ذاكرة الروم ROM.. ما هي وكيف تعمل؟
ذاكرة الروم ROM هي اختصارٌ لRead Only Memory أي ذاكرة القراءة فقط، وهي نوع ذاكرة أساسي. وكما يبين الاسم فإنها تحتوي على مكوناتٍ قابلة للقراءة لكن لا يمكن الكتابة عليها. وهي وذاكرة الروم ROM ذاكرة ثابتة أي يتم الاحتفاظ بالبيانات حتى عند فصل الطاقة عنها.
ذاكرة الروم ROM هي دارةٌ متكاملةٌ مبرمجةٌ مسبقًا ببياناتٍ خاصةٍ عند التصنيع، وهي لا تقتصر على الحاسوب فقط. فمعظم الأدوات الإلكترونية تستعملها أيضًا. ويتم كتابة البيانات المخزنة على ذاكرة الروم ROM أثناء مرحلة التصنيع. وتُخزّن كبرامجٍ أساسيةٍ لعملية إقلاع الحاسوب، ولا تعدَّل عادةً. وتتوافر تقنياتٌ لبرمجة هذه الأنواع من الذاكرة.
وتعرف ROM أيضًا باسم البرنامج الثابت firmware، وهي دارةٌ متكاملةٌ مبرمجةٌ ببياناتٍ خاصةٍ عند صنعها. مع العلم أن تعليمات تشغيل الكمبيوتر موجودةٌ على شريحة ROM.
الفرق بين ذاكرة الروم ROM والرام RAM (الذاكرة العشوائية)
- تحتفظ ذاكرة الروم ROM بالبيانات بشكلٍ دائمٍ لكن الرام لا تقوم بذلك.
- شريحة الروم ثابتة أما رقاقة الرام فهي متغيرةٌ أساسًا.
ما هو عمل ذاكرة الروم
لا تستخدم شرائح ROM في الحواسيب فقط، بل في معظم المعدات الإلكترونية الأخرى. وذلك لأن البيانات تُدمج بالكامل عند صناعة هذه الشريحة، ولا يمكن محو البيانات المخزنة عليها أو استبدالها. ما يعني تخزين بيانات آمن ودائم. وعند وقوع خطأ في التصنيع تصبح رقاقة ROM غير صالحةٍ للاستعمال. لذلك فالجزء المكلف في تصنيع ذاكرة الروم ROM هو إنشاء اللوحة template؛ فإذا توفرت اللوحة تكون مضاعفة رقاقات ذاكرة الروم ROM أمرًا سهلًا ومتوفرًا. والرقاقة أيضًا ثابتة لذلك فالبيانات المخزنة فيها لا تُفقد عند فصل الطاقة عنها. فالروم ROM هي ذاكرةٌ من أنصاف النواقل قابلةٌ للتشغيل بسرعاتٍ إلكترونيةٍ.
كيف تعمل ذاكرة الروم ROM
تعمل ذاكرة الروم ROM كمصفوفةٍ، وتحتوي رقائق الروم على شبكةٍ من الصفوف والأعمدة للتشغيل ON وإيقاف التشغيل OFF. وتستخدم ديود لوصل الخطوط إذا كانت ( الشحنة) القيمة 1، أما إذا كانت القيمة 0 فلا تتصل على الإطلاق. ويتم إرسال كل عنصرٍ من المصفوفة إلى عنصرٍ واحد من عناصر التخزين في رقاقة الذاكرة.
ويُستخدم العنوان المُدخل إلى الرقاقة لاختيار مكان ذاكرة محدد (مقابل فهرس المصفوفة arrey index)، وتقابل القيمة المقروءة من رقاقة الذاكرة محتوى العنصر المختار من المصفوفة.
أنواع ذاكرة الروم ROM
تختلف ROM حسب طرق كتابة البيانات على الرقائق وعدد مرات كتابتها. ويمكن تصنيفها ضمن الأنواع التالية:
- ذاكرة القراءة فقط القناع Mask Read-Only Memory MROM.
- ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة PROM اختصار لProgrammable Read-Only Memory.
- الذاكرة القابلة لإعادة البرمجة للقراءة فقط EPROM: اختصار Erasable Programmable Read-Only Memory.
- ذاكرة القراءة فقط القابلة لإعادة البرمجة الإلكترونية EEPROM اختصارElectrically Erasable Programmable Read-Only Memory
- الذاكرة الوميضية أو ذاكرة فلاش Flash Read-Only Memory ، Flash ROM.
ذاكرة MROM
وهي رقاقة ذاكرة تصنّع مع محتواها. وهي مكلفةٌ ومن أوائل ذواكر ROM وكانت أدوات سلكية تحتوي على بيانات أو تعليمات مبرمجة مسبقًا.
وتحتوي هذه الرقاقات على برمجياتٍ تُنسخ على الرقاقة خلال مرحلة التصميم من عملية تصنيع نصف النواقل.
تطبيقات تستخدم MROM:
- أنظمة تشغيل الشبكة.
- أنظمة تشغيل المخدم.
- تخزين الخطوط في الطابعات الليزرية.
- تخزين بيانات صوت في الآلات الموسيقية الإلكترونية.
ميزات MROM
- الميزة الأولى هي تكلفة الإنتاج المنخفضة، وتعتمد تكلفة الدارة المتكاملة IC على حجمها.
- أكثر اندماجًا.
- أرخص كثيرًا من أي نوعٍ آخر من الذواكر الثانوية عند تصنيع كمياتٍ كبيرةٍ من نفس ROM .
مساوئ MROM
- أخطاء التصميم مكلفة، مثلًا عند اكتشاف خطأ في الرمز، تصبح MROM عديمة الفائدة، ويجب استبدالها لتغيير الرمز.
- حياة MROM قصيرة، لذلك ينبغي استبدالها باستمرار.
ذاكرة PROM
وتصنّع كذاكرة فارغة، وكما يبين الاسم تتم برمجتها بعد التصنيع. يقوم المستخدم بشراء ذاكرةٍ فارغةٍ وإدخال المحتوى المرغوب باستخدام برنامج PROM.
تسمى عملية برمجة PROM حرق ( نسخ) بروم burning PROM. وتوجد فيوزاتٌ صغيرةٌ في رقاقة PROM التي تحترق خلال البرمجة. ولا تُبرمج البيانات سوى مرةً واحدةً ولا تستبدل أيضًا.
تطبيقات تستخدم PROM
- الهواتف النقالة لتزويد المستخدم بخياراتٍ خاصةٍ.
- وحدات تحكم ألعاب الفيديو.
- الأجهزة الطبية القابلة للزرع.
- الوصلات البينية مُتعددةُ الوسائط وعاليةُ الوضوح HDMI.
- تحديد الهوية باستخدام موجات الراديو RFID.
ميزات PROM
- يمكن البرمجة باستخدام أنواعٍ متعددةٍ من البرامج ولا يعتمد على الأسلاك الصلبة لبرمجة الرقاقة.
- يبقى أصل البيانات سليمًا، ومن المستحيل إزالة المحتوى أو تعديله.
مساوئ PROM
- أكبر مساوئها هو أن البيانات عندما تحرق لا يمكن حذفها أو تغييرها عند اكتشاف الأخطاء.
ذاكرة EPROM
ذاكرةٌ ثابتةٌ، يمكنها الاحتفاظ بالبيانات حتى لو كان التيار مقطوعًا عنها. وكان العائق الأساسي في ذاكرة PROM أنه بعد برمجتها لا يمكن تغييرها أو تعديلها. وتم تجاوز هذا العائق في ذاكرة EPROM.
يمكن محو EPROM بتعريضها لأشعة فوق البنفسجية لفترةٍ محددةٍ باستخدام ماسح EPROM. وستعود الرقاقة بعد التعريض إلى حالتها الأولية مع إمكانية إعادة برمجتها. بالمقدور تطبيق هذا الأسلوب لعدة مراتٍ، لكن تكرار المسح وإعادة الكتابة قد يجعل الرقاقة غير نافعةٍ. وعند الكتابة ستكون البيانات محفوظةً لحوالي ١٠ سنوات.
تطبيقات تستخدم EPROM
- للتنقية.
- لتطوير البرامج.
- كرقاقة BIOS في الحواسيب.
- كرقاقة تخزين برنامج في بطاقات المودم، الفيديو. والعديد من الأدوات الإلكترونية.
ميزات EPROM
- ثابتة.
- يمكن مسحها وإعادة برمجتها.
- مكلفة مقارنة ب PROM.
مساوئ EPROM
- ارتفاع استهلاك الطاقة الثابت عند استخدام ترانزستورات ذات مقاومة عالية.
- ليس من الممكن مسح بايتاتٍ معينةٍ، بدلًا من مسح المحتوى بالكامل.
- يتطلب مرور الأشعة فوق البنفسجية من EPROM وقتًا لمسح المحتوى.
ذاكرة EEPROM
EEPROM مشابهةٌ ل EPROM ومطورةٌ لتتجاوز سلبيات الأخيرة. وهي تُمسح وتبرمج كهربائيًا، وتستخدم إشاراتٍ كهربائيةً بدلًا من الأشعة فوق البنفسجية. يتطلب مسح البيانات وبرمجتها من 4-10 ميلي ثانية. ويمكن مسح كل بايت byte لوحده بدلًا من الرقاقة بكاملها. كما يمكن مسح الرقاقة وإعادة برمجتها لحوالي 10 آلاف مرة. ورغم أن العملية سهلةٌ لكنها بطيئةٌ.
تطبيقات تستخدم EEPROM
- تستخدم كرقاقة BIOS في الحواسيب.
- كمخزن لمعلومات معايرة إعادة البرمجة في معدات الاختبار.
- كمخزن للتعلم الذاتي ضمن البنية نفسها في الأجهزة التي تعمل عن بعد.
ميزات EEPROM
- طريقة المسح مباشرة وعبر الكهرباء.
- يمكن إعادة برمجة الرقاقة لمرات غير محدودة.
- يمكن حذف البايتات بدلًا من المحتوى الكامل على اللوحة.
- لا تتطلب أجهزة إضافية لتغيير البيانات.
مساوئ EEPROM
- تتطلب جهدًا كهربائيًا مختلفًا لحذف البيانات، وقراءتها وكتابتها.
- فترة الاحتفاظ بالبيانات محددة ب 10 سنوات كحد أعلى.
- مكلفة مقارنة بغيرها.
الذاكرة الومضية Flash ROM
وهي ذاكرةٌ شائعة الاستخدام ثابتة وقابلة للبرمجة، وتُستخدم في الحواسيب كوسطٍ للتخزين. وتسمح بمحو البيانات كهربائيًا وإعادة برمجتها، وحذف كتلة البيانات بمقدار (512 بايت) في المرة الواحدة والكتابة مرة أخرى.
تطبيقات تستخدم Flash ROM
- حواسيب التقنية الحديثة والتي تستخدم BIOS يخزن على رقاقة الذاكرة الفلاشية، وتسمى BIOS فلاش.
- المودمات، فلاشات القلم، البطاقات الصغيرة.
ميزات الذاكرة الوميضية
- سرعة عالية بالنقل.
- قادرة على حفظ البيانات حتى عند فصل الطاقة عنها، وعلى حماية حالتها بدون طاقةٍ.
- أقل عرضةً للضرر.
- اقتصادية بالنسبة للسواقات الأخرى ذات سعات التخزين الصغيرة.
مساوئ الذاكرة الوميضية
- مكلفة مقارنة بالقرص الصلب.
- عدد القراءات والكتابات محدود.
الأسئلة الشائعة عن ذاكرة الروم ROM
تعني كلمة ROM ذاكرة قابلة للقراءة فقط وهي اختصار لعبارة Read-only memory وهي ذاكرة تصمم من قبل الشركة المصممة للوحة الأم وهي تحوي برامج منها مشغل الكمبيوتر الأساسي بمعنى بداية تشغيل الحاسوب قبل التحميل من القرص الصلب كما تحتوي على برنامج آخر للتعرف على الأجهزة الموصولة بالحاسوب كذلك يعطي تقرير عن تلك الأجهزة كما أنه لا يمكن حذف المعلومات التي تحتويها هذه الذاكرة أو إجراء تعديلات عليها ولا يمكن تخزين أي نوع من المعلومات فوقها إن جميع تعليمات تشغيل الحاسوب موجودة عليها
يختلف عمل الروم عن عمل القرص الصلب أو عمل ذاكرة الوصول العشوائي RAM إذ أنه لا يمكن إجراء أي تغيير على المعلومات التي تحتويها. تحتوي شرائح الروم على شبكة من الأعمدة والصفوف مثل الرام لكنها تختلف عنها في تقاطع الأعمدة والصفوف حيث يتواجد عند التقاطع في الرام مجموعة من الترانزستورات لفتح وإغلاق المرور إلى المكثفات للتعرف على الشحنة إذا كانت تمثل 0 أو 1 بينما في الروم يتم استخدام موحد التيار المعروف باسم الدايود لتوصيل الخطوط إذا كانت الشحنة تمثل 1 وفصلها إذا كانت الشحنة تمثل 0.
وهذه الطريقة في جعل التيار يمر في اتجاه واحد فقط تجعل من الصعب تعديل المعلومات التي تم تخزينها على الروم مرة أخرى ولذلك يتم الكتابة عليها مرة واحدة فقط عند تصنيعها وعند التعديل عليها يصعب ذلك الا في حالات خاصة
تقوم ذاكرة القراءة فقط أو الروم بتخزين البرامج الثابتة وهي عبارة عن برامج دائمة متصلة بأسلاك مع دوائر متكاملة حيث تقوم الشركة المصنعة بتركيب شريحة روم مصممة خصيصاً في الجهاز أثناء عملية التصنيع إنها المشغل المبدئي للحاسوب ومن دونها لا يمكن تشغيله إطلاقاً
الرام RAM هي ذاكرة الوصول العشوائي وهي اختصار لعبارة Random access memory وهي ذاكرة القراءة والكتابة كما أنها ذاكرة مؤقتة تستعمل في الحواسيب وهي ذاكرة مهمة في عملية تعيين أداء البرنامج فهي قادرة على تعيين كم من المساحة تستطيع البرامج استغلالها للتشغيل لذلك يحرص المحترفون وخصوصاً من يتركز عملهم على برامج معقدة كالتصميم باستخدام برامج متقدمة مثل الفوتوشوب وثري دي ماكس وغيرها. على توفير أفضل الأنواع منها ويحرصون أيضاً على زيادتها لأنها المسؤولة عن سرعة تنفيذ العمليات والمعالجة لذلك فإن الفرق الحقيقي بين الذاكرتين هو طريقة حفظ المعلومات فالروم لا يمكن تعديلها أو مسح أي معلومات تحتويها أما الرام فالمعلومات الخاصة بها متغيرة وقابلة للتعديل والكتابة عليها كما أن شريحة ذاكرة الرام متغيرة وقابلة للاستبدال أما الروم فلا يمكن استبدالها دون استبدال الجهاز نفسه.