什么是ROM？只读存储器如何在计算机中工作

ROM是只读存储器（Read-Only Memory）的缩写。它指的是一种永久存储数据的计算机内存。

ROM内存芯片包含无法更改的硬连线指令。它也是非易失性的，这意味着即使设备断电，它也能保留其内容。这一特性使ROM成为存储关键系统设置、固件和其他不应丢失的基本ROM数据的理想选择。

RAM 与 ROM

RAM是随机存取存储器（Random Access Memory）的缩写，是易失性的，这意味着当计算机断电时，RAM内存会被擦除。而ROM芯片是非易失性的，这意味着即使断电，它们也能保留数据。

ROM 与 硬盘

硬盘以磁性方式存储数据，并且可以多次写入。然而，与硬盘不同，ROM永久存储数据，并且无法在没有特殊设备或程序的情况下重写ROM内容。

与RAM类似，ROM芯片通过将数据存储在排列成阵列的内存单元中来工作。每个内存单元包含固定的晶体管排列，代表二进制数据，通常是0和1。

在制造过程中，光刻或电编程等方法确保数据永久性地物理编码到这些内存单元中。

在ROM中寻址和读取内存单元涉及两个基本组成部分。

内存单元

ROM由内存单元组成，内存单元是存储数据的基本单位。这些单元排列成阵列，可以容纳一个比特的信息，通常是0或1的形式。

字线和位线

在ROM阵列中寻址和读取内存单元涉及字线和位线。

要访问特定的内存，相应的字线会激活，选择内存单元的特定行。在读取操作期间，激活字线上选定的内存单元将其存储的数据传输到相应的位线，以进行进一步的处理或输出。

ROM有几种不同的类型，每种都有其独特的特性和应用。最常见的包括：

ROM应用于各种硬件组件，包括计算机系统、游戏机和嵌入式设备。以下是一些常见用途。

PROM芯片（图2）像普通ROM一样具有行列网格。不同之处在于PROM芯片中每一列和每一行的交叉点都有保险丝连接。

PROM的工作原理是允许用户在制造后，通常使用专用编程设备，将数据写入内存芯片。

编程PROM芯片

PROM单元包含最初完整的可熔断链接，代表默认状态（通常全部为1）。在编程过程中，对芯片上的特定位置施加电脉冲或电流，导致可熔断链接被选择性熔断。

这会将相应内存单元的状态更改为0。一旦编程，数据即固定且用户无法更改。

PROM的优缺点

空白的PROM价格便宜，非常适合在进行昂贵的ROM制造过程之前进行ROM数据原型设计。然而，PROM比ROM更脆弱。静电冲击很容易导致PROM中的保险丝烧断，将重要的比特从1变为0。

EPROM通过选择性擦除和重新编程的过程进行操作。EPROM单元由浮栅晶体管组成，它们可以捕获或释放电子，以带电或放电状态表示二进制数据。

编程EPROM芯片

在编程期间，高电压施加到特定的内存单元，将电子注入浮栅并改变晶体管的导电性，从而存储数据。

要擦除数据，EPROM芯片暴露在紫外线（UV）光下，这将清除浮栅中的电荷，使单元恢复到默认状态。一旦芯片被擦除，就可以使用相同的高压编程过程将新数据编程到EPROM单元中。

EPROM适用性

EPROM能够多次擦除和重新编程，使其适用于需要偶尔更新或修订的应用，例如在电子设备中存储固件和BIOS。

EEPROM和闪存的工作原理相似，都利用浮栅晶体管来存储数据。

EEPROM和闪存都提供非易失性存储解决方案，使其适用于需要频繁数据更新或修改的应用，例如在各种电子设备中存储系统设置、固件和用户数据。

编程EEPROM芯片

在EEPROM中，数据通过电编程对单个内存单元的浮栅充电或放电来存储。

与EPROM不同，EEPROM不需要暴露在紫外线下进行擦除；相反，施加高压信号以选择性地从浮栅中移除存储的电荷，从而允许多次写入-擦除循环。

编程闪存

类似地，闪存通过捕获或释放浮栅中的电子来存储数据，但它以更大的规模运行，将内存单元组织成块和扇区。

闪存采用一种称为隧穿的机制，在编程和擦除过程中分别将电子移入和移出浮栅。闪存设计用于执行块擦除和编程，这使得它在大容量数据存储和检索方面更高效。

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