores rompieron explícitamente con las prácticas del pasado, afirmando que enfocaba "ser un reemplazo de los discos duros", más que tener el tradicional uso de la ROM como una forma de almacenamiento primario no volátil. En 2007, NAND ha avanzado bastante en su meta, ofreciendo un rendimiento comparable al de los discos duros, una mejor tolerancia a los shocks físicos, una miniaturización extrema (como por ejemplo memorias USB y tarjetas de memoria MicroSD), y un consumo de potencia mucho más bajo.
Uso para almacenamiento de software
Los ordenadores domésticos a comienzos de los años 1980 venían con todo su sistema operativo en ROM.[5] No había otra alternativa razonable ya que las unidades de disco eran generalmente opcionales. La actualización a una nueva versión significa usar un soldador o un grupo de interruptores DIP y reemplazar el viejo chip de ROM por uno nuevo. Actualmente los sistemas operativos en general ya no van en ROM. Todavía los ordenadores pueden dejar algunos de sus programas en memoria ROM, pero incluso en este caso, es más frecuente que vaya en memoria flash. Los teléfonos móviles y los asistentes personales digitales (PDA) suelen tener programas en memoria ROM (o por lo menos en memoria flash).
Algunas de las videoconsolas que usan programas basados en la memoria ROM son la Super Nintendo, la Nintendo 64, la Sega Mega Drive o la Game Boy. Estas memorias ROM, pegadas a cajas de plástico aptas para ser utilizadas e introducidas repetidas veces, son conocidas como cartuchos. Por extensión la palabra ROM puede referirse también a un archivo de datos que contenga una imagen del programa que se distribuye normalmente en memoria ROM, como una copia de un cartucho de videojuego.
Uso para almacenamiento de datos
Como la ROM no puede ser modificada (al menos en la antigua versión de máscara), solo resulta apropiada para almacenar datos que no necesiten ser modificados durante la vida de este dispositivo. Con este fin, la ROM se ha utilizado en muchos ordenadores para guardar tablas de consulta, utilizadas para la evaluación de funciones matemáticas y lógicas. Esto era especialmente eficiente cuando la unidad central de procesamiento era lenta y la ROM era barata en comparación con la RAM. De hecho, una razón de que todavía se utilice la memoria ROM para almacenar datos es la velocidad, ya que los discos siguen siendo más lentos. Y lo que es aún más importante, no se puede leer un programa que es necesario para ejecutar un disco desde el propio disco. Por lo tanto, la BIOS, o el sistema de arranque oportuno del PC normalmente se encuentran en una memoria ROM.[6]
No obstante, el uso de la ROM para almacenar grandes cantidades de datos ha ido desapareciendo casi completamente en los ordenadores de propósito general, mientras que la memoria Flash ha ido ocupando este puesto.
Tipos
Basado en semiconductores
Los chips de la máscara programada ROM clásica son circuitos integrados que codifican físicamente los datos a almacenar, y por lo tanto es imposible cambiar su contenido después de la fabricación. Otros tipos de memoria de estado sólido no volátil permiten algún grado de modificación:
- La memoria de solo lectura programable (PROM), o la ROM programable una sola vez (OTP), pueden ser escritas o programadas a través de un dispositivo especial llamado un programador PROM. Normalmente, este dispositivo utiliza alto voltaje para destruir o crear permanentemente enlaces internos (fusibles o antifusibles) dentro del chip. En consecuencia, una PROM solo puede programarse una vez.
- La memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM) puede ser borrada por la exposición a una fuerte luz ultravioleta (en general durante 10 minutos o más), a continuación, se reescribe otra vez con un proceso que necesita un voltaje más alto que el habitual aplicado. La exposición repetida a la luz UV desgastará eventualmente una EPROM, pero la resistencia de la mayoría de los chips EPROM excede 1000 ciclos de borrado y reprogramación. Después de la programación, la ventana se cubre normalmente con una etiqueta para evitar el borrado accidental. Algunos chips EPROM son borrados de fábrica antes de ser empaquetados, y no incluyen ninguna ventana; estos son efectivamente PROM.
- La memoria de solo lectura eléctricamente programable y borrable (EEPROM) se basa en una estructura de semiconductor similar a la EPROM, pero permite que todo su contenido (o bancos seleccionados) sea borrado eléctricamente, a continuación, reescrito eléctricamente, por lo que no deben ser retirados del ordenador (o una cámara, reproductor MP3, etc.). Escribir o flashear una EEPROM es mucho más lento (milisegundos por bit) que leer de una ROM o escribir a una RAM (nanosegundos en ambos casos). Existen diferentes tipos de EEPROM:
- La memoria de solo lectura eléctricamente alterable (EAROM) es un tipo de EEPROM que se puede modificar un bit cada vez. La escritura es un proceso muy lento y necesita de nuevo un voltaje más alto (generalmente alrededor de 12 V) del que se utiliza para el acceso de lectura. EAROMs están destinados para aplicaciones que requieren reescritura poco frecuente y sólo parcial. EAROM puede ser utilizado como almacenamiento no volátil para obtener información de configuración del sistema crítico; en muchas aplicaciones, EAROM ha sido suplantada por la RAM CMOS suministrada por la red eléctrica y apoyada con una batería de litio.
- La memoria flash (o simplemente flash) es un tipo moderno de EEPROM inventado en 1984. La memoria flash se puede borrar y volver a escribir más rápidamente que la EEPROM ordinaria, y los nuevos diseños cuentan con muy alta resistencia (superior a 1.000.000 de ciclos). La Flash NAND moderna hace uso eficiente de área de chip de silicio, lo que resulta en circuitos integrados individuales con una capacidad de hasta 32 GB a partir de 2007; esta característica, junto con su resistencia y durabilidad física, ha permitido la flash NAND reemplazar magnético en algunas aplicaciones (como las unidades flash USB). La memoria flash es a veces llamado flash ROM o Flash EEPROM cuando se usa como un reemplazo para los tipos de ROM viejos, pero no en aplicaciones que aprovechan su capacidad de ser modificado rápidamente y con frecuencia.
Velocidad
Velocidad de lectura
Aunque la relación relativa entre las velocidades de las memorias RAM y ROM ha ido variando con el tiempo, desde el año 2007 la RAM es más rápida para la lectura que la mayoría de las ROM, razón por la cual el contenido ROM se suele traspasar normalmente a la memoria RAM, desde donde es leída cuando se utiliza.
Velocidad de escritura
Para los tipos de ROM que puedan ser modificados eléctricamente, la velocidad de escritura siempre es mucho más lenta que la velocidad de lectura, pudiendo requerir voltaje excepcionalmente alto, movimiento de jumpers para habilitar el modo de escritura, y comandos especiales de desbloqueo. Las memorias Flash NAND logran la más alta velocidad de escritura entre todos los tipos de memoria ROM reprogramable, escribiendo grandes bloques de celdas de memoria simultáneamente, y llegando a 15 MB/s.
Véase también
Referencias
- Eggeling, T.; Frater, Harald (2003). Ampliar, reparar y configurar su PC. Marcombo. ISBN 8426713351. Consultado el 15 de febrero de 2018.
- Schinkel, Mike; Kaster, J. (1994). Programación en Clipper 5: incluida versión 5.2. Ediciones Díaz de Santos. ISBN 9780201601213. Consultado el 15 de febrero de 2018.
- Suzuki, E.; Hiraishi, H.; Ishii, K.; Hayashi, Y. (1983). A low-voltage alterable EEPROM with metal—oxide-nitride—oxide—semiconductor (MONOS) structures 30 (2). IEEE Transactions on Electron Devices. pp. 122-128. ISSN 0018-9383. doi:10.1109/T-ED.1983.21085.
- Centros Hospitalarios de Alta Resolucion de Andalucia (chares). Temario Especifico de Auxiliares Administrativos.e-book.. MAD-Eduforma. ISBN 9788466558228. Consultado el 15 de febrero de 2018.
- McHoes, Ann McIver; Flynn, Ida M. (27 de diciembre de 2010). Sistemas Operativos. Cengage Learning Editores. ISBN 9786074814859. Consultado el 15 de febrero de 2018.
- Tecnicos de Soporte Informatico de la Comunidad de Castilla Y Leon. Temario Volumen Ii Ebook. MAD-Eduforma. ISBN 9788466551045. Consultado el 15 de febrero de 2018.