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1、第六章 半导体存储器,6.1 概述 6.2 顺序存取存储器（SAM）6.3 随机存取存储器（RAM）6.4 只读存储器（ROM）,第六章 半导体存储器,6.1 概述,存储器是存储信息的器件，主要用来存放二进制数据、程序和信息，是计算机等数字系统中不可缺少的组成部分。,6.1.1 半导体存储器的特点,集成度高，体积小,可靠性高，价格低,外围电路简单易于批量生产,6.1.2 半导体存储器的分类,按存取功能，半导体存储器可分为：,顺序存取存储器SAM(Sequential access memory)。,按器件类型，半导体存储器可分为：,双极型存储器和MOS型存储器,只读存储器ROM（Read-on
2、ly memory）,随机存取存储器RAM（Random access memory）,6.2 顺序存取存储器（SAM）,SAM 是一种按顺序串行地写入或读出的存储器，也成为串行存储器，由于SAM的数据是按一定顺序串行写入或读出，所以它实质上就是移位寄存器。,SAM按数据读出的顺序分为先入先出和先入后出型。,6.3 随机存取存储器（RAM）,存储单元,存放一位二进制数的基本单元(即位)。,存储容量,存储器含存储单元的总个(位)数。,存储容量=字数（word）位数（bit）,地址,存储器中每一个字的编号,2561，2564 一共有 256 个字，需要 256 个地址,10244，10248 一共
3、有 1024 个字，需要 1024 个地址,地址译码,用译码器赋予每一个字一个地址,N 个地址输入，能产生 2N 个地址,一元地址译码(单向译码、基本译码、字译码),二元地址译码(双向译码、位译码)行译码、列译码,6.3.1 RAM 的结构与工作原理,CS,I/O,例 对 256 4 存储矩阵进行地址译码,一元地址译码,8线 256线,缺点:n 位地址输入的译码器,需要 2n 条输出线。,1 0 1 0,二元地址译码,4线 16线,1 0.0,1 0 0,8 位地址输入的地址译码器,只有 32条输出线。,25(32)根行选择线,10 根地址线,2n(1024)个地址,25(32)根列选择线,1
4、024 个字排列成,32 32 矩阵,当 X0=1，Y0=1 时，,对 0-0 单元读(写),当X31=1，Y31=1时，,对 31-31 单元读(写),例 1024 1 存储器矩阵,6.3.2 RAM的存储单元,(一)静态存储单元,基本工作原理：,T5、T6 门控管控制触发器与位线的连通,0,读操作时:,写操作时:,T7、T8 门控管控制位线与数据线的连通,0,MOS管为简化画法,1.六管 NMOS 存储单元,1,导通,0,截止,特点：,断电后数据丢失,2.六管 CMOS 存储单元,N,P,特点：,PMOS 作 NMOS负载，功耗极小，可在交流电源断电后,靠电池保持存储数据.,(二)动态存储
5、单元,1.四管动态存储单元,T5、T6 控制对位线的预充电,VDD,1,导通,0,截止,T3、T4 门控管控制存储单元与位线的连通,T7、T8 门控管控制位线与数据线的连通,若无预充电，在“读”过程中 C1 存储的电荷有所损失，使数据“1”被破坏，而预充电则起到给 C1 补充电荷的作用，即进行一次刷新。,2.三管动态存储单元,读操作:,先使读位线预充电到高电平,当读字线为高电平时 T3 导通,若 C 上存有电荷(1)使 T2 导通,则 CB 放电,使读位变为低电平(0),若 C 上没有电荷(0)使 T2 截止,则 CB 不放电,使读位线保持高电平(1),写操作:,当写字线为高电平时 T1 导通
6、,将输入信号送至写位线，则将信息存储于 C 中,6.3.3 RAM 存储容量的扩展,(一)位扩展,地址线、读/写控制线、片选线并联,输入/输出线分开使用,如：用 8 片 1024 1 位 RAM 扩展为 1024 8 位 RAM,00,10,(二)字扩展,（三）RAM 芯片举例,片 选,输出使能,写入控制,6.4 只读存储器（ROM）6.4.1 ROM 的分类,分类,掩模 ROM,可编程 ROM（PROM Programmable ROM）,可擦除可编程 ROM（EPROM Erasable PROM）,说明:,掩模 ROM,PROM,生产过程中在掩模板控制下写入，内容固定，不能更改,内容可由
7、用户编好后写入，一经写入不能更改,紫外光擦除（约二十分钟）,EPROM,存储数据可以更改，但改写麻烦，工作时只读,EEPROM 或 E2PROM,电擦除（几十毫秒）,6.4.2 ROM 的逻辑结构与工作原理,1.基本结构,一、ROM 的结构示意图,地址输入,数据输出,n 位地址,b 位数据,最高位,最低位,2.内部结构示意图,存储单元,数据输出,字线,位线,地址译码器,ROM 存储容量=字线数 位线数=2n b（位）,地址输入,3.逻辑结构示意图,2n个与门构成 n 位二进制译码器,输出2n 个最小项。,.,n个输入变量,b 个输出函数,或门阵列,与门阵列,二、ROM 的基本工作原理,1.电路
8、组成,二极管或门,二极管与门,位线,字线,输出缓冲,2.工作原理,输出信号的逻辑表达式,字线：,位线：,输出信号的真值表,0 1 0 1,A1 A0,D3 D2 D1 D0,1 0 1 0,0 1 1 1,1 1 1 0,3.功能说明,(1)存储器,(2)函数发生器,地址,存储数据,输入变量,输出函数,(3)译码编码,字线,编码,0 1 0 1,1 0 1 0,0 1 1 1,1 1 1 0,A1 A0,0 0,0 1,1 0,1 1,输入变量,输出函数,第六章 小结1.随机存取存储器(RAM）,组成：主要由地址译码器、读/写控制电路和存储矩 阵三部分组成。,功能：可以随时读出数据或改写存储的数据，并且 读、写数据的速度很快。,种类：分为静态 RAM 和动态 RAM。,应用：多用于经常更换数据的场合，最典型的应用 就是计算机中的内存。,特点：断电后，数据将全部丢失。,2.只读存储器（ROM）,分类：掩模 ROM 可编程 ROM（PROM)可擦除可编程 ROM（EPROM),只读存储器ROM中存储的内容一旦写入,在工作过程中不会改变，断电后数据也不会丢失，所以ROM也称为固定存储器，它在正常工作时，只能读出信息，不能随时写入信息。,
