杨志忠数电(第3版)9-半导体存储器ppt课件

概述,第9章半导体存储器,本章小结,随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),9.1概述,主要要求：,了解半导体存储器的作用、类型与特点。,例如计算机中的自检程序、初始化程序便是固化在ROM中的。计算机接通电源后，首先运行它，对计算机硬件系统进行自检和初始化，自检通过后，装入操作系统，计算机才能正常工作。,二、半导体存储器的类型与特点,RAM既能读出信息又能写入信息。它用于存放需经常改变的信息，断电后其数据将丢失。常用于存放临时性数据或中间结果。,例如计算机内存就是RAM,ROM在工作时只能读出信息而不能写入信息。它用于存放固定不变的信息，断电后其数据不会丢失。常用于存放程序、常数、表格等。,一、半导体存储器的作用,存放二值数据,主要要求：,了解ROM的类型和结构，理解其工作原理。,了解集成EPROM的使用。,理解字、位、存储容量等概念。,9.2只读存储器,按数据写入方式不同分,一、ROM的类型及其特点,写入的数据可电擦除，用户可以多次改写存储的数据。使用方便。,其存储数据在制造时确定，用户不能改变。用于批量大的产品。,其存储数据由用户写入。但只能写一次。,写入的数据可用紫外线擦除，用户可以多次改写存储的数据。,二、ROM的结构和工作原理,44二极管ROM的结构和工作原理动画演示,(一)存储矩阵,由存储单元按字(Word)和位(Bit)构成的距阵,由存储距阵、地址译码器(和读出电路)组成,字线与位线的交叉点即为存储单元。,每个存储单元可以存储1位二进制数。,当某字线被选中时，相应存储单元数据从位线D3D0输出。请看演示,1011,1011,从位线输出的每组二进制代码称为一个字。一个字中含有的存储单元数称为字长，即字长=位数。,W3,1.存储矩阵的结构与工作原理,2.存储容量及其表示,用“M”表示“1024K”，即1M=1024K=210K=220。,2.存储容量及其表示,指存储器中存储单元的数量,例如，一个328的ROM，表示它有32个字，字长为8位，存储容量是328=256。,对于大容量的ROM常用“K”表示“1024”，即1K=1024=210；,例如，一个64K8的ROM，表示它有64K个字，字长为8位，存储容量是64K8=512K。,一般用“字数字长(即位数)”表示,3.存储单元结构,3.存储单元结构,(1)固定ROM的存储单元结构,(2)PROM的存储单元结构,PROM出厂时，全部熔丝都连通，存储单元的内容为全1(或全0)。用户可借助编程工具将某些单元改写为0(或1),这只要将需储0(或1)单元的熔丝烧断即可。,熔丝烧断后不可恢复，因此PROM只能一次编程。,(3)可擦除PROM的存储单元结构,EPROM利用编程器写入数据，用紫外线擦除数据。其集成芯片上有一个石英窗口供紫外线擦除之用。芯片写入数据后，必须用不透光胶纸将石英窗口密封，以免破坏芯片内信息。E2PROM可以电擦除数据，并且能擦除与写入一次完成，性能更优越。,用一个特殊的浮栅MOS管替代熔丝。,刚才介绍了ROM中的存储距阵，下面将学习ROM中的地址译码器。,(二)地址译码器,(二)地址译码器,从ROM中读出哪个字由地址码决定。地址译码器的作用是：根据输入地址码选中相应的字线，使该字内容通过位线输出。,例如，某ROM有4位地址码，则可选择24=16个字。设输入地址码为1010，则字线W10被选中，该字内容通过位线输出。,存储矩阵中存储单元的编址方式,适用于小容量存储器。,适用于大容量存储器。,又称单译码编址方式或单地址寻址方式,1.单地址译码方式,一个n位地址码的ROM有2n个字，对应2n根字线，选中字线Wi就选中了该字的所有位。,328存储矩阵排成32行8列，每一行对应一个字，每一列对应32个字的同一位。32个字需要5根地址输入线。当A4A0给出一个地址信号时，便可选中相应字的所有存储单元。,例如，当A4A0=00000时，选中字线W0，可将(0，0)(0，7)这8个基本存储单元的内容同时读出。,基本单元为存储单元,又称双译码编址方式或双地址寻址方式,地址码分成行地址码和列地址码两组,2.双地址译码方式,基本单元为字单元,例如当A7A0=00001111时，X15和Y0地址线均为高电平，字W15被选中，其存储内容被读出。,若采用单地址译码方式，则需256根内部地址线。,256字存储器需要8根地址线，分为A7A4和A3A0两组。A3A0送入行地址译码器，产生16根行地址线(Xi)；A7A4送入列地址译码器，产生16根列地址线(Yi)。存储矩阵中的某个字能否被选中，由行、列地址线共同决定。,三、集成EPROM举例,27系列EPROM是最常用的EPROM，型号从2716、2732、2764一直到27C040。存储容量分别为2K8、4K8一直到512K8。下面以Intel2716为例，介绍其功能及使用方法。,A10A0为地址码输入端。,D7D0为数据线，工作时为数据输出端，编程时为写入数据输入端。,VCC和GND：+5V工作电源和地。,VPP为编程高电平输入端。编程时加+25V电压，工作时加+5V电压。,(一)引脚图及其功能,存储容量为2K字,下面将根据二极管ROM的结构图加以说明(已编程二极管PROM的结构与之同理)：,四、用PROM实现组合逻辑函数,1.为什么用PROM能实现组合逻辑函数？,地址译码器能译出地址码的全部最小项图中当A1A0=11时，只有W3=1，而W0、W1、W2=0，即译出最小项m3；当A1A0=10时，只有W2=1，而W0、W1、W3=0，即译出最小项m2；其余类推。,为了便于用PROM实现组合逻辑函数，首先需要理解PROM结构的习惯画法。,2.PROM结构的习惯画法,3.怎样用PROM实现组合逻辑函数？,例试用PROM实现下列逻辑函数,(2)确定存储单元内容,由函数Y1、Y2的标准与-或式知：与Y1相应的存储单元中，字线W1、W4、W5、W6对应的存储单元应为1；,对应m1、m4、m5、m6,与Y2相应的存储单元中，字线W3、W5、W6、W7对应的存储单元应为1。,(3)画出用PROM实现的逻辑图,主要要求：,了解RAM的类型、结构和工作原理。,了解集成RAM的使用。,了解RAM和ROM的异同。,9.3随机存取存储器,了解RAM的扩展方法。,一、RAM的结构、类型和工作原理,RAM分类,DRAM存储单元结构简单，集成度高，价格便宜，广泛地用于计算机中，但速度较慢，且需要刷新及读出放大器等外围电路。,DRAM的存储单元是利用MOS管具有极高的输入电阻，在栅极电容上可暂存电荷的特点来存储信息的。由于栅极电容存在漏电，因此工作时需要周期性地对存储数据进行刷新。,SRAM存储单元结构较复杂，集成度较低，但速度快。,二、集成RAM举例,A0A9为地址码输入端。,4个I/O脚为双向数据线，用于读出或写入数据。,VDD接+5V。,信号与TTL电平兼容。,三、RAM的扩展,RAM的扩展动画演示,半导体存储器由许多存储单元组成，每个存储单元可存储一位二进制数。根据存取功能的不同，半导体存储器分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，两者的存储单元结构不同。ROM属于大规模组合逻辑电路，RAM属于大规模时序逻辑电路。,本章小结,ROM用于存放固定不变的数据，存储内容不能随意改写。工作时，只能根据地址码读出数据。断电后其数据不会丢失。ROM有固定ROM(又称掩膜ROM)和可编程ROM之分。固定ROM由制造商在制造芯片时，用掩膜技术向芯片写入数据，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。,RAM由存储矩阵、译码器和读/写控制电路组成。它可以读出数据或改写存储的数据，其读、写数据的速度很快。因此，RAM多用于需要经常更换数据的场合，最典型的应用就是计算机中的内存。但是，RAM断电后数据将丢失。,RAM可位扩展或字扩展，也可位、字同时扩展。