《数字电子技术》项目九：半导体存储器

项目九

半导体存储器《数字电子技术》

1.半导体存储器技术指标及分类1.半导体存储器技术指标及分类

在电子计算机及其他一些数字系统的工作过程中,都需要对大量的数据进行存储。半导体存储器就是一种能存储大量二值数据的半导体器件。通常把存储器的存储量和存取速度作为衡量存储器性能的重要指标。1.半导体存储器技术指标及分类

半导体存储器是将大量存储单元按照一定规律组合起来的整体。由于其存储单元的数目极其庞大,因而不可能像寄存器那样把每个存储单元的输入和输出直接引出。1.半导体存储器技术指标及分类

存储器中存储单元的个数叫存储容量,即存放多少二进制信息。每个存储单元只能存放一位二进制信息。位、字节和字是半导体存储器的存储容量。二进制数据的最小单位是位(bit)。1.半导体存储器技术指标及分类

计算机的每个字所包含的位数称为字长,计算的字长是指它一次可处理的二进制数字的数目。字长是衡量计算机性能的一个重要因素。1.半导体存储器技术指标及分类

存储器进行一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间(或读写时间),而连续启动两次独立的“读”或“写”操作(如连续的两次“读”操作)所需的最短时间,称为存取周期(或存储周期)。1.半导体存储器技术指标及分类

半导体存储器主要用于存储大量数据,具有高集成度等特点,它的分类方法有很多种。

2.只读存储器(ROM)2.只读存储器(ROM)ROM的电路结构包括存储矩阵、地址译码器和输出缓冲器三个部分,由于ROM只能读不能写,无反馈支路,属于一种组合逻辑电路,其结构框图如图所示。2.只读存储器(ROM)如图是具有2位地址输入代码和4位数据输出的ROM电路结构图,其存储容量为22×4。由ROM的电路结构图可以看出,它的存储单元由二极管或门阵列构成,而地址译码器由二极管与门阵列构成。2.只读存储器(ROM)2位地址代码(A0和A1)决定它有4条字线,也就是W0~W3,有4个存储单元,每个单元存放一个4位二进制数D3D2D1D0,也就是4条位线。2.只读存储器(ROM)

工程中,为了ROM设计方便，可以把电路结构图简化为阵列图。在阵列图中,与阵列中的小圆点“·”代表各变量之间的与运算,或阵列中的小圆点“·”代表各变量之间的或运算。2.只读存储器(ROM)

半导体ROM可

以

分

为

掩

模ROM、可

编

程ROM(PROM)、可

擦

除

可

编

程ROM(EPROM)。可擦除可编程ROM(EPROM)包括紫外线EPROM(UVEPROM)、电可擦除可编程PROM(E2PROM)、快闪存储器等。

3.随机存取存储器(RAM)3.随机存取存储器(RAM)

随机存取存储器可以随时将数据写入任何指定地址的存储单元中,也可以随时从任一指定地址的存储单元中,将数据读出。与ROM不同,随机存取存储器(RAM)不仅可以读出数据,也可以无数次地写入数据,所以也称为读写存储器。3.随机存取存储器(RAM)

随机存取存储器的优点是读写更方便,使用更灵活;缺点是易失性,即关断电源后,所存储的数据会丢失,因此不利于长期保存数据。3.随机存取存储器(RAM)

按照电路结构和工作原理的不同,RAM可分为静态RAM和动态RAM两种。静态RAM简称SRAM,它的存储单元是由静态MOS电路或双极型电路组成的。3.随机存取存储器(RAM)

静态RAM的数据由触发器记忆,只要不断电,数据就能永久保存。但是其存储单元所用的管子数目多,功耗大,集成度受到限制。3.随机存取存储器(RAM)SRAM的基本

类

型

包

括

异

步SRAM(ASRAM)和

具

有

突

发

特

性

的

同

步SRAM(SBSRAM)。DRAM的

基

本

类

型

包

含

快

速

页

模

式DRAM(FPMDRAM)、扩

充

数

据

输

出DRAM(EDODRAM)、突发EDODRAM和同步DRAM。3.随机存取存储器(RAM)RAM按所用器件可以分为双极型随机存取存储器和MOS型随机存取存储器两种。按读写方式可以分为单口型和双口型两种。单口型不能同时读、写,双口型能同时读、写。3.随机存取存储器(RAM)RAM由存储矩阵、地址译码器、读/写及片选控制电路、输入输出电路等组成。

4.容量扩展4.容量扩展

当用一片ROM或RAM器件不能满足对存储容量的要求时,就需要将若干片ROM或RAM组合起来,形成一个容量更大的存储器。扩展方式包括字扩展、位扩展和字位同时扩展方式。4.容量扩展

当ROM的字线不够时,要进行字扩展,字扩展就是对地址译码器中的二进制地址码进行扩展,所以字扩展也叫作地址扩展。4.容量扩展

例

试用256B×8位的RAM扩展成1024B×8位的存储器。解:将4片256B×8位的RAM地址线、读/写线对应并联,数据端并列输出。字扩展属于地址线扩展,字数要扩展4倍,需增加2条地址线,通过译码器对2条地址线译码来控制4片RAM的片选信号。

4.容量扩展

当2线-4线译码器的地址译码输入端A9A8=00时,第1片RAM工作,当A9A8=01时,第2片RAM工作,当A9A8=10时,第3片RAM工作,当A9A8=11时,第4片RAM工作。4.容量扩展4.容量扩展

当实际应用中需要的位数(字长)不够时,就要进行位扩展,也就是将多片ROM或RAM组成位数更多的存储器。4.容量扩展

5.外存储器、闪存5.外存储器、闪存

外储存器是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器,此类储存器一般断电后仍然能保存数据。5.外存储器、闪存

常见的外存储器包括软盘存储器、硬盘存储器、闪存盘(U盘)、移动硬盘、固态硬盘(SSD)、光盘存储器(CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Video、DVD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-R