半导体存储器件-课件-北京工业大学-08

1、1第8章 半导体存储器件 2存储器件8.1存储设备的分类存储设备的分类 光存储器光存储器磁存储器磁存储器半导体存储器半导体存储器CD RWMsCD ROMs主内存主内存辅助存储器辅助存储器3磁存储器磁存储器软盘软盘硬盘硬盘数字音频磁带数字音频磁带磁泡存储器磁泡存储器辅助存储器辅助存储器U盘盘移动硬盘移动硬盘4主存储器主存储器半导体存储器半导体存储器只读存储器只读存储器ROMs读写存储器读写存储器RAMs双极双极静态静态RAMs SRAMsMOS静态静态RAMs SRAMs动态动态RAMsDRAMs非易失性非易失性RAMsNVRAMs 双极双极MOS掩膜ROMPROM掩膜掩膜ROM 可编程可编程

2、ROM 可擦可编程可擦可编程ROM 电可擦出可编程电可擦出可编程ROM58.2只读存储器ROM1.ROM的结构ROM由三部分组成：1.地址译码器2.存储矩阵3.输出缓冲器62.可编程ROM存储容量：每行为4位，共存了8行4位 8=32位总共容量为32位最早的ROM，电路如左图所示。有内部译码器的ROM。图中，虚线左侧为译码器，与非阵列，右侧为存储器数据的“或”阵。因为A2A1A0=000时，最顶点的与非门输出为0。将电流流过R沿箭头流向与非门入地。输出端D3度出0。同样，D2，D1读出为0，D0读出1。于是第0行存的数据为D3D2D1D0=0001。图中用箭头表示的连接为编程，存储数码0，无箭

3、头表示1。73.典型ROM集成电路 存储器阵列用黑点表示存储数码1。每个黑点表示一个晶体管或场效应晶体管。右侧框内，虚线上面为双极晶体管，虚线下面为MOS场效应晶体管。由于连接的晶体管不同，分为双极型ROM和MOS型可编程ROM。 编程就是把连接晶体管的基极或栅极上的熔丝烧断与否。烧断表示0，不烧断为1。在编程时按需要有选择的保留或烧断就是编程。译码器与阵列存储或阵列87488-256位可编程双极型ROMA0A1A2A3A4+VccEnD0D1D2D3D4D5D6D7GND74881234567981011121314151632 x 8bit9MOS掩膜可编程ROM存储容量为：215 8（位

4、）=256K（位）=32K（字）型号为：47256表示存256K位代码，相当于32K个字（8位/字）芯片内部结构：262,144位掩膜可编程ROM；组成32768个字（8位/字），即32K字存储器；15位地址线输入用于选择32768个存储单元中的任何一个。8位Data输出线。D0D7访问时间及功耗：NMOS的47256访问时间为200ns，电源功耗为82.5mw；CMOS的47c256（TMS47c256）访问时间为150ns，电源功耗28mw控制端E和S的功能：E、S低电平输入有效S是片选控制端，要求输入芯片在系统中的接口 地地E有控制掉电功能，芯片使能端E=1时，内部电路工作在掉电方式，芯

5、片只消耗正常工作电流的1/4，这个特性适合电池供电系统108.3PROMPROM的熔丝是完好的，未编程的。编程是用户自己完成的。使用专用编程器，将熔丝烧断。烧断的单元存储0，保留的存储1。PROM分两类：低密度，高速，高功耗的有：74186是512位双极型PROM，组织成存储64个字（8位/字），访问时间为50nsMOS的PROM：高密度，低速，低功耗。如TMS27pc256是32个字（8位/字），访问时间为120ns118.4可擦写PROM图示2732EPROM和标准的PROM一样，存储数据。区别在于若要改变存储内容只需将以前的数据擦掉重新编程。方法：用紫外线擦抹器，打开抽屉，将EPROM放

6、入其中，关上抽屉接正电源，里面的紫外线灯照射25分钟，就将内容全部擦掉。EPROM在芯片顶部中心位置有一方形窗户，通过紫外线照射，将存储的电荷释放。缺点：EPROM用紫外线擦抹时，整个芯片的内容全部擦掉，因此若只希望改变一个字节或一位时，必须把所有内容全部擦掉，然后对整个真值表重新编程。1.EPROM122.EEPROM电路特点：1.是用电脉冲编程。2.可利用电脉冲擦除存储的数据。3.对E2PROM编程存储字节要用+21v 10ms脉冲， E2PROM适合大容量（几千个字节）的编程，可大量减少编程时间。突出优点：对存储的数据可以单字节擦除或改变。即单字节擦除，单字节改变。13ROM有多种用途有

7、多种用途1.数码转换数码转换2.字符发生器字符发生器3.复字符发生器复字符发生器4.组合逻辑电路组合逻辑电路5.算术运算算术运算6.查表查表7.键盘译码器键盘译码器8.5ROM的应用的应用14应用实例1.用PROM实现数码的转换。用256 8位ROM将8421二进制编码转换成格雷码。解： 用8421二进制编码作为地址译码器的输入（A0A7），在存储器中，存入格雷码，每个地址对应一个存储单元。15应用实例应用实例2.用用ROM作为字符发生器作为字符发生器用PROM.IC存储芯片，作为字符发生器。将R先画在坐标纸上，写成点阵形式，将各点存入PROM。然后将A0A3地址依次与CE输入，就可读出R字符

8、。16应用实例应用实例3.用用ROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数。17188.6RAM(随机访问存储器或叫读写存储器随机访问存储器或叫读写存储器)1.RAM的种类：(1).SRAM:静态RAM(2).DRAM:动态RAM192.SRAM的结构SRAM结构框图结构框图SRAM分类图分类图2064(行行)x8(位位)的的RAM内部结构图内部结构图由这样几部分电路组成：1.地址译码器(内部)2.数据存储阵列3.输入三态门缓冲器4.输出三态门缓冲器5.R/w控制信号21SRAM内部结构框图内部结构框图16 x4 Storage arrayD3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q0Addre-ss

9、Decod-erA0A1A2A3CSR / WWR22MOS SRAM存储单元存储单元 双极型双极型SRAM存储单元存储单元读操作：Word选线加一高电平脉冲信号，Q3，Q4导通，把存储逻辑电平送到输出。如FF存了一个逻辑1（Q1截止，Q2导通），读出放大器左边输入端将接收一个1点平，而右边将接收一个低电平。SRAM的读写操作：写操作：1.字选择控制线必须是脉冲高电平，使Q3、Q4导通；2.若存入高电平，则数据输入=1，否则Data Input=0；3.Q2的基极为正电压，迫使Q2导通，Q1截止，二进制1存入FF。若存入二进制0，那么数据输入线应为0，然后字选择线加一高电平脉冲。23NMOS SRAM存储单元的读写控制电路24静态静态RAM 2114方框图方框图MemoryArray64 row 64columnsROWSele-ctCOLUMN I/O CIRCUITCOLUMN SELECTInputDataCon-trolI/O1I/O4A0 A1 A2 A9A3A4A5A6A7A8CSWE252114SRAM应用电