Nur-Lese-Speicher – Wikipedia

Elektronischer Speicher, der nicht geändert werden kann

Nur-Lese-Speicher (Rom) ist eine Art nichtflüchtiger Speicher, der in Computern und anderen elektronischen Geräten verwendet wird. Im ROM gespeicherte Daten können nach der Herstellung der Speichervorrichtung nicht elektronisch modifiziert werden. Nur-Lese-Speicher ist nützlich zum Speichern von Software, die während der Lebensdauer des Systems selten geändert wird, auch bekannt als Firmware. Softwareanwendungen (wie Videospiele) für programmierbare Geräte können als Plug-in-Cartridges mit ROM vertrieben werden.

Nur-Lese-Speicher bezieht sich ausschließlich auf fest verdrahtete Speicher, wie z. B. eine Diodenmatrix oder einen integrierten Schaltkreis (IC) mit Masken-ROM, der nicht elektronisch sein kann^[a] nach der Herstellung geändert. Obwohl diskrete Schaltungen prinzipiell durch das Hinzufügen von Verbindungsdrähten und/oder das Entfernen oder Ersetzen von Komponenten geändert werden können, ist dies bei ICs nicht möglich. Die Behebung von Fehlern oder Aktualisierungen der Software erfordern die Herstellung neuer Geräte und den Austausch des installierten Geräts.

Floating-Gate-ROM-Halbleiterspeicher in Form von löschbaren programmierbaren Festwertspeichern (EPROM), elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeichern (EEPROM) und Flash-Speichern können gelöscht und umprogrammiert werden. Dies ist jedoch normalerweise nur bei relativ langsamen Geschwindigkeiten möglich, erfordert möglicherweise eine spezielle Ausrüstung und ist normalerweise nur eine bestimmte Anzahl von Malen möglich.^[1]

Der Begriff “ROM” wird manchmal verwendet, um ein ROM-Gerät zu bezeichnen, das spezielle Software enthält, oder eine Datei mit Software, die im EEPROM oder Flash-Speicher gespeichert werden soll. Beispielsweise beschreiben Benutzer, die das Android-Betriebssystem modifizieren oder ersetzen, Dateien, die ein modifiziertes oder ersetztes Betriebssystem enthalten, als “benutzerdefinierte ROMs” nach dem Speichertyp, in den die Datei geschrieben wurde.

Geschichte[edit]

Diskrete Komponenten-ROM[edit]

IBM verwendet Kondensator-Lesespeicher (CROS) und Transformator-Lesespeicher (TROS), um Mikrocode für die kleineren System/360-Modelle 360/85 und die ersten beiden System/370-Modelle (370/155 und 370/ 165). Bei einigen Modellen gab es auch einen beschreibbaren Kontrollspeicher (WCS) für zusätzliche Diagnose und Emulationsunterstützung. Der Apollo Guidance Computer verwendete einen Kernseilspeicher, der durch das Einfädeln von Drähten durch magnetische Kerne programmiert wurde.

Solid-State-ROM[edit]

Viele Spielekonsolen verwenden austauschbare ROM-Cartridges, die es einem System ermöglichen, mehrere Spiele zu spielen. Hier ist das Innere einer Pokemon Silver Game Boy-Kassette zu sehen. Das ROM ist der IC auf der rechten Seite mit der Bezeichnung “MX23C1603-12A”.

Die einfachste Art von Festkörper-ROM ist so alt wie die Halbleitertechnologie selbst. Kombinatorische Logikgatter können manuell mit der Karte verbunden werden n-Bit die Anschrift Eingabe auf beliebige Werte von m-Bit Daten Ausgabe (eine Nachschlagetabelle). Mit der Erfindung des integrierten Schaltkreises kam das Masken-ROM. Der Masken-ROM besteht aus einem Raster von Wortleitungen (dem Adresseingang) und Bitleitungen (dem Datenausgang), die selektiv mit Transistorschaltern verbunden sind und eine beliebige Nachschlagetabelle mit einem regulären physikalischen Layout und einer vorhersagbaren Ausbreitungsverzögerung darstellen können.

Im Masken-ROM sind die Daten in der Schaltung physikalisch codiert, so dass sie nur während der Herstellung programmiert werden können. Dies führt zu einer Reihe gravierender Nachteile:

1. Es ist nur wirtschaftlich, Masken-ROM in großen Mengen zu kaufen, da Benutzer mit einer Gießerei einen Vertrag eingehen müssen, um ein kundenspezifisches Design herzustellen.
2. Die Durchlaufzeit zwischen der Fertigstellung des Designs für ein Masken-ROM und dem Erhalt des fertigen Produkts ist aus dem gleichen Grund lang.
3. Masken-ROM ist für F&E-Arbeiten unpraktisch, da Designer häufig den Inhalt des Speichers modifizieren müssen, wenn sie ein Design verfeinern.
4. Wenn ein Produkt mit einem fehlerhaften Masken-ROM geliefert wird, besteht die einzige Möglichkeit zur Behebung darin, das Produkt zurückzurufen und das ROM in jeder gelieferten Einheit physisch zu ersetzen.

Spätere Entwicklungen haben diese Mängel behoben. Programmierbarer Festwertspeicher (PROM), erfunden von Wen Tsing Chow im Jahr 1956,^[2][3] ermöglichte es dem Benutzer, seinen Inhalt genau einmal zu programmieren, indem er seine Struktur durch das Anlegen von Hochspannungsimpulsen physikalisch veränderte. Dies adressierte die obigen Probleme 1 und 2, da ein Unternehmen einfach eine große Menge frischer PROM-Chips bestellen und sie nach Belieben seiner Designer mit den gewünschten Inhalten programmieren kann.

Das Aufkommen des Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET), der 1959 in den Bell Labs erfunden wurde,^[4] ermöglichten den praktischen Einsatz von Metall-Oxid-Halbleiter-(MOS)-Transistoren als Speicherzellen-Speicherelemente in Halbleiterspeichern, eine Funktion, die zuvor von Magnetkernen in Computerspeichern erfüllt wurde.^[5] 1967 schlugen Dawon Kahng und Simon Sze von Bell Labs vor, dass das Floating Gate eines MOS-Halbleiterbauelements für die Zelle eines umprogrammierbaren ROMs verwendet werden könnte, was dazu führte, dass Dov Frohman von Intel den löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) in . erfand 1971.^[6] Die Erfindung des EPROM von 1971 löste im Wesentlichen Problem 3, da EPROM (im Gegensatz zu PROM) wiederholt in seinen unprogrammierten Zustand zurückgesetzt werden kann, indem es starkem ultraviolettem Licht ausgesetzt wird.

Elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (EEPROM), 1972 von Yasuo Tarui, Yutaka Hayashi und Kiyoko Naga am Elektrotechnischen Labor entwickelt,^[7] trug wesentlich zur Lösung von Problem 4 bei, da ein EEPROM vor Ort programmiert werden kann, wenn das enthaltende Gerät die Möglichkeit bietet, den Programminhalt von einer externen Quelle (zum Beispiel einem Personal Computer über ein serielles Kabel) zu empfangen. Flash-Speicher, erfunden von Fujio Masuoka bei Toshiba in den frühen 1980er Jahren und kommerzialisiert in den späten 1980er Jahren, ist eine Form von EEPROM, die die Chipfläche sehr effizient nutzt und tausende Male ohne Beschädigung gelöscht und neu programmiert werden kann. Es ermöglicht das Löschen und Programmieren nur eines bestimmten Teils des Geräts statt des gesamten Geräts. Dies kann mit hoher Geschwindigkeit erfolgen, daher der Name “Flash”.^[8][9]

Alle diese Technologien verbesserten die Flexibilität von ROM, jedoch zu erheblichen Kosten pro Chip, so dass Masken-ROM in großen Mengen für viele Jahre eine wirtschaftliche Wahl bleiben würde. (Sinkende Kosten für wiederprogrammierbare Geräte hatten den Markt für Masken-ROM bis zum Jahr 2000 fast eliminiert.) Wiederbeschreibbare Technologien wurden als Ersatz für Masken-ROMs ins Auge gefasst.

Die neueste Entwicklung ist NAND-Flash, ebenfalls von Toshiba erfunden. Seine Designer brachen ausdrücklich mit der bisherigen Praxis und stellten klar fest, dass “das Ziel von NAND-Flash darin besteht, Festplatten zu ersetzen”.^[10] anstelle der traditionellen Verwendung von ROM als eine Form von nichtflüchtigem Primärspeicher. Ab 2021^[update], hat NAND dieses Ziel fast vollständig erreicht, indem es einen höheren Durchsatz als Festplatten, eine geringere Latenz, eine höhere Toleranz gegenüber physischen Stößen, eine extreme Miniaturisierung (z. B. in Form von USB-Flash-Laufwerken und winzigen microSD-Speicherkarten) und einen viel geringeren Stromverbrauch bietet .

Zum Speichern von Programmen verwenden[edit]

Viele Computer mit gespeicherten Programmen verwenden eine Form des nichtflüchtigen Speichers (d. h. ein Speicher, der seine Daten behält, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird), um das anfängliche Programm zu speichern, das ausgeführt wird, wenn der Computer eingeschaltet wird oder auf andere Weise mit der Ausführung beginnt (ein bekannter Prozess).^[b] als Bootstrapping, oft abgekürzt mit “booting” oder “booting up”). Ebenso benötigt jeder nicht triviale Computer irgendeine Form von veränderlichem Speicher, um Änderungen seines Zustands während der Ausführung aufzuzeichnen.

Formen von Nur-Lese-Speichern wurden als nichtflüchtiger Speicher für Programme in den meisten frühen Computern mit gespeicherten Programmen verwendet, wie z. B. ENIAC nach 1948 Maschine, was Tage bis Wochen dauern kann.) Der Nur-Lese-Speicher war einfacher zu implementieren, da er nur einen Mechanismus benötigte, um gespeicherte Werte zu lesen und sie nicht vor Ort zu ändern, und konnte daher mit sehr einfachen elektromechanischen Geräten implementiert werden (siehe historische Beispiele unten). Mit dem Aufkommen integrierter Schaltkreise in den 1960er Jahren wurden sowohl ROM als auch sein veränderliches statisches Gegenstück als Arrays von Transistoren in Siliziumchips implementiert; jedoch könnte eine ROM-Speicherzelle mit weniger Transistoren implementiert werden als eine SRAM-Speicherzelle, da letztere einen Zwischenspeicher (mit 5-20 Transistoren) benötigt, um ihren Inhalt zu behalten, während eine ROM-Zelle aus der Abwesenheit (logisch 0) bestehen könnte oder Vorhandensein (logisch 1) eines Transistors, der eine Bitleitung mit einer Wortleitung verbindet.^[11] Folglich konnte ROM viele Jahre lang mit niedrigeren Kosten pro Bit als RAM implementiert werden.

Die meisten Heimcomputer der 1980er Jahre speicherten einen BASIC-Interpreter oder ein Betriebssystem im ROM, da andere Formen nichtflüchtiger Speicher wie Magnetplattenlaufwerke zu teuer waren. Zum Beispiel enthielt der Commodore 64 64 KB RAM und 20 KB ROM mit einem BASIC-Interpreter und dem KERNAL-Betriebssystem. Spätere Heim- oder Bürocomputer wie der IBM PC XT enthielten oft Magnetplattenlaufwerke und größere Mengen an RAM, sodass sie ihre Betriebssysteme von der Festplatte in den RAM laden konnten, wobei nur ein minimaler Hardware-Initialisierungskern und ein Bootloader im ROM verbleiben (bekannt als das BIOS in IBM-kompatiblen Computern). Diese Anordnung ermöglichte ein komplexeres und leicht aufrüstbares Betriebssystem.

In modernen PCs wird “ROM” verwendet, um die grundlegende Bootstrapping-Firmware für den Prozessor sowie die verschiedenen Firmwares zu speichern, die zur internen Steuerung eigenständiger Geräte wie Grafikkarten, Festplatten, Solid-State-Laufwerke, optische Laufwerke, TFT-Bildschirme usw. im System. Heutzutage werden viele dieser “Nur-Lese”-Speicher – insbesondere das BIOS/UEFI – oft durch EEPROM oder Flash-Speicher (siehe unten) ersetzt, um eine direkte Neuprogrammierung zu ermöglichen, falls ein Firmware-Upgrade erforderlich ist. Jedoch können einfache und ausgereifte Subsysteme (wie zum Beispiel die Tastatur oder einige Kommunikationscontroller in den integrierten Schaltungen auf der Hauptplatine) Masken-ROM oder OTP (einmalig programmierbar) verwenden.

ROM und Nachfolgetechnologien wie Flash sind in eingebetteten Systemen weit verbreitet. Diese reichen von Industrierobotern über Haushaltsgeräte bis hin zu Unterhaltungselektronik (MP3-Player, Set-Top-Boxen usw.), die alle auf bestimmte Funktionen ausgelegt sind, aber auf Allzweck-Mikroprozessoren basieren. Da Software in der Regel eng an Hardware gekoppelt ist, sind Programmänderungen in solchen Geräten (die normalerweise aus Kosten-, Größen- oder Stromverbrauchsgründen keine Festplatten haben) selten erforderlich. Seit 2008 verwenden die meisten Produkte Flash anstelle von Mask-ROM, und viele bieten eine Möglichkeit zum Anschluss an einen PC für Firmware-Updates; Beispielsweise könnte ein digitaler Audioplayer aktualisiert werden, um ein neues Dateiformat zu unterstützen. Einige Bastler haben sich diese Flexibilität zunutze gemacht, um Konsumgüter für neue Zwecke umzuprogrammieren; zum Beispiel haben die Projekte iPodLinux und OpenWrt es Benutzern ermöglicht, Linux-Distributionen mit vollem Funktionsumfang auf ihren MP3-Playern bzw. drahtlosen Routern auszuführen.

ROM ist auch für die binäre Speicherung von kryptografischen Daten nützlich, da sie schwer zu ersetzen sind, was zur Erhöhung der Informationssicherheit wünschenswert sein kann.

Zum Speichern von Daten verwenden[edit]

Da ROM (zumindest in festverdrahteter Maskenform) nicht modifiziert werden kann, ist es nur zum Speichern von Daten geeignet, von denen erwartet wird, dass sie während der Lebensdauer des Geräts nicht modifiziert werden müssen. Zu diesem Zweck wurde ROM in vielen Computern verwendet, um Nachschlagetabellen für die Bewertung mathematischer und logischer Funktionen zu speichern (zum Beispiel könnte eine Gleitkommaeinheit die Sinusfunktion tabellarisch darstellen, um eine schnellere Berechnung zu ermöglichen). Dies war besonders effektiv, wenn CPUs langsam waren und ROM im Vergleich zu RAM billig war.

Bemerkenswerterweise speicherten die Anzeigeadapter früherer Personalcomputer Tabellen von Bitmap-Schriftzeichen im ROM. Dies bedeutete normalerweise, dass die Schriftart der Textanzeige nicht interaktiv geändert werden konnte. Dies war sowohl bei den CGA- als auch bei den MDA-Adaptern der Fall, die mit dem IBM PC XT erhältlich sind.

Die Verwendung von ROM zum Speichern so kleiner Datenmengen ist in modernen Allzweckcomputern fast vollständig verschwunden. Allerdings hat NAND Flash als Medium zur Massenspeicherung oder Sekundärspeicherung von Dateien eine neue Rolle eingenommen.

Werkseitig programmiert[edit]

Masken-ROM ist ein Nur-Lese-Speicher, dessen Inhalt vom Hersteller der integrierten Schaltung (und nicht vom Benutzer) programmiert wird. Die gewünschten Speicherinhalte werden vom Kunden an den Gerätehersteller geliefert. Die gewünschten Daten werden für die abschließende Metallisierung der Verbindungen auf dem Speicherchip in eine maßgeschneiderte Maskenschicht umgewandelt (daher der Name).

Es ist gängige Praxis, für die Entwicklungsphase eines Projekts wiederbeschreibbare nichtflüchtige Speicher – wie UV-EPROM oder EEPROM – zu verwenden und nach Fertigstellung des Codes auf Mask-ROM umzuschalten. Atmel-Mikrocontroller sind beispielsweise sowohl im EEPROM- als auch im Masken-ROM-Format erhältlich.

Der Hauptvorteil von Masken-ROM sind seine Kosten. Der Masken-ROM ist pro Bit kompakter als jede andere Art von Halbleiterspeicher. Da die Kosten einer integrierten Schaltung stark von ihrer Größe abhängen, ist Masken-ROM deutlich billiger als jede andere Art von Halbleiterspeicher.

Die einmaligen Maskierungskosten sind jedoch hoch und es gibt eine lange Durchlaufzeit von der Entwurfs- bis zur Produktphase. Konstruktionsfehler sind kostspielig: Wenn ein Fehler in den Daten oder im Code gefunden wird, ist das Masken-ROM nutzlos und muss ersetzt werden, um den Code oder die Daten zu ändern. ^[12]

Ab 2003 produzieren vier Unternehmen die meisten dieser Masken-ROM-Chips: Samsung Electronics, NEC Corporation, Oki Electric Industry und Macronix.^{[13][needs update]}

Einige integrierte Schaltungen enthalten nur Masken-ROM. Andere integrierte Schaltungen enthalten Masken-ROM sowie eine Vielzahl anderer Geräte. Insbesondere haben viele Mikroprozessoren Masken-ROM, um ihren Mikrocode zu speichern. Einige Mikrocontroller verfügen über ein Masken-ROM, um den Bootloader oder die gesamte Firmware zu speichern.

Klassisch maskenprogrammiertes ROM Chips sind integrierte Schaltkreise, die die zu speichernden Daten physikalisch kodieren, und daher ist es unmöglich, ihren Inhalt nach der Herstellung zu ändern.

Feldprogrammierbar[edit]

• Programmierbarer Nur-Lese-Speicher (PROM), oder einmalig programmierbares ROM (OTP), kann geschrieben werden oder programmiert über ein spezielles Gerät namens a PROM-Programmierer. Normalerweise verwendet dieses Gerät hohe Spannungen, um interne Verbindungen (Sicherungen oder Antisicherungen) innerhalb des Chips dauerhaft zu zerstören oder zu erstellen. Folglich kann ein PROM nur einmal programmiert werden.
• Löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher (EPROM) kann durch Bestrahlung mit starkem ultraviolettem Licht (typischerweise für 10 Minuten oder länger) gelöscht und dann mit einem Prozess neu beschrieben werden, bei dem wiederum eine höhere als die übliche Spannung angelegt werden muss. Wiederholte Einwirkung von UV-Licht führt schließlich zu einer Abnutzung eines EPROMs, aber die Ausdauer der meisten EPROM-Chips überschreitet 1000 Zyklen des Löschens und Neuprogrammierens. EPROM-Chip-Packages sind oft an dem markanten Quarz-“Fenster” zu erkennen, das den Eintritt von UV-Licht ermöglicht. Nach der Programmierung wird das Fenster normalerweise mit einem Etikett abgedeckt, um ein versehentliches Löschen zu verhindern. Einige EPROM-Chips werden werkseitig gelöscht, bevor sie verpackt werden, und enthalten kein Fenster; diese sind effektiv PROM.
• Elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (EEPROM) basiert auf einer ähnlichen Halbleiterstruktur wie EPROM, lässt jedoch den gesamten Inhalt (oder ausgewählte Banken). Schreiben oder blinkend ein EEPROM ist viel langsamer (Millisekunden pro Bit) als das Lesen aus einem ROM oder das Schreiben in ein RAM (in beiden Fällen Nanosekunden).
  • Elektrisch änderbarer Festwertspeicher (EAROM) ist ein EEPROM-Typ, der bitweise modifiziert werden kann. Das Schreiben ist ein sehr langsamer Vorgang und benötigt wiederum eine höhere Spannung (normalerweise etwa 12 V) als für den Lesezugriff verwendet wird. EAROMs sind für Anwendungen gedacht, die selten und nur teilweise neu geschrieben werden müssen. EAROM kann als nichtflüchtiger Speicher für kritische System-Setup-Informationen verwendet werden; In vielen Anwendungen wurde EAROM durch CMOS-RAM ersetzt, die über das Stromnetz versorgt und mit einer Lithiumbatterie gepuffert werden.
  • Flash-Speicher (oder einfach Blitz) ist ein moderner EEPROM-Typ, der 1984 erfunden wurde. Flash-Speicher können schneller gelöscht und neu beschrieben werden als gewöhnliche EEPROMs, und neuere Designs zeichnen sich durch eine sehr hohe Lebensdauer (über 1.000.000 Zyklen) aus. Moderner NAND-Flash nutzt die Siliziumchipfläche effizient aus, sodass einzelne ICs ab 2007 eine Kapazität von bis zu 32 GB haben^[update]; Diese Funktion hat es zusammen mit seiner Ausdauer und physischen Haltbarkeit ermöglicht, dass NAND-Flash in einigen Anwendungen (wie USB-Flash-Laufwerken) magnetische ersetzt. NOR-Flash-Speicher wird manchmal genannt Flash-ROM oder Flash-EEPROM wenn es als Ersatz für ältere ROM-Typen verwendet wird, jedoch nicht in Anwendungen, die die Möglichkeit nutzen, schnell und häufig geändert zu werden.

Durch Anwenden eines Schreibschutzes können einige Typen von umprogrammierbaren ROMs vorübergehend zu einem Nur-Lese-Speicher werden.

Andere Technologien[edit]

Es gibt andere Arten von nichtflüchtigem Speicher, die nicht auf der Halbleiter-IC-Technologie basieren, darunter:

Transformatormatrix-ROM (TROS), vom IBM System 360/20

• Diodenmatrix-ROM, das in den 1960er Jahren in kleinen Mengen in vielen Computern sowie in elektronischen Tischrechnern und Tastaturcodierern für Terminals verwendet wurde. Dieses ROM wurde programmiert, indem diskrete Halbleiterdioden an ausgewählten Stellen zwischen einer Matrix von . installiert wurden Wortleitungsspuren und Bitleitungsspuren auf einer Leiterplatte.
• Widerstands-, Kondensator- oder Transformatormatrix-ROM, das bis in die 1970er Jahre in vielen Computern verwendet wurde. Wie das Diodenmatrix-ROM wurde es programmiert, indem Komponenten an ausgewählten Stellen zwischen einer Matrix von . platziert wurden Wortleitungen und Bitleitungen. Die Funktionstabellen von ENIAC waren Widerstandsmatrix-ROMs, die durch manuelles Einstellen von Drehschaltern programmiert wurden. Verschiedene Modelle des IBM System/360 und komplexer Peripheriegeräte speicherten ihren Mikrocode in einem der beiden Kondensatoren (genannt BCROS zum Nur-Lese-Speicher mit symmetrischem Kondensator beim 360/50 und 360/65, oder CCROS zum Kartenkondensator schreibgeschützter Speicher am 360/30) oder Transformator (genannt TROS zum Nur-Lese-Speicher des Transformators auf dem 360/20, 360/40 und anderen) Matrix-ROM.
• Kernseil, eine Form der Transformator-Matrix-ROM-Technologie, die dort eingesetzt wird, wo Größe und Gewicht entscheidend waren. Dies wurde in den Apollo Spacecraft Computers der NASA/MIT, den PDP-8-Computern von DEC, dem Hewlett-Packard 9100A-Rechner und anderen Orten verwendet. Diese Art von ROM wurde von Hand programmiert, indem “Wortleitungsdrähte” innerhalb oder außerhalb von Ferrit-Transformatorkernen gewebt wurden.
• Diamond Ring Stores, in denen Drähte durch eine Reihe von großen Ferritringen gefädelt werden, die nur als Sensorelemente fungieren. Diese wurden in TXE-Telefonzentralen verwendet.

Obwohl sich die relative Geschwindigkeit von RAM vs. ROM im Laufe der Zeit verändert hat, seit 2007^[update] große RAM-Chips können schneller gelesen werden als die meisten ROMs. Aus diesem Grund (und um einen einheitlichen Zugriff zu ermöglichen) werden ROM-Inhalte manchmal in den RAM kopiert oder beschattet vor der ersten Verwendung und anschließend aus dem RAM gelesen.

Schreiben[edit]

Bei ROM-Typen, die elektrisch modifiziert werden können, war die Schreibgeschwindigkeit traditionell viel langsamer als die Lesegeschwindigkeit, und es kann eine ungewöhnlich hohe Spannung, die Bewegung von Jumper-Steckern zum Anlegen von Schreibfreigabesignalen und spezielle Befehlscodes zum Sperren/Entsperren erforderlich sein. Modernes NAND-Flash erreicht mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 GB/s die höchsten Schreibgeschwindigkeiten aller wiederbeschreibbaren ROM-Technologien. Dies wurde durch die erhöhten Investitionen in Solid-State-Laufwerke für Verbraucher und Unternehmen sowie in Flash-Speicherprodukte für höherwertige Mobilgeräte ermöglicht. Auf technischer Ebene wurden die Vorteile durch die Erhöhung der Parallelität sowohl beim Controller-Design als auch bei der Speicherung, die Verwendung großer DRAM-Lese-/Schreib-Caches und die Implementierung von Speicherzellen erreicht, die mehr als ein Bit speichern können (DLC, TLC und MLC). Der letztgenannte Ansatz ist fehleranfälliger, wurde jedoch durch Overprovisioning (die Aufnahme von freier Kapazität in ein Produkt, das nur für den Laufwerkscontroller sichtbar ist) und durch immer ausgefeiltere Lese-/Schreibalgorithmen in der Laufwerksfirmware weitgehend abgeschwächt.

Ausdauer und Datenspeicherung[edit]

Da sie geschrieben werden, indem Elektronen durch eine elektrische Isolationsschicht auf ein schwebendes Transistorgate gezwungen werden, können wiederbeschreibbare ROMs nur einer begrenzten Anzahl von Schreib- und Löschzyklen standhalten, bevor die Isolation dauerhaft beschädigt wird. Bei den frühesten EPROMs kann dies bereits nach 1.000 Schreibzyklen auftreten, während bei modernen Flash-EEPROMs die Lebensdauer 1.000.000 überschreiten kann. Aufgrund der begrenzten Lebensdauer sowie der höheren Kosten pro Bit ist es unwahrscheinlich, dass Flash-basierte Speicher in naher Zukunft Magnetplattenlaufwerke vollständig ersetzen werden.^{[citation needed]}

Die Zeitspanne, über die ein ROM genau lesbar bleibt, wird nicht durch Schreibzyklen begrenzt. Die Datenspeicherung von EPROM, EAROM, EEPROM und Flash kann durch Ladungsverlust von den schwebenden Gates der Speicherzellentransistoren zeitlich begrenzt werden. EEPROMs der frühen Generation, in der Mitte der 1980er Jahre im Allgemeinen eine Datenspeicherung von 5 oder 6 Jahren genannt. Eine Überprüfung der im Jahr 2020 angebotenen EEPROMs zeigt, dass Hersteller eine Datenspeicherung von 100 Jahren angeben. Widrige Umgebungen verkürzen die Verweilzeit (das Auslaufen wird durch hohe Temperaturen oder Strahlung beschleunigt). Maskiertes ROM und Fuse/Antifuse-PROM leiden nicht unter diesem Effekt, da ihre Datenspeicherung eher von der physikalischen als der elektrischen Beständigkeit der integrierten Schaltung abhängt, obwohl das erneute Wachstum der Fuse in einigen Systemen früher ein Problem war.^[14]

Inhaltsbilder[edit]

Der Inhalt von ROM-Chips kann mit speziellen Hardwaregeräten und entsprechender Steuerungssoftware extrahiert werden. Diese Vorgehensweise ist als Hauptbeispiel üblich, um den Inhalt von älteren Videospielkonsolen-Cartridges zu lesen. Ein weiteres Beispiel ist das Anfertigen von Backups von Firmware/OS-ROMs von älteren Computern oder anderen Geräten – zu Archivierungszwecken, da die Originalchips in vielen Fällen PROMs sind und somit ihre nutzbare Datenlebensdauer zu überschreiten droht.

Die resultierenden Speicherabbilddateien werden als ROM-Images oder abgekürzt ROMs, und kann verwendet werden, um doppelte ROMs zu erstellen – zum Beispiel um neue Kassetten zu produzieren oder als digitale Dateien zum Abspielen in Konsolenemulatoren. Der Begriff ROM-Image entstand, als die meisten Konsolenspiele auf Kassetten mit ROM-Chips vertrieben wurden, erreichte jedoch eine so weit verbreitete Verwendung, dass es immer noch auf Bilder neuerer Spiele angewendet wird, die auf CD-ROMs oder anderen optischen Medien vertrieben werden.

ROM-Images von kommerziellen Spielen, Firmware usw. enthalten normalerweise urheberrechtlich geschützte Software. Das unbefugte Kopieren und Verteilen von urheberrechtlich geschützter Software stellt in vielen Rechtsordnungen eine Verletzung der Urheberrechtsgesetze dar, obwohl die Vervielfältigung zu Sicherungszwecken je nach Standort als faire Verwendung angesehen werden kann. Auf jeden Fall gibt es eine florierende Community, die sich mit der Verbreitung und dem Handel solcher Software und Abandonware zu Zwecken der Aufbewahrung/Weitergabe beschäftigt.

Zeitleiste[edit]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

Diese Audiodatei wurde aus einer Überarbeitung dieses Artikels vom 12. April 2005 erstellt (2005-04-12), und spiegelt nachfolgende Bearbeitungen nicht wider.