模块十二-半导体存储器ppt课件(全)

1、11.1 随机存储器本章主要内容11. 2 只读存储器 小 结半导体存储器分类：按功能只读存储器（ROM）随机存取存储器（RAM）按元件双极型（TTL等）存储器:速度快，功耗大单极型（MOS型）存储器：速度较慢，功耗小，集成度高11.1 随机存储器 随机存储器又称为读写存储器，简称RAM。用于存放一些临时性的数据或中间结果。它能随时从任何一个指定地址的存储单元中取出（读出）信息，也可随时将信息存入（写入）任何一个指定的地址单元中。因此也称为读/写存储器。 分类静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）优点：读/写方便缺点：信息容易丢失，一旦断电，所存储器的信息会随之消失，不利于数据的长期保存

2、。MOS型RAM静态RAM：管子数目多，功耗大，但只要不断电，信息就永久保存。动态RAM：集成度高，功耗小，但必须定期给电容补充电荷，以防存储信息的丢失。一般情况下，大容量的存储器使用动态RAM；小容量的存储器使用静态RAM。地址输入An-1A0A1地址译码器存储矩阵数据线读写/控制电路读/写控制(R/W)片选(CS)输入/输出 I/O. RAM的结构框图11.1.1 RAM的结构1. 存储矩阵：由存储单元构成，一个存储单元存储一位二进制数码“1”或“0”。 RAM存储单元的数据不是预先固定的，而是取决于外部输入信息，为了存取方便，通常将这些存储单元排列成矩阵形式，即若干行和若干列。下图为一个

3、3232矩阵。 3232存储矩阵 2. 地址译码器：其任务是将输入n位的地址码翻译成个字选线，分别去访问个存储单元，通常地址和存储单元是一一对应的关系。 当CS=0时，选中该片RAM工作， CS=1时该片RAM不工作。3. 片选控制、读/写控制电路：当R/W=1时，执行读操作，R/W=0时，执行写操作。11.1.2 典型随机存储器（1）常用集成静态存储器的型号和容量：注意：型号中的“C”表示采用的是CMOS工艺 型 号62C1662C6462C25662C010容 量2K88K832K8128K8（2）集成静态存储器62C64：62C64的引线端子排列容量：1024字8地址线：A12A0(21

4、3)双向数据线：D7D0 为写控制为数据读出控制 工作方式条 件说 明读出数据0 110输出写入数据0 101输入低耗维持 0高阻1 62C64工作方式的控制11.2 只读存储器 只读存储器（ROM），它存储的信息是固定不变的。工作时，只能读出信息，不能随时写入信息。缺点：只能读出信息，不能随时写入信息。 优点：电路简单，端电后数据不会消失 ROM的结构框图存储输出读出电路存储矩阵地址译码器NM位线（数据线）字线（选择线）地址输入AN-1A1A0.W0W1WnN-1DM-1D0D1.表示存储容量11.2.1 ROM的结构及工作原理ROM主要结构存储矩阵 输出电路 1.存储矩阵：由存储单元构成，

5、一个存储单元存储一位二进制数码“1”或“0”。存储器是以字为单位进行存储的。 2.地址译码器：为了存取的方便，给每组存储单元以确定的标号，这个标号称为地址。W0WN-1称为字单元的地址选择线，简称字线；地址译码器根据输入的代码从W0WN-1条字线中选择一条字线，确定与地址代码相对应的一组存储单元位置。被选中的一组存储单元中的各位数码经位线D0DM-1传送到数据输出端。 地址译码器按写入方式 掩膜ROM ROM的分类： 可改写 ROM（EPROM） 可编程 ROM（PROM） 电可改写 ROM 快闪存储器（一）掩膜只读ROM：信息写入必须由芯片制造商完成，它的缺点是，当生产批量较小时，成本高，且

6、不能更新存储器的内容，若需要更改存储器的内容，只能换新的ROM。ROM工作原理 二极管 ROM电路11A0A1字线位线读出电路地址译码器存储矩阵存储输出地址输入W0W1W2W3D0D1D2D3A1A0+UA0A1存“1”存“0” (1) 存储矩阵1. 二极管构成的ROM的工作原理图中的存储矩阵有四条字线和四条位线。共有十六个交叉点，每个交叉点都可看作一个存储单元。交叉点处接有二极管时，相当于存“1”；交叉点处没有接二极管时，相当于存“0”；如：字线W0与位线有四个交叉点，其中与位线D0和D2交叉处接有二极管。当选中W0（为高电平）字线时，两个二极管导通，使位线D0和D2为“1”，这相当于接有二

7、极管的交叉点存“1”。 交叉点处没有接二极管处，相当于存“0”；位线D1和D3为“0”，这相当于没接有二极管的交叉点存0”。ROM的特点：存储单元存“0”还是存“1”是在设计和制造时已确定，不能改变；而且存入信息后，即使断开电源，所存信息也不会消失，所以ROM也称固定存储器。(2) 地址译码器 图中是一个二极管译码器，两位地址代码A1A0可指定四个不同的地址，地址译码器输出高电平有效。四个地址的逻辑式分别为：地址译码器特点：（1）N取一译码：即N条字线中，每次只能选中一条字线。图示电路为四选一译码。（2）最小项译码：n个地址输入变量A0An最小项的数目为N=2n。图示电路最小项为四个。地址译码

8、器是一个“与”逻辑阵列11A0A1字线位线读出电路地址译码器存储矩阵地址输入W0W1W2W3D0D1D2D3A1A0+UA0A1“0”“0”0 0 0 1 导通 0 1 0 1导通存储矩阵是一个“或”逻辑阵列W3=A1A0m3m2W2=A1A0m1W1=A1A0m0W0=A1A0A0A1地址译码器D3D2D1D0 简化的 ROM存储矩阵阵列图有二极管无二极管（二）可编程的只读存储器（PROM）：用户可直接向芯片写入信息的存储器，向芯片写入信息的过程称为对存储器芯片编程。PROM的总体结构与掩模ROM一样，只是在出厂时已经在存储矩阵的所有交点上全部制作了存储元件（以双极型三极管为例）即相当于全部

9、存储的是1。PROM特点：可编程ROM的存储单元是跨接在字线与位线之间的三极管，其发射极带有镍铬熔丝，熔丝一旦烧断，便不能恢复，故只能进行一次编程，不能修改。（三）可擦除的可编程只读存储器（EPROM）：EPROM的存储单元是一个特殊MOS管，将它置于专用的紫外擦除器中受强紫外光照射（15分钟左右）后，存储单元的信息从0变成1。再用专用的编程器，在需要写0的单元通入一幅度较大的编程脉冲，将1改写成0。EPROM特点：可编程，可用紫外线擦除芯片。 2716EPROM引线端子排列图容量：2K8位地址线：A10A0数据线：D7D0 工作方式PD/PGM输出状态读操作00+5V禁止01+5V高阻待机1

10、+5V高阻写操作50ms（正脉冲）1+25V校验01+25V禁止写入01+25V高阻 EPROM2716的工作方式（四）电可改写的只读存储器（EEPROM）：能在线修改存储单元内容，并能在断电情况下保存修改的结果。它既可像EPROM一样进行读操作，也可以在线进行字节写入，速度比EPROM快得多。 典型的EEPROM产品是2817A，它是一个2K8位的存储器，采用+5V电源供电，最大工作电流为150mA，维持电流为55mA，最大读出时间为250ns。芯片内设有编程所需要的高压脉冲产生电路，因此，它无需外加编程电源和编程脉冲。 2817A EEPROM的工作方式方 式维 持1任 意任 意高 阻高

11、阻读001高阻（闲）输 出写0100输 入 2817AEEPROM引线端子排列图地址线：A10A0双向数据线：I/O 为写控制为输出使能 为片选信号 是器件忙闲状态指示 （五）快闪存储器（Flash Memory）：继承了EEPROM的优点，它的写入电压更低、容量更大、速度更快、成本更低。，当时，该器件工作于读出方式 ，当时，该器件工作于字节写入方式 11.2.2 ROM的应用 在数字系统中ROM的应用十分广泛，如用于字符发生、数码变换、函数运算及组合逻辑的设计、计算机的数据和程序存储等。1、用作字符发生器 字符发生器常用于显示终端、打印机及其其它一些数字装置。将各种字母、数字等字符事先存储在

12、ROM的存储矩阵中，再以适当的方式给出地址码，某个字符就能读出来，并驱动显示器显示。字符显示原理图(b)WOW1W2W3W4W5W6(a)000001010011100101110D4D3D2D1D0行译码器A2A1A0读出电路D4D0D2D3D1 由上图可看出该字符显示器由7行5 列构成存储矩阵，将字母R的形状分割成若干部分并在相应的单元存入信息“1”。当地址输入由 000110周期地循环变化时, 即可逐行扫描各字线, 把字线W0 W7所存储的字母“R”的字形信息从位线D0 D4读出。使显示设备一行行的显示出图(b)的字形。2、用EPROM进行数码变换数码变换器将四位二进制代码转换成四位循环码将二进制代码作为EPROM的地址码，对应的存储单元存入循环码。在数字通信中，可以用这种方法对传输信号进行加密，使信息不易破译，在接收端再进行解密。 3、用作组合逻辑发生器设一组多输出组合逻辑函数为： 要求此组合逻辑函数用44ROM实现 如图，先将函数化成最小项表达式 多输出函数点阵图如图，用变量A、B作二位地址变量，由ROM电路的四位数据线输出逻辑函数即可。可见ROM电路可作为一个多输出逻辑函数发生器。 小 结半导体存储器按功能分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两大类。RAM又分为两类：