7 半导体存储器.ppt

1、引 言 说到存储器，你一定不陌生，计算机中的光盘、优盘、软盘，数码相机的记忆棒、MP3中存储卡都是存储器。“存储器”是一个很大众化的术语，不像译码器、触发器那么专业。自从用上了计算机，我们就常常和存储器打交道了。买台新电脑，你一定会问，内存多少？硬盘多大？与朋友们炫耀你的MP3，你可能会说，我的MP3是512M的。看看，你已经满嘴都是存储器的专业术语了。的确，电子技术的发展，特别是数码技术的无孔不入，已经使得存储器与我们的日常生活越来越近了。那么，存储器结构如何？它是怎样工作的？这一章我们将给你解答这些问题。存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。学完了这一章，你会对存储器有一个新的认识。

2、以后再说到“内存”、“优盘”这些术语你会会心一笑。,7.3 随机存取存储器（RAM）,第七章 半导体存储器,7.1 概述,7.2 只读存储器（ROM）,7.4 存储器容量的扩展,7.5 用存储器实现组合逻辑函数,7.1 概述,能存储大量二值信息的器件 一、一般结构形式,！单元数庞大 ！输入/输出引脚数目有限,二、分类 1、从存/取功能分： 只读存储器 (Read-Only-Memory） 随机读/写 （Random-Access-Memory） 2、从工艺分： 双极型 MOS型,7.2 只读存储器（ROM） ROM的基本电路结构,（1）存储矩阵：16个字排成矩阵 （2）地址译码器：为了迅速的找

3、到欲读取的那个字 。 （3）输出缓冲器： a)提高带负载能力； b)实现对输出状态的三态控制，以便与系统总线相连,1.ROM的框图 举例：容量为168的ROM （1）存储矩阵：16个字排成矩阵 （2）地址译码器：为了迅速的找到欲读取的那个字 。,一固定ROM（掩膜ROM）,如输入地址码A3A2A1A0=0001时，W11，1号字被选中，1号字中存储的8位数据D7D6D0同时读出。 这样对于任何一个从00001111的地址码，总有一个字被选中。反过来说，每一个字都对应一个具体的地址码。,2. 掩模ROM的电路,两个概念： 存储矩阵的每个交叉点是一个“存储单元”，存储单元中有器件存入“1”，无器件

4、存入“0” 存储器的容量：“字数 x 位数”,掩模ROM的特点： 出厂时已经固定，不能更改，适合大量生产 简单，便宜，非易失性,二.可编程只读存储器（PROM）,可编程ROM（programmable ROM,PROM） 总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同,三. 可擦除的可编程ROM,EPROM E2PROM 总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同 EPROM （erasable programmable ROM） 叠栅注入MOS管（stacked-gate injection metal-oxide-semiconductor，SIMOS管）,用SIMOS管构成的存储单元,2. E2

5、PROM （electrically erasable programmable ROM ）总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同,7.3 随机存取存储器（RAM）,也称随机读/写存储器 根据工作原理的不同，分为： 1. 静态随机存储器（static RAM，SRAM） 存储单元是以双稳态锁存器或触发器为基础构成的 电源不变信息不会丢失 不需刷新 集成度较低 2. 动态随机存储器（dynamic RAM，DRAM） 存储原理以MOS管栅极电容为基础 电路简单 集成度高 需定时刷新,7.3.1 RAM的基本结构与工作原理 以SRAM为例,7.3.2 存储单元,6只N沟道增强型MOS管组成的静态

6、存储单元,7.4 存储器的扩展,7.4.1 位扩展方式（字长的扩展） 指存储器字数不变，只增加存储器的位数,例：用256 x 1的RAM 256 x 4位的存储系统,接法：将各片存储器的地址线、读/写信号线、片选信号线对应地并接在一起。,7.4.1 位扩展方式（字长的扩展）,例：用256 x 1的RAM 256 x 4位的存储系统,7.4.2 字数扩展方式,指扩展成的存储器字数增加（即地址线增加）而数据位数不变,例：用4片256 x 8位RAM1024 x 8位 存储器,7.4.3 字数和字长同时扩展,例：用4片256 x 8位RAM1024 x 16位 存储器,例：用4片256 x 8位RA

7、M1024 x 16位 存储器,1.先用2片256 x 8位RAM256 x 16位 存储器,2. 先用4片256 x 16位RAM1024 x 16位 存储器,7. 4 利用ROM实现组合逻辑函数,从ROM的数据表可见： 若把ROM的输入地址A1A0看作输入逻辑 变量，将输出数据D3D2D1D0看作一组输 出逻辑变量，那么输入输出之间实现的 就是一组多输出的组合逻辑函数：,地址译码器是一个与阵列，它的输出包含了输入地址变量的 全部最小项，每一条字线对应一个最小项； 存储矩阵是一个或阵列，每一位输出数据都是将地址译码器 输出的一些最小项相加。,结论：用具有n位输入地址和m位 数据输出的ROM可

8、以获得一组 （最多m个）任何形式的n变量组 合逻辑函数。,用ROM产生逻辑函数,【解】（1）分析要求、设定变量 自变量x的取值范围为015的正整数，对应的4位二进制正整数，用B=B3B2B1B0表示。根据y=x2的运算关系，可求出y的最大值是152225，可以用8位二进制数Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。,（2）列真值表,ROM的主要作用是存放数据和程序。 ROM属于组合逻辑电路，也可以用来产生各种逻辑函数。 【例】试用ROM构成能实现函数y=x2的运算表电路，x的取值范围为015的正整数。,真值表,真值表,（3）写标准与或表达式,Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12,Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15,Y5