6．3．2 只读存储器
只读出不写入的存储器称为只读存储器，常用ROM 来表示。它以非破坏性读出方式工作。信息一旦写入后就固定下来，即使切断电源，信息也不会丢失，所以又称为固定存储器。ROM 具有速度快、结构简单、集成度高、造价低、功耗小，可靠性高、非破坏性读出、不需要刷新等特点，一般用于存放不需要更改的程序，如微程序、固定子程序、字母符号阵列等。它与RAM 的主要区别是非易失性。
图6．7给出了ROM 的基本结构。ROM 主要由地址译码器，存储体、读出线及读出放大器等部分组成。ROM 是按地址寻址的存储器，由CPU 给出要访问的存储単元地址。ROM 的地址译码器是与门的组合，输出是全部地址输入的最小项（全译码）。n 位地址码经译码后2n种结果，驱动选择2n个字，即W ＝2n。存储体是由熔丝、二极管或晶体管等元件排成W ∗m 的二维阵列（字位结构），共W 个字，每个字m 位。存储体实际上是或门的组合，ROM 的输出线位数就是或门的个数。由于它工作时只是读出信息，因此，可以不用设置写入电路，因而它的存储单元与读出线路也比较简単。
图6．7 ROM 的基本结构
ROM 的读出过程：CPU 经地址总线送来要访问的存储单元地址，地址译码器根据输入地址码选择某条字线，然后由它驱动该字线的各位线，读出该字的各存储位元所存储的二进制代码，送入读出线输出，再经数据线送至CPU。
ROM 有多种类型，且每种只读存储器都有各自的特性和适用范围。从制造工艺及其功能上分，ROM 有五种类型，即掩膜编程的只读存储器MROM（Mask-programmed ROM）、可编程的只读存储器PROM（Programmable ROM）、可擦除可编程的只读存储器EPROM（Erasable Programmable ROM）、可电擦除可编程的只读存储器EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM）、快擦除读写存储器（Flash Memory）。
1．掩膜只读存储器MROM
掩膜只读存储器（Mask ROM）中存储的信息由生产厂家在掩膜工艺过程中“写入”。行线和列线的交点处都设置了MOS管，在制造时的最后一道掩膜工艺，按照规定的编码布局来控制MOS管是否与行线、列线相连。相连者定为1（或0），未连者为0（或1）。这种存储器一旦由生产厂家制造完毕，用户就不能修改了。
MROM 的主要优点是存储内容固定，掉电后信息仍然存在，可靠性高。缺点是信息一次写入（制造）后就不能更改，很不灵活，生产周期较长，用户与生产厂家之间相互依赖性大。
2．可编程只读存储器PROM
可编程只读存储器（Programmable ROM）在一定程度上克服了MROM 的缺点，它允许用户通过专用的设备（编程器）一次性写入自己所需要的信息。
PROM 的种类很多，熔丝型较为常用，其工作原理为：芯片生产时在每个存储位元的位置上都制作了一个带熔丝的晶体管，晶体管的射极通过一根易熔的金属丝接到相应的位线上（存储矩阵与MROM 一样）。用户根据要写入的信息，按字线和位线选择某个存储位元管，通过施加规定幅度和宽度的脉冲电流，将该晶体管的熔丝烧断，使该存储位元的状态改变，熔断后形不成通路，没有电流，可以代表“0”；而熔丝没熔断的存储位元，晶体管将导通，回路中有电流，可代表“1”。这个过程就称为用户对PROM 的编程。用户对PROM 的编程是逐字逐位进行的，而且熔丝一旦熔断，便不可恢复，因此这种编程是一次性的。
读出时，给定地址经过译码后，加到字线上的脉冲电压开通了存储位元中的晶体管，这样，被字选上的所有存储位元的信息都被同时读出，若熔丝没断，位线上将有电流，表示读出的是1；若熔丝已断，则位线无电流，表示读出的是0。在正常只读工作状态时，由于加到字线上的脉冲电位比较低，工作电流将很小，不会造成熔丝熔断，也就不会破坏原存信息。
PROM 中的程序和数据是由用户利用专用设备自行写入，一经写入，就无法更改，永久保存。PROM 具有一定的灵活性，适合小批量生产，常用于工业控制机或电器中。
3．可编程可擦除只读存储器EPROM
从本质上看，EPROM 是一种以读为主的可写可读的存储器。它存储的信息可以由用户自行加电编写，也可以利用紫外线光源或脉冲电流等方法先将原存的信息擦除，然后用写入器重新写入新的信息。EPROM 比MROM 和PROM 更方便、灵活、经济实惠。但是EPROM 采用MOS管，速度较慢。
4．电可擦除可编程只读存储器EEPROM
在写一次读多次存储器中，更具吸引力的形式是电可擦可编程序只读存储器（Electrically Erasable Programmable ROM）。这是一种在任何时候可写入，而无须擦除原先内容，且只需修改一个或几个字节地址的写一次读多次存储器，写操作比读操作时间要长得多。EEPROM 把不易丢失数据和修改灵活的优点组合起来，修改时只需使用普通的控制、地址和数据总线。EEPROM 比EPROM 贵，集成度低，成本较高。这类ROM 一般用于保存系统设置的参数、IC卡上存储信息，电视机或空调中。但是由于它可以在线修改，所以它的可靠性不如EPROM。
5．快闪存储器Flash Memory
在半导体存储器中，最新的形式是快擦除读写存储器（Flash Memory），俗称快闪存储器。它在20世纪80年代中后期首次推出，快闪存储器的价格和功能介于EPROM 和EEPROM 之间。与EEPROM 一样，快闪存储器使用电可擦技术，整个快闪存储器可以在一秒钟至几秒内被擦除，速度比EPROM 快得多。另外，它能擦除存储器中的某些块，而不是整块芯片。然而快闪存储器不提供字节级的擦除，与EPROM 一样，快闪存储器每位只使用一个晶体管，因此能获得与EPROM 一样的高密度（与EEPROM 相比较）。“闪存”芯片采用单一电源（3V 或者5V）供电，擦除和编程所需的特殊电压由芯片内部产生，因此可以实现在系统擦除与编程。“闪存”也是典型的非易失性存储器，据测定，在正常使用情况下，其浮置栅中所存电子可以保存100年而不丢失。
目前，闪存已广泛用于制作各种移动存储器，如U 盘及数码相机/摄像机所用的存储卡等。