半导体存储器51411

1、数字电子技术基础基础部第三十一次课1第七章 半导体存储器内容提要 本章系统介绍半导体存储器的工作原理和使用方法，此外，讲述了存储器扩展存储容量的连接方法及用存储器设计组合逻辑电路的概念。2本章内容7.1 概述7.2 只读存储器（ROM）7.3 随机存储器（RAM）7.4 存储器容量的扩展7.5 用存储器实现组合逻辑函数37.1 概述1. 半导体存储器的定义 半导体存储器就是能存储大量二值信息（或称作二值数据）的半导体器件。输入/出电路I/O输入/出控制42.存储器的性能指标存储量和存取速度作为衡量存储器的重要性能指标。目前动态存储器的容量已达109位/片，一些高速存储器的存取时间仅10ns左右

2、。3.半导体存储器的分类（1）从存取功能上分类存储器只读存储器随机存储器只能读数据，不能随时修改和重新写入数据可以随时写入或读出数据5Read Only Memory7.2 只读存储器(ROM) 只读存储器，工作时其存储的内容固定不变。因此，只能读出，不能随时写入，所以称为只读存储器。7.2.1 ROM的基本结构及工作原理 ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部分组成。6字线 位线7A0An-1W0W(2n-1)字线位线89用简化画法。凡是有二极管的位置，均用交叉点“.”表示，并且省略电阻、输出缓冲器和电源等符号10注： a. 通常将每个输出的代码叫一个“字”（WORD），W0W1为

3、字线，D0D3为位线，其相交叉的点就是一个存储单元，其中有二极管的相当于存1,没有二极管相当于存0。 交叉点的数目即为存储单元数。习惯上用存储单元的数目表示存储器的存储量 （或称为容量）即存储容量字数位数11b. 二极管ROM的电路结构简单，故集成度可以做的很高，可批量生产，价格便宜。c. 可以把ROM看成一个组合逻辑电路，每一条字线就是对应输入变量的最小项，而位线是最小项的或，故ROM可实现逻辑函数的与或标准式。12 右图是使用 MOS 管的ROM 矩阵：字线和位线间有 MOS 管的单元存储 “1”，无 MOS 管的单元存储 “0”。0113 在前面介绍的两种存储器中，其存储单元中的内容在出

4、厂时已被完全固定下来，使用时不能变动，称为固定 ROM 。 有一种可编程序的 ROM ，在出厂时全部存储 “1”，用户可根据需要将某些单元改写为 “0”,然而只能改写一次，称其为 PROM。 若将熔丝烧断，该单元则变成“0”。显然，一旦烧断后不能再恢复。14 PROM 中的内容只能写一次，有时仍嫌不方便，于是又发展了一种可以改写多次的 ROM，简称 EPROM。它所存储的信息可以用紫外线或 X 射线照射擦去，然后又可以重新编制信息。 ROM 的主要技术指标是存储容量。 它一般用 存储字数：2N 输出位数：M 来表示( 其中N为存储器的地址线数 )。例如：128字 8位、1024字 8位等。15

5、7.2.2 ROM的应用举例1. 用于存储固定的专用程序2. 利用ROM可实现查表或码制变换等功能 查表功能 查某个角度的三角函数 把变量值（角度）作为地址码，其对应的函数值作为存放在该地址内的数据，这称为 “造表”。使用时，根据输入的地址(角度)，就可在输出端得到所需的函数值，这就称为“查表”。 码制变换 把欲变换的编码作为地址，把最终的目的编码作为相应存储单元中的内容即可。163. ROM 在波形发生器中的应用ROMD/A计数器CP计数脉冲送示波器34A1A2A0D3D2D1D0D/A01000000000001111111111100000000000000000000001111111

6、11112481296317ROMD/A计数器CP计数脉冲送示波器34uoA1A2A0D3D2D1D0D/A01000000000001111111111100000000000000000000001111111111124812963tuo018 读写存储器又称随机存储器。 读写存储器的特点是：在工作过程中，既可从存储器的任意单元读出信息，又可以把外界信息写入任意单元，因此它被称为随机存储器，简称 RAM 。Random Access Memory. RAM 按功能可分为 静态、动态两类； RAM 按所用器件又可分为双极型和 MOS型两种。7.3 读写存储器( RAM )19*存储矩阵：它

7、是由许多存储单元排列而成，每个存储单元都能存储1位二值数据（1或0)，在译码器和读/写电路的控制下，即可写入数据，也可读出数据。7.3.1 静态随机存储器（SRAM）20 地址译码器一般都分为行地址译码器和列地址译码器两部分。行地址译码器将输入的地址代码的若干位A0Ai译成某一条字线的输出高、低电平信号，从存储矩阵中选中一行存储单元；21列地址译码器将输入地址代码的其余几位Ai1 An1译成某一根输出线上的高、低电平信号，从字线选中的一行存储单元中再选1位（或几位），使这些被选中的单元经读/写控制电路与输入/输出接通，以便对这些单元进行读、写操作。22 读/写控制电路用于对电路的工作状态进行控

8、制。当读/写控制信号R/W =1时，执行读操作，将存储单元里的数据送到输入/输出端上；当 R/W 0时，执行写操作，加到输入/输出端上的数据被写入存储单元中。在读/写控制电路中另设有片选输入端 CS 。当CS 0时，RAM为正常工作状态；当CS 1时，所有的输入/输出端均为高阻态，不能对RAM进行读/写操作。23 地址线是单向的，它传送地址码（二进制），以便按地址访问存储单元。 数据线是双向的，它将数据码（二进制数）送入存储矩阵或从存储矩阵读出。 读/写控制线传送读（写）命令，即读时不写，写时不读。247.3.3 RAM组件及其连接 常用RAM组件的类型很多，以下介绍两种：RAM2114和RA

9、M6116。 RAM2114共有10根地址线，4根数据线。故其容量为：1024字4位（又称为1K 4）RAM6116的容量为：2048字8位 （又称为2K 8）25用两片2114 将位数由 4位扩展到 8位，接线如下图： 7.4 存储容量的扩展 1. 位数的扩展：把各片对应的地址线连接在一起，数据线并列使用即可。 若每一片ROM或RAM的字数够用而位数不足时，应采用位扩展方式。接法：将各片的地址线、读写线、片选线并联即可。26272. 字数的扩展： 各片RAM对应的数据线联接在一起；低位地址线也并联接起来，而高位的地址线，首先通过译码器译码，然后将其输出按高低位接至各片的选片控制端。 若每一片

10、存储器(ROM或RAM）的数据位数够而字数不够时，则需要采用字扩展方式，以扩大整个存储器的字数，得到字数更多的存储器。28 如用2114接成4096字4位的存储器时，需要4个2114组件，共12根地址线。连接时，将各片中的低位地址A0-A9对应相连；而高位地址A10、A11经2-4译码，按高低位控制4片2114的CS端。2930A11A10选中片序号对应的存储单元 0 0 1 1 1 0 0 12114(1)2114(2)2114(3)2114(4)0000 10231024 20472048 30713072 4095 用2114接成4096字4位型存储器时，高位地址和存储单元的关系如下表：31例1 若存储器的容量为512k8位，则地址代 码应取几位？19位地址代码例2 2764有几根地址线，几根数据线？例3 构成10248位的存储器需要 片2564位的芯片。8有13根地址线，8根数据线327.5 用存储器实现组合逻辑函数 由ROM的电路结构可知，译码器的输出包含了输入变量的全部最小项，而每一位数据输出又都是若干个最小项之和，因而任何形式的组合逻辑函数均能通过向ROM中写入相应的数据来实现。33 用具有n位输入地址、m 位数据输出的ROM可以获得一组（最多为m个）任何形式的n变量组合逻辑函数