数字电子信号-第7章.

1、中北大学中北大学 Digital Electronics TechnologyNORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA2第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 一一 概述概述二二 只读存储器只读存储器(ROM) 三三 随机存取存储器随机存取存储器( (RAM) ) 四四 本章小结本章小结NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA学完本章后，应能：学完本章后，应能：解释存储器解释存储器怎样怎样存储二进制数据存储二进制数据讨论存储器的基本组织结构讨论存储器的基本组织结构解释什么

2、是解释什么是ROMROM和和RAMRAM存储器容量的扩展存储器容量的扩展NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA主要要求：主要要求： 了解存储器的了解存储器的发展发展7.17.1概概 述述第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 半导体存储器概述半导体存储器概述了解半导体存储器的了解半导体存储器的类型与特点类型与特点NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、存储器的发展一、存储器的发展存储器存储器古代古代磁鼓磁鼓磁盘磁盘磁带磁带磁芯磁芯结绳记事结绳记事纸纸现代现代磁介质存

3、储磁介质存储光介质存储光介质存储甲骨、丝、竹简甲骨、丝、竹简纳米介质存储纳米介质存储不可擦写，如：不可擦写，如：CD-ROM,DVD-ROM可擦写，如：可擦写，如：CD-RAM,DVD-RAM半导体存储器半导体存储器NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA二、半导体存储器概述二、半导体存储器概述 半导体存储器是一种能半导体存储器是一种能存储存储大量大量二值数字信息二值数字信息的大规的大规模集成电路，是现代数字系统特别是计算机中的重要组成模集成电路，是现代数字系统特别是计算机中的重要组成部分。部分。半导体存储器半导体存储器ROMROME

4、PROMEPROM快闪存储器快闪存储器PROMPROME E2 2PROMPROM固定固定ROMROM（又称掩膜（又称掩膜ROMROM）可编程可编程ROMROMRAMRAMSRAMSRAMDRAMDRAM按存取方式来分：按存取方式来分：第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 ROM 在工作时在工作时只能读出只能读出信息而不能写入信息。它用于信息而不能写入信息。它用于存放固定不变的信息，存放固定不变的信息，断电后断电后其数据不会丢失其数据不会丢失。常用于存放。常用于存放程序、常数、表格等。程序、常数、表格等。 RAM RAM 既能读出既能读出信息信息又能写入又能写入信息。信息。它用于存放需经

5、常改变的信息，它用于存放需经常改变的信息，断电后其数据将丢失断电后其数据将丢失。常用于存。常用于存放临时性数据或中间结果。放临时性数据或中间结果。NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA按制造工艺来分：按制造工艺来分：半导体存储器半导体存储器双极型双极型MOSMOS型型对存储器的对存储器的操作操作通常分为两类：通常分为两类：写写即把信息存入存储器的过程。即把信息存入存储器的过程。读读即从存储器中取出信息的过程。即从存储器中取出信息的过程。两个重要技术指标：两个重要技术指标：存储容量存储容量存储器能存放二值信息的多少。单位是存储器能存放

6、二值信息的多少。单位是位位或或比特比特（bitbit）。）。存储时间存储时间存储器读出（或写入）数据的时间。一般用存储器读出（或写入）数据的时间。一般用读（或写）周期来表示。读（或写）周期来表示。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA主要要求：主要要求： ROM ROM 的类型的类型7.27.2只读存储器只读存储器理解存储器怎样存储二进制数据理解存储器怎样存储二进制数据第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 如何描述基本掩膜如何描述基本掩膜ROMROM的存储单元的存储单元字、位、存储容

7、量等概念。字、位、存储容量等概念。 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、一、ROM 的结构和工作原理的结构和工作原理 由存储矩阵、地址译码器和输出缓冲器组成由存储矩阵、地址译码器和输出缓冲器组成 ROM的电路结构框图的电路结构框图第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA存储矩阵：存储矩阵：由若干存储单元组成，通常排列成矩阵形式。由若干存储单元组成，通常排列成矩阵形式。储存单元：储存单元：可由二极管、双极性三极管或可由二极管、

8、双极性三极管或MOSMOS管构成。管构成。地址译码器：地址译码器：根据地址输入，在存储矩阵中选出指定的根据地址输入，在存储矩阵中选出指定的字对应的单元，把数据送往输出缓冲器。字对应的单元，把数据送往输出缓冲器。输出缓冲器：输出缓冲器：提供三态控制，以便和系统的总线相连。提供三态控制，以便和系统的总线相连。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 半导体存储器的相关概念：半导体存储器的相关概念：字：字：对存储矩阵中的存储单元进行编组，每次读或写一对存储矩阵中的存储单元进行编组，每次读或写一组数据，该组就为字。组数据，该组就为字。字长：字长：一个字中所含的位数即为字长。一个字中所含的位数即为字长

9、。地址：地址：为了区别不同的字，给每个字赋予一个编号。为了区别不同的字，给每个字赋予一个编号。NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA4 4 存储矩阵结构示意图存储矩阵结构示意图 W3W2W1W0D3D2D1D0字字线线位线位线字线与位线的交叉点字线与位线的交叉点即为即为存储单元存储单元。 每个存储单元可以存每个存储单元可以存储储 1 位二进制数。位二进制数。 交叉处的圆点交叉处的圆点 “ ”表示存储表示存储 “1”；交叉处；交叉处无圆点表示存储无圆点表示存储 “0”。 当某字线被选中时，当某字线被选中时，相应存储单元数据从位相应存储

10、单元数据从位线线 D3 D0 输出。输出。10 1 110 1 1从位线输出的每组二进制代码称为一个字。一个从位线输出的每组二进制代码称为一个字。一个字中含有的存储单元数称为字长，即字长字中含有的存储单元数称为字长，即字长 = 位数。位数。 W31. 存储矩阵的结构与工作原理存储矩阵的结构与工作原理 ( (一一) ) 存储矩阵存储矩阵 由存储单元按字由存储单元按字 ( (W Word)ord)和位和位(Bit)(Bit)构成的矩阵构成的矩阵第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA2. 存储容

11、量及其表示存储容量及其表示用用“M”表示表示“1024 K”，即，即 1 M = 1024 K = 210 K = 220 。2. 存储容量及其表示存储容量及其表示 指存储器中存储单元的数量指存储器中存储单元的数量 例如，一个例如，一个 32 8 的的 ROM，表示它有，表示它有 32 个字，个字， 字长为字长为 8 位，存储容量是位，存储容量是 32 8 = 256。 对于大容量的对于大容量的 ROM常用常用“K”表示表示“1024”，即，即 1 K = 1024 = 210 ；例如，一个例如，一个 64 K 8b 的的 ROM，表示它有，表示它有 64 K 个字，个字， 字长为字长为 8

12、位，存储容量是位，存储容量是 64 K 8 = 512 Kb。 一般用一般用“字数字数 字长字长( (即位数即位数)”)”表示表示第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA1KB (Kilobyte 千字节千字节)=1024B， 1MB (Megabyte 兆字节兆字节 简称简称“兆兆”)=1024KB， 1GB (Gigabyte 吉字节吉字节 又称又称“千兆千兆”)=1024MB， 1TB (Terabyte 太字节太字节或百万兆字节或百万兆字节)=1024GB，其中其中1024=210

13、( 2 的的10次方次方)。NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 地址译码器输出信号为高电平有效。地址译码器输出信号为高电平有效。3. ROM结构示意图结构示意图NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 地址译码器真值表地址译码器真值表存储矩阵真值表存储矩阵真值表A1A0W3W2W1W0000001010010100100111000W3W2W1W000010101001010100100

14、0101100011003D2D1D0DNORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA3. 存储单元结构存储单元结构4. 存储单元结构存储单元结构 ( (1) ) 固定固定 ROM 的存储单元结构的存储单元结构 二极管二极管 ROM TTL - - ROM MOS - - ROM Wi Dj Wi Dj VCC Wi Dj +VDD 1接半导体管后成为储接半导体管后成为储 1 单元；单元；若不接半导体管，则为储若不接半导体管，则为储 0 单元。单元。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORT

15、H UNIVERSITY OF CHINACHINA第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 ( (2) ) PROM 的存储单元结构的存储单元结构 PROM PROM 出厂时，全部熔丝都连通，存储单元的内容为出厂时，全部熔丝都连通，存储单元的内容为全全 1(1(或全或全 0) 0) 。用户可借助编程工具将某些单元改写为。用户可借助编程工具将某些单元改写为 0 0 ( (或或 1) ,1) ,这只要将需储这只要将需储 0(0(或或 1)1)单元的熔丝烧断即可。单元的熔丝烧断即可。 熔丝烧断后不可恢复，因此熔丝烧断后不可恢复，因此 PROM PROM 只能一次编程。只能一次编程。 二极管二极管

16、 ROM TTL - - ROM MOS - - ROM Wi Dj Wi Dj VCC Wi Dj +VDD 1熔丝熔丝熔丝熔丝熔丝熔丝NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA( (3) ) 可擦除可擦除 PROM 的存储单元结构的存储单元结构 EPROM 利用编程器写入数据，用紫外线擦除数据。利用编程器写入数据，用紫外线擦除数据。其集成芯片上有一个石英窗口供紫外线擦除之用。芯片其集成芯片上有一个石英窗口供紫外线擦除之用。芯片写入数据后，必须用不透光胶纸将石英窗口密封，以免写入数据后，必须用不透光胶纸将石英窗口密封，以免破坏芯片内信

17、息。破坏芯片内信息。E2PROM 可以电擦除数据，并且能擦除与写入一次可以电擦除数据，并且能擦除与写入一次完成，性能更优越。完成，性能更优越。 用一个特殊的浮栅用一个特殊的浮栅 MOS 管替代熔丝。管替代熔丝。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA 也是电擦除，存储单元采用叠栅也是电擦除，存储单元采用叠栅MOS管。管。 FLASH ROM既吸收了既吸收了EPROM 结构简单、编程可靠的特点，又保留了结构简单、编程可靠的特点，又保留了E2PROM用隧道效应擦除的快捷特性，而且集成度可以作得用

18、隧道效应擦除的快捷特性，而且集成度可以作得很高。很高。EEPROM和和FLASH ROM1)擦除时间短擦除时间短(ms级级)2)不需要专门的工具写入和擦除不需要专门的工具写入和擦除EEPROM可以对单个存储单元擦除可以对单个存储单元擦除FLASH ROM由于源极都并联，所以擦除时，由于源极都并联，所以擦除时，整片擦除，或分块擦除。整片擦除，或分块擦除。（4 4）快闪存储器（快闪存储器（FLASH ROM）第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA按按数数据据写写入入方方式式不不同同分分掩模掩模

19、 ROM 可编程可编程 ROM( (Programmable ROM，简称，简称 PROM) ) 光可擦除光可擦除 PROM( (Erasable PROM，简称，简称 EPROM) ) 电可擦除电可擦除 EPROM( (Electrically EPROM，简称，简称 E2PROM) ) 写入的数据可电擦除，用户可以写入的数据可电擦除，用户可以多次改写存储的数据。使用方便。多次改写存储的数据。使用方便。 其存储数据在制造时确定，用其存储数据在制造时确定，用户不能改变。用于批量大的产品。户不能改变。用于批量大的产品。 其存储数据其存储数据由用户写入。但由用户写入。但只能写一次。只能写一次。 写

20、入的数据可用紫外线擦除，写入的数据可用紫外线擦除，用户可以多次改写存储的数据。用户可以多次改写存储的数据。 第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 5 5、ROM 的类型及其特点的类型及其特点NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA可编程可编程ROM的发展已经改变了的发展已经改变了ROM最初的含义最初的含义只只读存储器。读存储器。PROM等都即具有读功能，又有写功能。特别等都即具有读功能，又有写功能。特别是闪烁存储器的大容量、可读写、非易失性使之广泛应用于是闪烁存储器的大容量、可读写、非易失性使之广泛应用于各种数码产品中。各种数码

21、产品中。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 思考：思考：ROM的定义为只读存储器，那么的定义为只读存储器，那么PROM、EPROM、EEPROM、FLASHROM等是否已经不再是等是否已经不再是ROM了呢？了呢？NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA刚才介绍了刚才介绍了ROM中的存储距阵，中的存储距阵，下面将学习下面将学习ROM中的地址译码器。中的地址译码器。( (二二) )地址译码器地址译码器 ( (二二) ) 地址译码器地址译码器从从 ROM 中读出哪个字由地址码决定。地址中读出哪个字由地址码决定。地址译码器的作用是：根

22、据输入地址码选中相应的字译码器的作用是：根据输入地址码选中相应的字线，使该字内容通过位线输出。线，使该字内容通过位线输出。 例如，某例如，某 ROM 有有 4 位地址码，则可选择位地址码，则可选择 24 = 16 个字。个字。 设输入地址码为设输入地址码为 1010，则字线，则字线 W10 被选中，该被选中，该 字内容通过位线输出。字内容通过位线输出。存储矩阵中存储矩阵中存储单元的存储单元的编址方式编址方式单译码编址方式单译码编址方式双译码编址方式双译码编址方式适用于小适用于小容量存储器。容量存储器。适用于大适用于大容量存储器。容量存储器。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH

23、 UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA 又称单译码编址方式或单地址寻址方式又称单译码编址方式或单地址寻址方式D1D7地地址址译译码码器器0, 01, 031,031,10, 11, 1A0A1A431,70, 71, 7W0W1W31D0单地址译码方式单地址译码方式 32 8 存储器的结构图存储器的结构图1. 单地址译码方式单地址译码方式一个一个 n 位地址码的位地址码的 ROM 有有 2n 个字，对应个字，对应 2n 根字线，根字线，选中字线选中字线 Wi 就选中了该字的所有位。就选中了该字的所有位。 32 8 存储矩阵排成存储矩阵排成 3

24、2 行行 8 列，每一行对应一个字，每一列，每一行对应一个字，每一列对应列对应 32 个字的同一位。个字的同一位。32 个字需要个字需要 5 根地址输入线。当根地址输入线。当 A4 A0 给出一个地址信号时，便可选中相应字的所有存储单元。给出一个地址信号时，便可选中相应字的所有存储单元。例如，当例如，当 A4 A0 = 00000 时，选中字线时，选中字线 W0，可将，可将 (0，0) (0，7) 这这 8 个基本存储单元的内容同时读出。个基本存储单元的内容同时读出。 基本单元为基本单元为 存储单元存储单元第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NO

25、RTH UNIVERSITY OF CHINACHINAA5A7行行地地址址译译码码器器W0W1W15W31W16W17A0A1A3W255W240W241X0X1X15A4双地址译码方式双地址译码方式 256 字存储器的结构图字存储器的结构图A2列列地地址址译译码码器器A6Y1Y15Y0又称双译码编址方式或双地址寻址方式又称双译码编址方式或双地址寻址方式地址码分成行地址码和列地址码两组地址码分成行地址码和列地址码两组2. 双地址译码方式双地址译码方式基本单元基本单元为字单元为字单元例如例如 当当 A7 A0 = 00001111 时，时，X15 和和 Y0 地址线均地址线均 为高电平，字为高

26、电平，字W15 被选中，其存储内容被读出。被选中，其存储内容被读出。若采用单地址译码方式，则需若采用单地址译码方式，则需 256 根内部地址线。根内部地址线。256 256 字存储器需要字存储器需要 8 8 根地址线，分为根地址线，分为 A A7 7 A A4 4 和和 A A3 3 A A0 0 两组。两组。A A3 3 A A0 0 送入行地址译码器，产生送入行地址译码器，产生 16 16 根行地址线根行地址线 ( ( X Xi i ) ) ； A A7 7 A A4 4 送入列地送入列地址译码器，产生址译码器，产生 16 16 根列地址线根列地址线 ( ( Y Yi i ) ) 。存储矩

27、阵中的某个字能否被选中，。存储矩阵中的某个字能否被选中，由行、列地址线共同决定。由行、列地址线共同决定。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA（三）集成（三）集成 ROM ROM 举例举例 AT27 C010为美国为美国Atmel公司公司生产的生产的OTP EPROM。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINAA16 A0 为地址码输入端为地址码输入端。O7 O0 为数据线，工作时为数据输

28、出端，为数据线，工作时为数据输出端，编程时为写入数据输入端。编程时为写入数据输入端。VCC 和和 GND：+5 V 工作电源和地。工作电源和地。VPP 为数据写入时的编程电压，编程时加为数据写入时的编程电压，编程时加 +13V 电压；电压；在读工作方式下采用在读工作方式下采用 +5 V 电源，最短读电源，最短读出时间为出时间为45ns。1 1、引脚图及其功能、引脚图及其功能 CE 为片选信号：为片选信号：工作时为片选使能端，工作时为片选使能端，低电平有效。低电平有效。CE = 0 时，芯片被选中，时，芯片被选中，处于工作状态。处于工作状态。OE 为输出时能信号，低电平有效。为输出时能信号，低电

29、平有效。OE = 0 时，允许读出数据；时，允许读出数据；OE = 1 时，不能时，不能读出数据。读出数据。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 PGM为编程选通信号。为编程选通信号。NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA2 2、工作模式、工作模式第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 工作模式读00数据输出输出无效1高阻等待1高阻快速编程010数据输入编程校验001数据输出CEOEPGM016 AAPPV07 DDiAiAiAiAPPVPPVNORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF

30、CHINACHINA上节课内容回顾：上节课内容回顾：第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 1、存储器的发展、存储器的发展2、半导体存储器的分类、半导体存储器的分类3、固定、固定ROM的电路结构的电路结构4、存储矩阵的存储单元、存储矩阵的存储单元5、地址译码器的译码方式、地址译码器的译码方式NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINAD D3 3D D2 2D D1 1D D0 04 44 4 二极管二极管 ROM ROM 结构图结构图 地地址址译译码码器器A A1 1A A0 0地地址址码码输输入入3103210211010100W

31、AAmWA AmWAAmWA Am 字字 线线 信信 号号位线输出信号位线输出信号D D3 3D D2 2D D1 1D D0 04 4 二极管二极管 ROM 结构图结构图 地地址址译译码码器器A1A0地地址址码码输输入入3103210211010100WAAmWA AmWAAmWA Am 字字 线线 信信 号号位线输出信号位线输出信号存储矩阵构成或门阵列存储矩阵构成或门阵列图中图中 D3 = m3 + m2 +m0 D2 = m2 + m1 D1 = m3 + m0 D0 = m3 + m2 第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 （四）（四） 用用 PROM 实现组合逻辑函数实现组合逻

32、辑函数1 1、PROM 能否实现组合逻辑函数？能否实现组合逻辑函数？ 地址译码器能译出地址译码器能译出地址码的全部最小项地址码的全部最小项NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA结论：结论：PROM 可以可以实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 由于由于 PROM 的地址译码器能译出地址码的全部最的地址译码器能译出地址码的全部最小项，小项， 而而PROM 的存储矩阵构成了可编程或门阵列，的存储矩阵构成了可编程或门阵列，因此，通过编程可从因此，通过编程可从 PROM 的位线输出端得到任意标的位线输出

33、端得到任意标准与准与 - 或式。或式。而所有组合逻辑函数均可用标准与而所有组合逻辑函数均可用标准与 - 或式表示，或式表示，故理故理论上可用论上可用 PROM 实现任意组合逻辑函数。实现任意组合逻辑函数。 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA2. PROM 结构的习惯画法结构的习惯画法AB与与门门和和或或门门的的习习惯惯画画法法CY&ABCY1ABCY& &ABCY11第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHI

34、NAA1A0地址译码器地址译码器( (为与阵列为与阵列) )D3D2D1D0W3W2W1W0&A1 A0 = m3A1 A0 = m2A1 A0 = m1A1 A0 = m01存储矩阵存储矩阵( (为或阵列为或阵列) )1&A1地址译码器地址译码器( (为与阵列为与阵列) )W3W2W1W0D3 = m3 + m2 + m0D2= m2 + m1D1 = m3 + m0D0= m3 + m2 & &1& & & &1A0 m3 m2 m1 m011111111存储矩阵存储矩阵( (为或阵列为或阵列) )PROM 结构的习惯画法结构

35、的习惯画法第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA3. 怎样用怎样用 PROM 实现组合逻辑函数？实现组合逻辑函数？ 例例 试用试用 PROM 实现下列逻辑函数实现下列逻辑函数 BCACABYCBCAY21解：解：( (1 1) ) 将函数化为标准与将函数化为标准与 - - 或式或式 )7 , 6 , 5 , 3()6 , 5 , 4 , 1(21mYmY( (2 2) ) 确定存储单元内容确定存储单元内容由函数由函数 Y1、Y2 的标准与的标准与 - 或式知：或式知： 与与 Y1 相应的存

36、储单元中，字线相应的存储单元中，字线 W1、W4、W5、W6 对应的存储单元应为对应的存储单元应为 1；对应对应 m m1 1、m m4 4、m m5 5、m m6 6与与 Y2 相应的存储单元中，字线相应的存储单元中，字线 W3、W5、W6、W7 对应的存储单元应为对应的存储单元应为 1。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA( (3 3) ) 画出用画出用 PROM 实现的逻辑图实现的逻辑图A1 11B1 1C1 1&1m0m1m2m3m4m5m6m7地地址址译译码码器器Y1Y

37、2第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA课后作业题：课后作业题：第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 1、什么是存储器的数据非易失性？什么是存储器的数据非易失性？2、在存储器结构中，什么是在存储器结构中，什么是“字字”？什么是？什么是“字长字长”？如何标注存？如何标注存储器的容量？储器的容量？3、一个存储容量为、一个存储容量为256 8位的位的ROM，其地址应为多少位？，其地址应为多少位？4、用、用ROM实现二进制码与格雷码的相互转换，该实现二进制码与格雷码的相互转换，该ROM需要多

38、少根需要多少根地址线？多少根数据线？其存储容量为多少？地址线？多少根数据线？其存储容量为多少？NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA主要要求：主要要求： 了解了解 RAM RAM 的类型、结构和工作原理。的类型、结构和工作原理。 7.37.3随机存取存储器随机存取存储器了解了解 RAM RAM 和和 ROM ROM 的异同的异同。了解了解 RAM RAM 的扩展方法。的扩展方法。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、随机存取

39、存储器一、随机存取存储器RAM地地址址译译码码器器存储矩阵存储矩阵读读/ 写控制电路写控制电路2n m RAM 的结构图的结构图 A0A0An-1I/O0I/O1I/Om-1R/WCS（一）（一）RAMRAM的结构、类型和工作原理的结构、类型和工作原理第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINARAM 分类分类静态静态 RAM( (即即 Static RAM，简称，简称 SRAM) )动态动态 RAM( (即即 Dynamic RAM，简称，简称 DRAM) )DRAM 存储单元结构简单，集成度

40、高，存储单元结构简单，集成度高，价格便宜，广泛地用于计算机中，但速度较价格便宜，广泛地用于计算机中，但速度较慢，且需要慢，且需要刷新刷新及读出放大器等外围电路。及读出放大器等外围电路。 SRAM 存储单元结构较复存储单元结构较复杂，集成度较低，但速度快。杂，集成度较低，但速度快。 第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINARAM 与与 ROM 的比较的比较 相相同同处处 都含有地址译码器和存储矩阵都含有地址译码器和存储矩阵 寻址原理相同寻址原理相同 相相异异处处 ROM 的存储矩阵是或阵列，的

41、存储矩阵是或阵列，是组合逻辑电路是组合逻辑电路。 掉电后数据不会丢失掉电后数据不会丢失。 RAM 的存储矩阵由触发器或动态存储单元构的存储矩阵由触发器或动态存储单元构 成，成， 是时序逻辑电路是时序逻辑电路。RAM 工作时工作时能读出，能读出， 也能写入也能写入。读或写由读。读或写由读 / 写控制电路进行控制。写控制电路进行控制。 RAM 掉电后数据将丢失掉电后数据将丢失。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA（二）片选及读写控制电路（二）片选及读写控制电路第第 7 7 章半导体存储器章半

42、导体存储器 OI /：数据输入输出接口；：数据输入输出接口；WR/: 读写控制端；读写控制端；1为读操作，为读操作，0为写操作；为写操作；CS: 片选端，低电平有效；片选端，低电平有效；NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA（三）集成（三）集成 RAM RAM 举例举例 A0 A9 为地址码输入端。为地址码输入端。4 个个 I/O 脚为双向数据线，用脚为双向数据线，用于读出或写入数据。于读出或写入数据。VDD 接接 +5 V。VDDIntel 2114A7A8A9I/OI/OI/OI/OR/WA6A5A4A3A0A1A2CSGND1

43、234567891817161514131211101 K 4 位位 SRAM Intel 2114 引脚图引脚图信号与信号与 TTL 电平兼容。电平兼容。CS CS 为片选控制端，低电平有为片选控制端，低电平有效。效。CSCS = 1 = 1 时，读时，读/ /写控制电路写控制电路处于禁止状态，不能对芯片进行处于禁止状态，不能对芯片进行读读/ /写操作。当写操作。当 CSCS = 0 = 0 时，允许时，允许芯片读芯片读/ /写操作。写操作。存储矩阵有存储矩阵有 1 K 个字，每个字个字，每个字 4 位。位。1K = 1024 = 210，故需，故需 10 根地址输入线。根地址输入线。R/W

44、 为读为读/写控制端。当写控制端。当 R/W = 1 时，从时，从 I/O 线读出数据；当线读出数据；当 R/W = 0 时，将从时，将从 I/O 线输入的数线输入的数据写入据写入RAM。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA二、存储器容量的扩展二、存储器容量的扩展 RAM的位扩展接法的位扩展接法（一）位扩展方式（一）位扩展方式 例例 用用10241024* *1 1位的位的RAMRAM接成一个接成一个10241024* *8 8位的位的RAMRAM。1.1.先确定所需要的片数先确定所需要

45、的片数2.2.再连线再连线第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA（二）字扩展方式（二）字扩展方式 例例 256 256* *8 8的的RAMRAM接成接成10241024* *8 8的的RAMRAM。第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 器件编号地址范围ROM（1）00011100 0000000000 111111110255ROM（2）01101101 0000000001 11111111256511ROM（3）10110110 0000000010 1111111151276

46、7ROM（4）11111011 0000000011 1111111176810230Y1Y2Y3Y9A8A7A6A5A4A3A2A1A0A9A8A1.1.先确定所需要的片数先确定所需要的片数2.2.每一片分时工作每一片分时工作, ,因此需要译码因此需要译码3.3.再连线再连线NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA RAM的字扩展接法的字扩展接法256256* *8 8的的RAMRAM接成接成10241024* *8 8的的RAMRAM的连接方式的连接方式1.1.需要需要4 4片片2.2.通过通过2 2线四线译码器，低电平有效线四线

47、译码器，低电平有效第第 7 7 章半导体存储器章半导体存储器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA半导体存储器是一种能存储大量数据或信号的半导体存储器是一种能存储大量数据或信号的半导体器件。由于要求存储的数据量往往很大，而器半导体器件。由于要求存储的数据量往往很大，而器件的引脚数目不可能无限制地增加，因而不可能将每件的引脚数目不可能无限制地增加，因而不可能将每个存储单元电路的输入和输出端都固定地各接到一个个存储单元电路的输入和输出端都固定地各接到一个引脚上，因此，存储器的电路形式和第四章、第五章引脚上，因此，存储器的电路形式和第四章、第五章所讲的寄存器不同。所讲的寄存器不