数字逻辑课件7章.ppt

1、7.1概述,7.1.1半导体存储器的特点与应用,7.1.2半导体存储器的分类,7.1.3半导体存储器的主要技术指标,7.1.1 半导体存储器的特点与应用,半导体存储器是用半导体器件来存储二值信息的大规模集成电路。 特点是集成度高、体积小、可靠性高、价格低、外围电路简单且易于接口、便于自动化批量生产。 半导体存储器主要用在电子计算机和某些数字系统中，用来存放程序、数据、资料等。,7.1.2 半导体存储器的分类,按制造工艺分类： TTL双极型：工作速度快、功耗大、价格较高。 MOS单极型：集成度高、功耗小、工艺简单、价格低。,按存取方式分类： 顺序存取存储器(SAM)：对信息的存入或取出是按顺序进

2、行的，如先入先出型和先入后出型。 随机存取存储器(RAM)：可对任意一个单元直接存取数据。包括静态存储器(SRAM)和动态存储器(DRAM) 。 只读存储器(ROM)：信息被事先固化到存储器内，可以长期保留，断电也不丢失。在正常运行时，只能读出信息，不能写入。,存储容量 存储器包含基本存储单元的总数。一个基本存储单元能存储位(Bit)的信息，即一个0或一个1。 存储器的读写操作是以字为单位的，每一个字可包含多个位。,例如：,存取时间 反映存储器的工作速度，通常用读(或写)周期来描述。,7.1.3 半导体存储器的主要技术指标,7.2顺序存取存储器（SAM）,7.2.1动态CMOS反相器,7.2.

3、2动态CMOS移存单元,7.2.3动态移存器和顺序存取存储器,Sequential Access Memory,7.2.1 动态CMOS反相器,由传输门和CMOS反相器组成。电路中T1、T2栅极的寄生电容C是存储信息的主要“元件”。,MOS管栅电容C的暂存作用,栅电容C充电迅速，放电缓慢，因此可以暂存输入信息。若每隔一定时间对C补充一次电荷，使信号得到“再生”，可长期保持C上的1信号，这一操作过程通常称为“刷新”。,7.2.2 动态CMOS移存单元,动态CMOS移存单元由两个动态CMOS反相器串接而成。实现数据的移位.,当CP=1时，主动态反相器接收信息，从动态反相器保持原存信息；CP=0时，

4、主动态反相器保持原存信息，从动态反相器随主动态反相器变化。每经过一个CP，数据向右移动一位。,7.2.3 动态移存器和顺序存取存储器,动态移存器 动态移存器可用动态CMOS移存单元串接而成，主要用来组成顺序存取存储器(SAM)。,由于需要读出的数据必须在CP的推动下，逐位移动到输出端才可读出，所以存取时间较长，而且位数越多，最大存取时间越长。,(1) 不读不写，循环刷新 片选端为0。只要不断电，信息不断反馈到移存器输入端刷新保存,信息可在动态中长期保存。,先入先出(FIFO)型SAM,特点： 每次对外读(或写)一个并行的位数据，即一个字。 SAM中的数据字只能按“先入先出”的原则顺序读出。,1

5、,G20,G30,1024位动态移存器,CP,CP,O0,G40,I0,1,G21,G31,1024位动态移存器,CP,CP,O1,G41,I1,1,G27,G37,1024位动态移存器,CP,CP,O7,G47,I7,当R/W=0时,G1,G3工作,写入操作.,图7-3-1为简单起见,以字长为1为例,说明存储结构. 实际的地址是存储一个字的,输入输出数据线的个数与字长一致.本例只有一条数据线,所以字长为1.,图7-3-1 2561位RAM示意图,X地址译码器,Y 地址译码器,1,1,A0,A1,A2,A3,X0(行),X15,T0,T0,T15,Y0 (列) Y15,A4,A5,A6,A7,

6、位线,行,存储矩阵,I/O电路,G1,D,G4,G5,G2,I/O,R/W,&,1,EN,16,1,列,1,16,T15,位线,16,16,1,EN,1,EN,&,G3, ,7.3.3 RAM集成片HM6264简介,表7-3-2 HM6264工作状态,7.3.4 RAM存储容量的扩展,位扩展,字扩展,增加地址线。因215=32K,所以用15条地址线.增加二条A13,A14。译码器输出用来选择片选端.,断电保护,表7-3-3 图7-3-7各片地址范围,7.4只读存储器（ROM）,7.4.1 固定ROM,7.4.2 可编程ROM（PROM）,7.4.3 可擦除可编程ROM（EPROM）,Read

7、Only Memory,存储矩阵,输出电路,7.4.1 固定ROM,芯片在制造时就把需要存储的内容用电路结构固定下来，使用时无法再改变。,二极管固定ROM,字线和位线的交叉处代表一个存储单元，有二极管表示存1，否则表示存0。,表7-4-1 44位ROM数据表,W,W0,W2,W3,W1,可保存4个字,每字长度4,MOS管固定ROM,字线和位线的交叉处代表一个存储单元，有NMOS管表示存1，否则表示存0。 该ROM中所存储的数据，与图7-4-1中的二极管固定ROM是一致的。,7.4.2 可编程ROM（PROM）,PROM在出厂时，存储的内容为全1（或全0），用户可根据需要将某些单元改写为0（或1

8、）。,特点：工作速度快，但只能进行一次性编程处理。,用户编程： 选择相应地址，使i1；在Dj端施加高电压正脉冲，使得AW输出为低电平，有较大的脉冲电流从VCC经三极管流过熔丝，并将熔丝熔断，从而使本单元信息改写为0。一旦改写后，熔丝不能再接上。,7.4.3 可擦除可编程ROM（EPROM）,可擦除可编程ROM（EPROM） EPROM的存储单元采用叠层栅注入MOS管。,由于EPROM的存储单元是可擦除可编程的，为了区别于固定ROM，在EPROM阵列图的或阵列中，用“”表示所存储的信息“1”。,用户编程（写0）：在漏极和源极（接地）之间加高电压，控制栅极加高电压脉冲,形成雪崩效应。浮栅带负电荷，相当于写0。使用专用编程器写0。,擦除：用擦洗器产生的强紫外线照射来完成擦除操作，耗时约几分钟。一般可擦写几百次。EPROM的擦除操作是针对整个芯片进行的，不能实现字擦除（只擦一个或一些字）功能。擦除后，全部单元全部恢复为1。 但目前的EPROM不需要进行擦除,就可直接改写操作.,EPROM封装出厂时，浮栅均无电荷，相当于存储单元的信息为全。,保存时间：在不受光线干扰的情况下，可保存10年。,EEPROM只需在高电压脉冲或工作电压下就可以进行擦除，不需要借助紫外线的照射，而且还具有字擦除功能，所以更加灵活、方便。 一般EEPROM集成片允许擦写10010000次，擦写共需时间2