数字电子技术 第六版 课件 9ch3 随机存取存储器（RAM）

第9章半导体存储器9.3

随机存储读取器(RAM)9.3.1RAM的基本结构和工作原理9.3.2RAM的存储单元9.3.3RAM的扩展一、RAM的基本结构9.3.1RAM的基本结构和读写过程RAM的电路结构

1.存储矩阵：由大量以矩阵形式排列的存储单元组成。图中存储器的容量是：字数×位数=32×16=512字位一、RAM的基本结构RAM的电路结构

2.地址译码器：为了能方便地选择到存储器中的任一个存储单元，将地址译码器分为行、列地址译码器，然后根据行、列地址去选通相应的存储单元进行读出或写入数据。一、RAM的基本结构RAM的电路结构

3.I/O和读/写控制电路：为了满足存储容量扩展要求，每片RAM都设有片选CS端和读/写(R/W)控制端，用于对选通的存储单元写入或读出数据。二、RAM的读/写过程当片选端CS=1时，G1和G2输出低电平，所有I/O端均为高阻态，使存储器和I/O线隔离，不能进行读写操作；当CS=0时，RAM工作，可对选通的存储单元进行读出或写入操作。

当R/W=1时，进行读出操作，再通过I/O端输出数据；当R/W=0时，则进行写入操作，将I/O端输入的数据写入到存储单元中。9.3.2RAM的存储单元

一、

静态存储单元

静态存储单元由CMOS触发器和门控管组成，它的工作状态受行、列译码输出的行选择线和列选择线控制。当静态存储单元被选通时，其中的门控管导通，这时可通过读/写控制电路对选通的静态存储单元进行读/写操作。对于没有被选通的静态存储单元，由于门控管截止，静态存储单元被封锁，不能进行读/写操作。静态随机存取存储器(SRAM)的优点是：在不断电情况下，可长期保存二进制信息，读/写控制电路简单，存取速度快。缺点是：存储容量小，静态功耗大，适用于小容量存储器。9.3.2RAM的存储单元

二、动态存储单元

动态存储单元是利用MOS管栅极电容的存储效应组成的，由于栅极电容的容量很小，且存在漏电，因此栅极电容上存储的信息不可能长期保存。为防止信息丢失，必须定时给栅极电容补充电荷，这种补充电荷的过程称为刷新。动态存储单元的工作受行选择线和列选择线控制。当动态存储单元被选通时，门控管导通，这时可对动态存储单元进行写操作和读操作，并对该存储单元进行一次刷新。对于没有被选通的动态存储单元，由于门控管截止，不能进行读/写操作。动态随机存取存储器(DRAM)的优点是：存储单元电路简单，集成度高，功耗低，在大容量存储器中采用较多。缺点是：外围电路较复杂。9.3.3RAM的扩展

一、RAM的位扩展如一片RAM的字数已够用，而每个字的位数不够用，则采用位扩展的方法来扩展每个字的位数。其方法是将各片

RAM的地址输入端、读/写控制端R/W和片选端CS对应地并接在一起。下图为用两片1k×4位的RAM进行位扩展，扩展后的容量为1k×8位。RAM的位扩展接法

RAM的字扩展接法

二、RAM的字扩展

如一片RAM的位数已够用，而字数不够用，则采用字扩展的方法来扩展存储器的字数。字扩展通常需用外加译码器来控制芯片的片选输入信号CS实现。如字数和位数都不够用，则可将字数和位数同时进行扩展，便组成了大容量的存储器。半导体存储器的核心是存储矩阵，它由许多存储单元构成，每个存储单元存储一位二进制数。根据功能不同，半导体存储器分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)两大类。本章小结只读存储器(ROM)主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲级组成，没有触发器，为大规模集成组合逻辑电路。ROM用于存放固定不变的数据，不能随意改写。工作时，只能根据地址读出数据。工作可靠，断电后其数据不会丢失。只读存储器有固定ROM(又称掩模ROM)和可编程ROM之分。固定ROM由制造商向芯片写入数据，而可编程ROM则由用户向芯片写入数据。可编程ROM又分为一次可编程的PROM和可重复改写、重复编程的EPROM和E2PROM。EPROM为电写入紫外擦除型，E2PROM为电写入电擦除型，后者比前者快捷方便。可编程ROM都要用专用的编程器对芯片进行编程。只读存储器(ROM)主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲级组成，没有触发器，为大规模集成组合逻辑电路。ROM用于存放固定不变的数据，不能随意改写。工作时，只能根据地址读出数据。工作可靠，断电后其数据不会丢失。只读存储器有固定ROM(又称掩模ROM)和可编程ROM之分。固定ROM由制造商向芯片写入数据，而可编程ROM则由用户向芯片写入数据。可编程ROM又分为一次可编程的PROM和可重复改写、重复编程的EPROM和E2PROM。EPROM为电写入紫外擦除型，E2PROM为电写入电擦除型，后者比前者快捷方便。可编程ROM都要用专用的编程器对芯片进行编程。快闪存储器为新一代E2PROM产品，具有擦除快、改写方便的优点，集成度高、存储容量大、工作速度快、使用方便。随机存取存储器（RAM）主要由存储矩阵、译码器和读/写控制电路等部分组成。存储单元为触发器，为大规模集成时序逻辑电路。工作时可以根据地址码很快地从任一存储单元中读出数据或向该单元写入数据。RAM多用于需要经常更换数据的场合。断电后RAM中的数据将全部丢失。静态RAM的存储单元为MOS触发器，存储容量小，功耗较大，但读/写控制电路简单，存取速度快。动态RAM的存储单元是利用MOS管的栅极电容来存储信息的，由于栅极电容存在漏电，工作时需要进行