ROM

Le memorie ROM (Read Only Memory) sono memorie di sola lettura, ovvero la memorizzazione avviene permanentemente nella fase di costruzione: l'informazione può solo essere letta, e mai modificata, tranne nel caso delle memorie programmabili o riprogrammabili.

Le memorie ROM permettono generalmente di memorizzare il firmware dei dispositivi, come il BIOS del sistema di elaborazione, e contengono la logica di funzionamento dei dispositivi in programmi binari. La logica di indirizzamento è analoga a quella delle RAM, ma con possibilità di sola lettura.

L'architettura delle memorie ROM è una matrice in cui ad ogni intersezione di riga e colonna vi è una cella di memoria, e può essere schematizzata come un decodificatore di indirizzo e un codificatore, realizzato a matrice di diodi o transistor, che possono essere sia a giunzione bipolare che ad effetto di campo. Ad ogni cella della matrice corrisponde una locazione di memoria in cui viene scritto il bit in fase di costruzione.

La lettura avviene tramite l'invio delle linee di indirizzo al decodificatore: esso ha il ruolo di attivare una riga della matrice del codificatore, la quale restituisce l'informazione contenuta nelle memorie allocate nelle intersezioni della riga selezionata e le colonne.

Esistono diversi tipi di ROM:

PROM: sono ROM programmabili (Programmable ROM). Permettono la programmazione dei contenuti binari da parte dell'utente, una sola volta.

EPROM (Erasable Programmable ROM): sono memorie ROM che permettono di rimuovere la programmazione tramite l'esposizione ai raggi ultravioletti: a tale scopo il chip presenta una piccola finestra di quarzo trasparente alle radiazioni ultraviolette. In seguito è possibile riprogrammare la memoria.

EEROM o E²ROM (Electrically Erased ROM, anche dette Flash ROM): memorie di tipo programmabile e cancellabile come le EPROM. Il processo di cancellazione però avviene online: la memoria non si stacca dalla scheda madre dove si trova alloggiata, quindi non viene disinstallata; la cancellazione si effettua collegandosi ad un particolare sito WEB di aggiornamento del firmware. Offrono alcuni vantaggi, ad esempio:

• i tempi di cancellazione sono molto più brevi;
• la cancellazione richiede tensioni molto più basse, quindi il processo di cancellazione può essere realizzato senza disinstallare il dispositivo dal suo alloggio;

• la cancellazione può riguardare anche una singola cella, e in questo caso le memorie sono indicate come EAROM.

Memoria centrale

La memoria centrale è la parte del calcolatore dove vengono conservati i programmi e i dati che devono essere elaborati, oltre alle informazioni per l’esecuzione stessa, i risultati parziali, finali, dati…

Su richiesta delle altre unità esegue le funzioni di lettura e scrittura a livello di parola macchina; nei calcolatori convenzionali è costituita da una sola unità di elaborazione, mentre in altre architetture l'unità può essere costituita da due unità consequenziali, come nei sistemi di memoria cache.

La memoria viene definita come un insieme di celle, ognuna formata da un numero di bit, e ognuna dotata di un proprio indirizzo univoco che ne indica la posizione all’interno della memoria stessa.

Ogni locazione di memoria ha un indirizzo binario, in modo da poterla localizzare, a 32 o 64 bit. Tutti i programmi e dati sono scritti in binario, in modo tale che 1 bit rappresenti lo stato di un singolo elemento di memoria (ogni locazione è formata da tanti elementi di memoria). I parametri con cui si valutano le prestazioni della memoria sono il tempo di accesso ad una locazione da parte della CPU, cioè il tempo, nell'ordine dei nanosecondi, che intercorre tra la richiesta di un dato e la sua disponibilità, e la capacità di memorizzazione, dell'ordine dei 128 MB o superiore.

Architettura di Von Neumann

Dal punto di vista dell'hardware si può dare la seguente definizione di sistema di elaborazione:

Il sistema di elaborazione è l'interconnessione di un insieme di sottosistemi concorrenti e interagenti tra loro direttamente o indirettamente, al fine di fornire un prefissato numero di servizi.

Il calcolatore convenzionale di von Neumann è una tipologia di architettura hardware per computer digitali programmabili a programma memorizzato.

L'importanza dell'architettura di von Neumann è notevole in quanto tutti i più elaborati sistemi di elaborazione di basano su questo meccanismo di funzionamento. Prima di lui Turing ha studiato tutta la calcolabilità: infatti durante la seconda guerra mondiale si occupò di crittografia, decrittografando tutti i messaggi dei tedeschi per conto dell'Inghilterra (macchina Enigma). 

Se si pensa che è stata sviluppata più di sessant'anni fa (negli anni '40 del XX secolo), si può comprendere quanto erano notevoli anche le capacità di chi l'ha concepita.

Un computer basato sull'architettura di von Neumann è detto "macchina di von Neumann".

Lo schema si basa su tre sottosistemi fondamentali:

1. Sottosistema delle memorie
2. Sottosistema di calcolo
3. Sottosistema di input-output

che interagiscono tra di loro, utilizzando per la comunicazione un sottosistema formato dal bus, al fine di eseguire il processo controllato dall'utente.

È importante sottolineare che tale architettura, a differenza di altre, si distingue per la caratteristica di immagazzinare all'interno dell'unità di memoria, sia i dati dei programmi in esecuzione che il codice di questi ultimi.

Bisogna comunque precisare che questa è una schematizzazione molto sintetica, sebbene molto potente.