第七章存储器电路2

1、7-27-2随机存取存储器（随机存取存储器（RAM）7-37-3只读存储器（只读存储器（ROM）第七章半导体存储器第七章半导体存储器7-17-1概述概述第七章半导体存储器第七章半导体存储器掌握半导体存储器字、位、存储容量、地址、等掌握半导体存储器字、位、存储容量、地址、等基本概念。基本概念。掌握掌握RAMRAM存储容量的扩展方法存储容量的扩展方法基本要求基本要求了解半导体存储器的存储单元的组成及工作原理了解半导体存储器的存储单元的组成及工作原理一、存储器分类：储器分类： RAM (Random-Access Memory) ROM (Read-Only Memory)SRAMDRAM固定固定R

2、OM可编程可编程ROM半导体存储器是用来存储大量二值数据的器件。半导体存储器是用来存储大量二值数据的器件。概述概述按功能分按功能分PROMEPROME2PROMFlash存储器存储器 RAMRAM是随机存取存储器，在任意时刻，对任意单是随机存取存储器，在任意时刻，对任意单元可进行存元可进行存/ /取（即：读取（即：读/ /写）操作。写）操作。 RAM特点特点:（1 1）灵活程序、数据可随时更改；）灵活程序、数据可随时更改；（2 2）易失性断电或电源电压波动）易失性断电或电源电压波动, , 会使内容丢失。会使内容丢失。 ROM ROM是只读存储器，在正常工作状态只能读出信是只读存储器，在正常工作

3、状态只能读出信息，不能随时写入。息，不能随时写入。ROMROM特点：特点：（1 1）非易失性信息一旦写入，即使断电，信息也）非易失性信息一旦写入，即使断电，信息也不会丢失，具有非不会丢失，具有非“易失易失”性特点。常用于存放固性特点。常用于存放固定信息（如程序、常数等）。定信息（如程序、常数等）。（2 2）编程较麻烦需用专用编程器。）编程较麻烦需用专用编程器。 存储矩阵用于存放二进制数，一个单元放一位，排列成存储矩阵用于存放二进制数，一个单元放一位，排列成矩阵形式。矩阵形式。存储矩阵存储矩阵读读/写控制电路写控制电路 地址译码器地址译码器数据输入数据输入/输出输出地址地址输入输入控制信号输入控

4、制信号输入( CS 、R/W) 读读/ /写控制电路完成对选中的存储单元进行读出或写入数据写控制电路完成对选中的存储单元进行读出或写入数据的操作。把信息存入存储器的过程称为的操作。把信息存入存储器的过程称为“写入写入”操作。反之，操作。反之，从存储器中取出信息的过程称为从存储器中取出信息的过程称为“读出读出”操作。操作。 地址译码器的作用是对外部输入的地址码进行译地址译码器的作用是对外部输入的地址码进行译码，以便唯一地选择存储矩阵中的一个存储单元。码，以便唯一地选择存储矩阵中的一个存储单元。一、一、RAMRAM的基本结构的基本结构随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM） 存存储储单单元元

5、 Y0 Y1 Y7 A4 X1 X31 X0 列列 地地 址址 译译 码码 器器 行行地地址址译译码码器器 A5 A3 A2 A1 A0 A6 A7 例如：容量为例如：容量为2562561 1 的存储器的存储器1.1.地址译码器地址译码器8根列地根列地址选择线址选择线32根行地根行地址选择线址选择线32 8 =256个存储单元个存储单元译码译码方式方式单译码单译码 :n位地址构成位地址构成 2n 条地址线条地址线双译码双译码 :地址分别由行译码器和列译码器共同译码地址分别由行译码器和列译码器共同译码若地址若地址A7-A0=001 00001A7-A0=001 00001，将选中哪个存储单元读，

6、将选中哪个存储单元读/ /写？写？ 存存储储单单元元 Y0 Y1 Y7 A4 X1 X31 X0 列列 地地 址址 译译 码码 器器 行行地地址址译译码码器器 A5 A3 A2 A1 A0 A6 A7 若容量为若容量为2562564 4 的存储器，有的存储器，有256256个字，个字，8 8根地址线根地址线A7-A0A7-A0，但其数据线有，但其数据线有4 4根，每字根，每字4 4位。位。8根列地根列地址选择线址选择线32根行地根行地址选择线址选择线1024个存个存储单元储单元 若地址若地址A7-A0 = 000 11111，哪个单元的内容可读，哪个单元的内容可读/写？写？ T8 T7 VDD

7、 VGG T6 T1 T4 T2 T5 T3 Yj (列选择线列选择线) Xi (行选择线行选择线) 数数据据线线 数数据据线线 D D 位位线线 B 位位线线 B 存储存储单元单元 2.2.存储矩阵存储矩阵静态静态RAMRAM存储单元（存储单元（SRAMSRAM）-以六管静态存储单元为例以六管静态存储单元为例基本基本RS触发器触发器控制该单元与位控制该单元与位线的通断线的通断控制位线与数据线的通断控制位线与数据线的通断X Xi i =0=0，T T5 5、T T6 6截止，触发器截止，触发器与位线隔离。与位线隔离。T T1 1-T-T6 6构成一个存构成一个存储单元。储单元。T1-T4T1-

8、T4构成基本构成基本RSRS触发触发器。器。T T5 5、T T6 6为本为本单元控制门。单元控制门。来自行地址译来自行地址译码器的输出码器的输出 T8 T7 VDD VGG T6 T1 T4 T2 T5 T3 Yj (列选择线列选择线) Xi (行选择线行选择线) 数数据据线线 数数据据线线 D D 位位线线 B 位位线线 B 存储存储单元单元 2.2.存储矩阵存储矩阵Xi =1，T5、T6导通，触发器导通，触发器与位线接通。与位线接通。Yj =1，T7 、T8均导通，触均导通，触发器的输出与发器的输出与数据线接通，数据线接通，该单元数据可该单元数据可传送。传送。来自列地来自列地址译码器址译

9、码器的输出的输出静态静态RAMRAM存储单元（存储单元（SRAMSRAM）-以六管静态存储单元为例以六管静态存储单元为例来自行地址译来自行地址译码器的输出码器的输出 T7 Yi T8 Yi & & R/ W CS I/O 1 1 2 3 4 5 D D 3.3.片选信号与读片选信号与读/ /写控制电路写控制电路当当CS=0时，选中该时，选中该单元。若单元。若R/W=1，三，三态门态门1、2关关, 3开，数开，数据通过门据通过门3传到传到I/O口，口，进行读操作；进行读操作；当当CS=1CS=1时，三态门时，三态门均为高阻态，均为高阻态，I/OI/O口口与与RAMRAM内部隔离。

10、内部隔离。 当当X Xi i和和Y Yi i中有一消失，该单元与数据线联系被切中有一消失，该单元与数据线联系被切断，由于互锁作用，信息将被保存。断，由于互锁作用，信息将被保存。 若若R/W=0R/W=0，门，门1 1、2 2开，门开，门3 3关，数据将从关，数据将从I/OI/O口通过门口通过门1 1、2 2，向，向T7T7、T8T8写入，进行写操作。写入，进行写操作。二、二、RAMRAM存储容量的扩展存储容量的扩展 数字系统中单个存储芯片往往不能满足存储数字系统中单个存储芯片往往不能满足存储容量的要求需要把若干个存储芯片连接在一起，以容量的要求需要把若干个存储芯片连接在一起，以扩展存储容量。扩

11、展存储容量。方法：方法：增加字长（位数）或字数来实现。增加字长（位数）或字数来实现。1.1.字长（位数）的扩展字长（位数）的扩展 RAM RAM芯片为芯片为1 1位、位、4 4位、位、8 8位、位、1616位、位、3232位等。位位等。位扩展可利用芯片的并联方式实现，即将扩展可利用芯片的并联方式实现，即将RAMRAM的地址线、的地址线、读读/ /写控制线片选信号对应的并联起来，而各个芯片写控制线片选信号对应的并联起来，而各个芯片的数据输入的数据输入/ /输出端作为字的各个位线。输出端作为字的各个位线。例例: 1K 1位的芯片构成位的芯片构成1K 8位的存储系统位的存储系统例例1 用用4K4位的

12、位的RAM扩展为扩展为4K16位的位的RAMCSA11A0R/WR/WCSA0A114K4位（位（1）I/O0 I/O1 I/O2 I/O3R/WCSA0A114K4位（位（4）I/O0 I/O1 I/O2 I/O3D0 D1 D2 D3D12 D13 D14 D152.2.字数的扩展字数的扩展 字数的扩展利用外加译码器，控制存储芯片的片字数的扩展利用外加译码器，控制存储芯片的片选输入端来实现。利用选输入端来实现。利用24译码器将译码器将4个个256X8位的位的RAM扩展成为扩展成为1KX8位的存储器系统。位的存储器系统。3.3.字数、位数同时扩展字数、位数同时扩展例例3 3 用用256256

13、4 4的的RAMRAM扩展为扩展为1K1K8 8位的位的RAM RAM Y0Y1Y2Y32/4A9A8A0-A7425642564CSI/OI/OCS8425642564CSI/OI/OCS844高四位低四位只读存储器（只读存储器（ROMROM） ROMROM具有非易失性，如果要存储固定不变的数具有非易失性，如果要存储固定不变的数据采用据采用ROMROM。只能读出，不能随时写入。工作时，。只能读出，不能随时写入。工作时，将一个给定的地址码加到将一个给定的地址码加到ROMROM的地址输入端，便可的地址输入端，便可在它的输出端得到一个事先存入的确定数据。在它的输出端得到一个事先存入的确定数据。一、

14、一、ROMROM的分类的分类按存贮矩阵按存贮矩阵中器件类型中器件类型 二极管二极管ROM三极管三极管ROMMOS管管ROM固定固定ROM-PROM-EPROM-Flash Memary-E2PROM-按写入方式按写入方式厂家装入数据，永不改变厂家装入数据，永不改变用户装入，可根据需要改写多次，允许改写用户装入，可根据需要改写多次，允许改写几百次，紫外线擦除。几百次，紫外线擦除。特点：特点：擦除操作复杂，擦除操作复杂，速度慢，正常工作时不能随意改写。速度慢，正常工作时不能随意改写。用户装入，电可擦除。允许改写用户装入，电可擦除。允许改写1001001000010000次。次。特点：特点：擦除操作

15、简单、速度快，擦除操作简单、速度快，正常工作时最好不要随意改写。正常工作时最好不要随意改写。高集成度，大容量，低成本，使用方高集成度，大容量，低成本，使用方便，读写速度快电可擦除，便，读写速度快电可擦除，特点：特点：擦擦除操作简单。除操作简单。存储单元均为存储单元均为0 0或或1 1，可根据需要改写一次。，可根据需要改写一次。二、固定二、固定ROMROM存储矩阵存储矩阵三态缓冲器三态缓冲器 地址译码器地址译码器数据输出数据输出地址输入地址输入 固定固定ROMROM主要由地址译码器、存储单元矩阵和输出主要由地址译码器、存储单元矩阵和输出缓冲器三部分组成。缓冲器三部分组成。字线字线容量容量=字线字线位线位线位线位线 A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 D3 D2 D1 D0 地地址址 译译码码器器 00 01 10 11 EN 存储或存储或矩阵矩阵字线字线位线位线二极管二极管ROMROM以以4 44 4为例为例存储存储单元单元1011111000111100译码与译码与矩阵矩阵输出缓输出缓冲器冲器任何时刻只有一根字线为高电平。任何时刻只有一根字线为高电平。 有一种可编程序的有一种可编程序的ROMROM，在出厂时全部存储，在出厂时全部存储 “1”1”，用户可根据需要将某些单元改写为，用户可根据需要将某些单元改写为 “ “0”,0”,