紫外線消去型ROM：UV-EPROM

紫外線消去型ROM：UV-EPROM

はじめに

計算機の世界では、情報を記憶しておく部品が欠かせません。たくさんの種類がありますが、中でもＲＯＭと呼ばれる部品は、記録されている情報を読み出すことだけができます。書き込んだり消したりはできません。まるで図書館の本のように、読むことはできますが、書き換えたり消したりすることはできないのです。

今回お話するのは、このＲＯＭの中でも少し変わったＵＶ－ＥＰＲＯＭというものです。ＵＶ－ＥＰＲＯＭは、紫外線という目に見えない光を使って情報を消すことができる特別なＲＯＭです。つまり、一度書いた情報でも、紫外線を当てれば消して、また別の情報を書き込むことができるのです。

この機能は、小さな計算機が組み込まれた製品の開発で特に役立ちます。例えば、新しいお掃除ロボットを作っているとしましょう。ロボットの動き方を決める手順を書き込んだＵＶ－ＥＰＲＯＭをロボットに組み込んで、実際に動かしてみます。もしロボットの動きがおかしかったら、手順を書き直す必要があります。そんな時、ＵＶ－ＥＰＲＯＭなら紫外線で手順を消して、新しい手順を書き込むことができます。普通のＲＯＭでは、一度書き込んだら変更できないので、毎回新しいＲＯＭを作る必要があり、時間もお金もかかってしまいます。

ＵＶ－ＥＰＲＯＭの上部には、小さな窓が付いています。この窓から紫外線を当てることで情報を消すことができるのです。まるで、太陽の光を浴びてリフレッシュするかのように、紫外線で情報を消して、また新しい情報を書き込むことができるのです。

このように、ＵＶ－ＥＰＲＯＭは、情報の書き換えができるＲＯＭとして、様々な機器の開発に役立っています。書き換えができることで、開発期間の短縮やコスト削減にも貢献している、大変便利な部品なのです。

紫外線による消去

紫外線を使って情報を消せることが、紫外線消去型半導体メモリの大きな特徴です。このメモリの上部には、水晶でできた窓のような部分があります。ここに紫外線を当てることで、メモリに蓄えられていた電気が放出され、情報が消える仕組みです。消す作業には、紫外線を出す専用の装置を使います。装置にメモリをセットして、一定時間紫外線を当てれば、全ての情報が消えます。

水晶の窓から紫外線を通して内部の記憶素子に働きかけることで、情報の書き換えを可能にしています。記憶素子には、電気が流れると抵抗値が変化する特殊な仕組みが採用されています。この仕組みを利用し、情報を電気信号として記憶させています。紫外線を照射すると、この記憶素子の抵抗値が初期状態に戻り、情報が消去されるのです。

紫外線を扱う際には、注意が必要です。紫外線は人体に害を与える可能性があるため、作業をする時は、必ず適切な保護具、例えば紫外線を通さない手袋や眼鏡などを身につける必要があります。また、紫外線を当てる時間は、メモリのタイプによって違います。決められた時間きちんと当てないと、情報が完全には消えないことがあるので、注意が必要です。消去時間は、メモリの種類によって異なりますが、一般的には数分から数十分程度です。消去が完了したら、装置からメモリを取り出し、新しい情報を書き込むことができます。このように、紫外線消去型半導体メモリは、繰り返し情報を書き換えて使える便利な記憶装置と言えるでしょう。

書き込みの方法

紫外線消去型プログラマブル読み出し専用記憶装置（UV-EPROM）は、情報を書き込んだ後に紫外線で消去できる記憶装置です。一度書き込んだ情報は、電源を切っても記憶されます。この性質を不揮発性といい、読み出し専用記憶装置（ROM）の重要な特徴です。消去したUV-EPROMに新たな情報を書き込むには、専用の書き込み装置が必要です。この装置は、UV-EPROM内部の記憶素子に電気を蓄えることで情報を記録します。具体的には、高電圧をUV-EPROMに印加することで、記憶素子に電荷が蓄積され、０または１のデータが書き込まれます。この電荷は電源を切っても保持されるため、記憶された情報は失われずに保存されます。

書き込みにかかる時間は、書き込む情報量やUV-EPROMの種類によって変化します。情報量が多いほど、書き込みに時間がかかります。また、UV-EPROMの記憶容量や内部構造によっても書き込み時間は異なります。書き込み装置には、書き込み時間を調整する機能が備わっているものもあります。適切な設定をすることで、書き込みエラーを防ぎ、正確に情報を記録できます。

UV-EPROMは、電源を切っても情報が消えないため、設定情報やプログラムの保存に適しています。例えば、機器の動作設定や制御プログラムなどをUV-EPROMに保存することで、電源を切ってもこれらの情報が保持され、機器を再起動したときにすぐに利用できます。また、一度書き込んだ情報は容易に変更できないため、重要な情報の保管にも適しています。ただし、情報を変更する際には、紫外線照射による消去が必要となるため、書き換え頻度の高い用途には不向きです。

このように、UV-EPROMは、不揮発性と書き換え可能性を兼ね備えた記憶装置であり、特定の用途において重要な役割を果たしています。

書き換え回数

紫外線消去型プログラマブル読み出し専用記憶装置（UV-EPROM）は、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用記憶装置（EEPROM）とは性質が異なり、記憶内容の一部だけを書き換えることができません。変更したい情報がある場合、まず記憶装置全体の情報を消去してから、改めて全ての情報を書き込む必要があります。また、書き込み可能な回数にも限りがあります。一般的には、数百回から数千回書き込みができますが、この上限を超えて書き込みを続けると、記憶した情報を保持する能力が弱まる可能性があります。そのため、何度も書き換えを行うような用途には向きません。

書き換え回数の制限は、UV-EPROM内部の部品の劣化が原因です。書き込みを繰り返すたびに、部品が徐々に劣化し、電気を蓄える能力が低下します。この劣化は避けられません。

EEPROMのように電気的に消去できるものと異なり、UV-EPROMは紫外線を照射することで消去を行います。消去を行う際には、専用の装置を用いて紫外線を照射する必要があります。この消去作業は、全ての情報を一度に消去するため、部分的な書き換えができない理由の一つとなっています。また、紫外線照射にはある程度の時間がかかるため、書き込み作業全体としてもEEPROMに比べて時間がかかります。

このようにUV-EPROMは書き換え回数に制限があり、消去にも手間がかかるため、機器の設定情報など、一度書き込んだ後は変更が少ない用途に適しています。例えば、家電製品の制御プログラムや、組み込み機器のファームウェアなどを記憶するために利用されます。 一方、頻繁にデータの書き換えが必要な用途には、EEPROMやフラッシュメモリなどが適しています。これらの記憶装置は、UV-EPROMに比べて書き換え回数が多く、部分的な書き換えも可能です。

EEPROMとの違い

紫外線で消去する記憶装置（UV-EPROM）と似たものに、EEPROMと呼ばれるものがあります。どちらも電源を切っても記憶内容が消えない、不揮発性メモリと呼ばれます。この二つの記憶装置は、記憶内容の消し方や書き込み方に違いがあります。UV-EPROMは、名前の通り紫外線を当てて記憶内容を消します。そのため、消去専用の装置が必要になります。一方、EEPROMは電気を用いて記憶内容を消去します。紫外線消去装置は不要です。この手軽さがEEPROMの大きな特徴の一つです。また、UV-EPROMは記憶内容をすべて消去してから書き込む必要がありますが、EEPROMは部分的に書き換えることができます。たとえば、一部のデータだけを更新したい場合、EEPROMなら必要な部分だけを書き換えられます。これは、機器の動作中に設定値を変更する必要がある場合などに便利です。このように、EEPROMはUV-EPROMよりも使い勝手の良い記憶装置と言えるでしょう。しかし、便利なEEPROMにも欠点があります。EEPROMはUV-EPROMに比べて価格が高いのです。また、書き換え回数にも制限があります。何度も書き換えを繰り返すと、EEPROMは次第に劣化し、正常に動作しなくなる可能性があります。近年では、フラッシュメモリといった、EEPROMよりもさらに大容量で高速な不揮発性メモリが登場しています。これらの新しい技術の登場により、EEPROMは以前ほど広く使われなくなってきています。しかし、現在でも一部の機器ではEEPROMが活躍しています。それぞれの記憶装置には、それぞれ異なる特徴があります。機器の用途や必要な性能、そして価格などを考慮して、最適な記憶装置を選ぶことが大切です。

まとめ

情報を記録しておく装置には様々な種類がありますが、その中に紫外線を使って情報を消せる記憶装置があります。これは紫外線消去型プログラマブル読み出し専用記憶装置と呼ばれ、一度書き込んだ情報を繰り返し読み出すことができます。書き込んだ情報は電源を切っても消えることはありません。まるで図書館の本のように、いつでも必要な情報を読み出すことができます。しかし、書き換えが必要な場合は、紫外線を使って記憶内容を全て消去しなければなりません。これは、図書館の全ての本を一度に処分するようなものです。消去した後、新しい情報を書き込むことができます。

紫外線消去型記憶装置は、電気を使って情報を消せる記憶装置と比べると、消去に手間がかかります。また、書き換えられる回数にも限りがあり、何度も書き換えを繰り返すと、装置が劣化して使えなくなってしまいます。これは、何度も書き換えを繰り返すと紙が傷んでしまうノートのようなものです。一方で、電気で消せる記憶装置は、部分的に書き換えられるため、必要な情報だけを更新することができます。

記憶装置にはそれぞれ得意な分野があります。例えば、速く書き換えられる記憶装置は、頻繁に情報が更新される機器に適しています。一方、紫外線消去型記憶装置は、書き換えの頻度が少なく、書き込んだ情報を長期間保存する必要がある用途に適しています。

近年は、より速く、より多くの情報を保存できる記憶装置が開発されています。これらの新しい記憶装置は、以前の記憶装置に比べて多くの点で優れています。しかし、古い機器の中には、紫外線消去型記憶装置が使われているものもまだあります。そのため、古い機器の修理や部品交換の際には、紫外線消去型記憶装置の知識が必要になることがあります。

技術は常に進歩していますが、過去の技術を理解することは、現在の技術をより深く理解するためにも重要です。様々な記憶装置の特徴を理解し、それぞれの用途に合った装置を選ぶことが大切です。