อุปกรณ์พื้นฐานคอมพิวเตอร์

อุปกรณ์พื้นฐานคอมพิวเตอร์

ROM

รอม (ROM: Read-only Memory หน่วยความจำอ่านอย่างเดียว)
เป็นหน่วยความจำแบบสารกึ่งตัวนำชั่วคราวชนิดอ่านได้อย่างเดียว
ใช้เป็นสื่อบันทึกในคอมพิวเตอร์ เพราะไม่สามารถบันทึกซ้ำได้ (อย่างง่ายๆ)
เป็นหน่วยความจำที่มีซอฟต์แวร์หรือข้อมูลอยู่แล้ว และพร้อมที่จะนำมาต่อกับ
ไมโครโพรเซสเซอร์ได้โดยตรง หน่วยความจำประเภทนี้แม้
ไม่มีไฟเลี้ยงต่ออยู่ ข้อมูลก็จะไม่หายไปจากหน่วยความจำ (nonvolatile) 
โดยทั่วไปจะใช้เก็บข้อมูลที่ไม่ต้องมีการแก้ไขอีกแล้วเช่น
เก็บโปรแกรมไบออส (Basic Input output System : BIOS) 
หรือเฟิร์มแวร์ ที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์
ใช้เก็บโปรแกรมการทำงานสำหรับเครื่องคิดเลข
ใช้เก็บโปรแกรมของคอมพิวเตอร์ที่ทำงานเฉพาะด้าน เช่น
ในรถยนต์ที่ใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมวงจร ควบคุมในเครื่องซักผ้า เป็นต้น
หน่วยความจำประเภท ROM นี้ยังแบ่งออกเป็นประเภทย่อยๆ
ตามลักษณะการใช้งานได้หลายประเภท สำหรับเทคโนโลยีในการผลิตตัว
ไอซีที่ทำหน้าที่เป็น
ROM มีทั้งแบบ MOS และแบบไบโพลาร์ ดังแผนภา
ชนิดของ ROM
หน่วยความจำประเภทนี้ ข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ภายในจะถูกโปรแกรมมา
จากโรงงานตั้งแต่ขั้นตอนการผลิตไอซี เราจะใช้ ROM ชนิดนี้ เมื่อข้อมูลนั้น
ไม่มีการเปลี่ยนแปลง และเหมาะสำหรับงานที่ผลิตครั้งละมากๆ ผู้ใช้ไม่สามารถ 
เปลี่ยนแปลงข้อมูลภายใน ROM ได้ ROM ประเภทนี้มีทั้งแบบไบโพลาร์และแบบ MOS
PROM (Programmable ROM) 
จากไอซี ROM แบบแรกการโปรแกรมข้อมูลจะต้องโปรแกรมมาจากโรงงาน 
และต้องผลิตจำนวนมากจึงจะคุ้มค่ากับต้นทุนในการผลิต อีกทั้งโรงงานผู้ผลิต
ไอซีจะรู้ข้อมูลที่เก็บอยู่ด้วย สำหรับระบบดิจิตอลหรือคอมพิวเตอร์ที่ผลิตออกมาจำนวน
ไม่มากและต้องการใช้หน่วยความจำ ROM สามารถนำหน่วยความจำ ROM 
มาโปรมแกรมเองได้ 
โดยหน่วยความจำนี้จะเรียกว่า PROM ( Programmable Read Only Memory ) 
หน่วยความจำประเภทนี้ 
เซลล์เก็บข้อมูลแต่ละเซลล์จะมีฟิวส์ ( fused ) ต่ออยู่ เป็นหน่วยความจำที่ข้อมูลที่ต้องกา
รโปรแกรมจะถูกโปรแกรมโดยผู้ใช้เอง โดยป้อนพัลส์แรงดันสูง ( HIGH VOLTAGE PULSED ) 
ไอซี PROM ที่ยังไม่ถูกโปรแกรมนั้น ข้อมูลทุกเซลล์หรือทุกบิตจะมีค่าเท่ากันหมด 
คือ มีลอจิกเป็น 1 แต่เมื่อได้มีการโปรแกรมโดยป้อนแรงดันไฟสูงๆเข้าไป
จะทำให้เซลล์บางเซลล์ฟิวส์ขาดไป ทำให้ตำแหน่งที่เซลล์นั้นต่ออยู่มีลอจิกเป็น 0 เมื่อ PROM 
ถูกโปรแกรมแล้ว ข้อมูลภายใน จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้อีก เนื่องจากฟิวส์ที่ขาดไปแล้ว
ไม่สามารถต่อได้ หน่วยความจำชนิดนี้ จะใช้ในงานที่ใช้ความเร็วสูง ซึ่งความเร็วสูงกว่า
หน่วยความจำที่โปรแกรมได้ชนิดอื่นๆ
EPROM (Erasable Programmable ROM) 
หน่วยความจำประเภท EPROM เป็นหน่วยความจำประเภท PROM ที่สามารถลบข้อมูล
หรือโปรแกรมข้อมูลใหม่ได้ เหมาะสำหรับงานสร้างวงจรต้นแบบที่อาจต้องมีการแก้ไข
โปรแกรมหรือข้อมูลใหม่ ข้อมูลจะถูกโปรแกรม โดยผู้ใช้โดยการให้สัญญาณ ที่มีแรงดันสูง
( HIGH VOLTAGE SIGNAL ) ผ่านเข้าไปในตัว EPROM ซึ่งเป็นวิธีเดียวกับที่ใช้ใน PROM
หน่วยความจำประเภทนี้มี 2 ประเภท คือ ประเภทที่ลบข้อมูลด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต 
หรือที่เรียกกันว่า UV PROM ส่วนอีกประเภทหนึ่งเป็นหน่วยความจำที่ลบข้อมูลด้วยไฟฟ้า 
เรียกว่า EEPROM ย่อมาจาก Electrical Erasable PROM
หน่วยความจำประเภท UV PROM การโปรแกรมทำได้โดยการป้อนค่าแรงดัน
ไฟฟ้าที่เหมาะสมเข้าไป 
และข้อมูลจะถูกบันทึกไว้ตลอดไป สำหรับการลบข้อมูลทำ
ได้ด้วยการฉายแสงอัลตราไวโอเลตเข้าไปในตัว ไอซี โดยผ่านทางช่องใส
ที่ทำด้วยผลึกควอตซ์ที่อยู่บนตัวไอซี เมื่อฉายแสงครู่หนึ่ง ( ประมาณ 5 - 10 นาที )
ข้อมูลที่อยู่ภายในก็จะถูกลบทิ้ง ซึ่งช่วงเวลาที่ฉายแสงนี้สามารถดูได้จากข้อมูลที่กำหนด
( DATA SHEET ) มากับตัว EPROM
หน่วยความจำประเภท EEPROM แม้ว่าจะลบและโปรแกรมข้อมูลได้ด้วยกระแสไฟฟ้า
ซึ่งสะดวกในการใช้งาน แต่ความเร็วในการอ่าน และเขียนข้อมูลจะไม่เร็วเท่าที่ควร
การอ่านขนาดความจุจาก Data Sheet 
จากรูป แสดงให้เห็นส่วนประกอบพื้นฐานของ ROM ซึ่งจะมีสัญญาณต่างๆ 
ที่เกี่ยวข้องกับ ROM และทุกชิปที่อยู่ใน ROM มักมีการจัดแบ่งแยกหน้าที่เสมอ 
เช่น ขาแอดเดรสของ ROM เป็นอินพุต ส่วนขาข้อมูลจะเป็นเอาต์พุต
โดยหลักการแล้วขาข้อมูลจะต่อเข้ากับบัสข้อมูลซึ่งเป็นบัส 2 ทาง
ลักษณะโครงสร้างภายในของข้อมูลในหน่วยความจำสามารถดูได้จาก Data Sheet 
ของ ROM นั้นๆ เช่น ROM ที่ระบุเป็น 1024 8 หรือ 4096 8 ตัวเลขชุดแรก (1024,4096
จะบอกถึงจำนวนตำแหน่งที่ใช้เก็บข้อมูลภายใน ส่วนตัวเลขชุดที่สอง ( 8,8 ) 
จะเป็นตัวบอกถึงจำนวนบิตของข้อมูลแบบขนานที่อ่านจาก ROM
ในการที่จะกำหนดจำนวนเส้นของบัสแอดเดรสที่ใช้กับ ROM จะสามารถรู้ได้จาก
2 ยกกำลัง x = จำนวนแอดเดรสที่อ้างถึง
เช่น 2 ยกกำลัง x = 4096 จะได้ x = 12 ซึ่งก็คือ จำนวนเส้นบัสแอดเดรสนั่นเอง
การอ่านข้อมูลจาก ROM 
CPU จะส่งแอดเดรสไปให้ ROM แอดเดรสดังกล่าวจะปรากฏ เป็นแอดเดรสที่ต้องการอ่าน 
ใน ROMโดยข้อมูลจะถูกอ่านออกมาเพียงครั้งละ 1 ไบต์เท่านั้น
CPU จะต้องให้ช่วงเวลาของการส่งแอดเดรสยาวนานพอประมาณ ( Wait State )
เรียกว่า Access Time โดยปกติแล้วจะต้องใช้เวลาประมาณ 100 - 300 นาโนวินาที
ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของ ROM ซึ่ง ROM จะใช้เวลานั้นในการถอดรหัสแอดเดรส 
ของข้อมูลที่ต้องการจะอ่านออกมาที่เอาต์พุตของ ROM ซึ่งถ้าใช้เวลาเร็วกว่านั้น ROM 
จะตอบสนองไม่ทัน
CPU จะส่งสัญญาณไปทำการเลือก ROM เรียกว่า สัญญาณ CS (Chip Select)
เพื่อบอกว่าต้องการเลือก ROM ซึ่งเป็นการส่งสัญญาณเพื่อยืนยันการเลือกชิปนั่นเอง
ข้อมูลจะผ่านออกทางขาข้อมูลชั่วขณะจังหวะการเลือกชิป และเมื่อขาการเลือกชิป
ไม่แอคทีฟ ข้อมูลก็จะเข้าสู่ภาวะที่มีอ