PROM

Ein programmierbarer Festwertspeicher (PROM) ist ein Halbleiterbaustein, der vom Hersteller unbeschrieben und leer geliefert wird. Im Gegensatz zu einem standard ROM, bei dem die Daten bereits bei der Herstellung in das Silizium eingebrannt sind, können Sie bei einem PROM ein eigenes Muster aus 1en und 0en genau einmal selbst schreiben. Nach diesem Schreibvorgang sind die Daten dauerhaft und können nicht mehr verändert oder gelöscht werden. Dieses Schreib-einmalig-Lese-beliebig-oft-Verhalten (WORM) machte PROMs wertvoll für die Prototypenentwicklung und kleinere Serien, bevor man sich für die teurere Herstellung von maskierten ROMs entschied.

Der Programmiervorgang ist auf Bitebene destruktiv. Frühe PROMs nutzen Schmelzsicherungen, winzige Drähte an den Kreuzungspunkten von Adress- und Datenleitungen, die unter Hochspannungsimpulsen buchstäblich schmolzen und so die Verbindung unterbrachen und eine 0 oder 1 kodierten, je nach Schaltungsauslegung. Ein PROM-Programmer, ein spezialisiertes Tischgerät, lieferte diese Hochspannungsimpulse in kontrollierter Reihenfolge. Der Prozess dauerte üblicherweise Sekunden bis Minuten pro Baustein, je nach Kapazität. Nachprogrammierbare Varianten wie EPROM (löschbarer PROM), die Floating-Gate-Transistoren nutzten und Ultraviolettlicht zum Zurücksetzen brauchten, erschienen in den 1970er Jahren und verdrängten fusionsbasierte PROMs schrittweise für Anwendungen mit häufigen Designänderungen.

Die Kapazität reichte von einigen hundert Byte bei frühen Bausteinen bis 32 KB und mehr in den 1980er Jahren, als die Technologie am weitesten verbreitet war. Ein typischer Schmelz-PROM enthielt 1024 oder 2048 Bit in einer Matrix aus Adress- und Datenleitungen. Der eigentliche Silizium-Chip war klein, aber das Keramik- oder Kunststoffgehäuse drumherum war viel größer, da Bonding-Pads und Anschlüsse Zugang zu jeder Adressleitung und jeder Datenleitung einzeln bereitstellen mussten, plus Stromversorgung und Masse. Wärmeerzeugung war nie ein Problem wie bei neueren Speichern; die Spannungsimpulse waren kurz und die Gesamtenergie pro Schreibvorgang gering.

Warum PROMs im Industriekontext wichtig sind

In Industrieanlagen, die von den 1970er bis 1990er Jahren hergestellt wurden, speicherten PROMs kleine Steuerprogramme, Nachschlagetabellen für Analog-Digital-Umwandlungen und Kalibrierungskonstanten. Eine einfache CNC-Maschine oder ein Messinstrument konnte einen oder mehrere PROMs neben einem Mikroprozessor enthalten. Wenn ein Fehler im Feld entdeckt wurde oder eine Kalibrierung aktualisiert werden musste, mussten Techniker den Baustein physisch entfernen und austauschen, dann einen neuen leeren PROM in der Werkstatt neu programmieren. Dies machte PROM-basierte Designs weniger flexibel als spätere Designs mit EEPROM oder Flash-Speicher, aber auch robuster gegen Beschädigungen: Einmal programmiert, konnten die Daten nicht durch einen Softwarefehler versehentlich überschrieben werden.

Die Verfügbarkeit von Ersatz-PROMs und Programmiergeräten ist jetzt bei der Instandhaltung alter Industriehardware ein echtes Problem. Fusionsbasierte PROM-Programmierausrüstung ist obsolet und wird selten gewartet. Wenn eine Steuerplatine ausfällt und der PROM nicht lesbar ist oder der Quellcode verloren gegangen ist, wird eine Reparatur schwierig. Einige Ingenieure, die an Altsystemen arbeiten, kopieren jetzt PROM-Inhalte auf Mikrokontroller-Flash-Speicher oder entwerfen Adapterkarten, um alte PROM-Sockel mit modernen Speichermodulen zu verbinden, ein Workaround, der die Gerätenutzung verlängert, wenn Originalteile nicht verfügbar sind.