电子技术基础 数字部分(第六版) ：ch07-1 只读存储器

1、7.半导体存储器半导体存储器7.1 只读存储器只读存储器7.2 随机存取存储器随机存取存储器教学基本要求：教学基本要求： 掌握半导体存储器字、位、存储容量、地址、掌握半导体存储器字、位、存储容量、地址、等基本概念。等基本概念。 掌握掌握RAM、ROM的工作原理及典型应用。的工作原理及典型应用。 了解存储器的存储单元的组成及工作原理。了解存储器的存储单元的组成及工作原理。概概 述述半导体存贮器半导体存贮器能存放大量二值信息的半导体器件。能存放大量二值信息的半导体器件。存储器的主要性能指标存储器的主要性能指标取快速度取快速度存储时间短存储时间短存储数据量大存储数据量大存储容量大存储容量大7.1 只

2、读存储器只读存储器7.1.1 ROM的基本结构的基本结构7.1.2 二维译码与存储阵列二维译码与存储阵列7.1.3 可编程可编程ROM7.1.4 ROM的读操作实例的读操作实例7.1.5 ROM的应用举例的应用举例存储器存储器 RAM (Random-Access Memory) ROM(Read-Only Memory)RAM(随机存取存储器随机存取存储器): 在运行状态可以随时进行读或写操作。在运行状态可以随时进行读或写操作。 存储的数据必须有电源供应才能保存存储的数据必须有电源供应才能保存, 一旦掉电一旦掉电, 数据全部丢失。数据全部丢失。ROM(只读存储器只读存储器)：在正常工作状态只

3、能读出信息。：在正常工作状态只能读出信息。 断电后信息不会丢失，常用于存放固定信息（如程序、常数断电后信息不会丢失，常用于存放固定信息（如程序、常数等）。等）。固定固定ROM可编程可编程ROMPROMEPROME2PROMSRAM(Static RAM)：静态：静态RAMDRAM (Dynamic RAM)：动态动态RAM7.1 只读存储器只读存储器几个基本概念：几个基本概念：存储容量（存储容量（M)：存储单元的数目。：存储单元的数目。字数：字的总量。字数：字的总量。 25 23= 256字：计算机中作为一个整体被存取传送处理的一组数据字：计算机中作为一个整体被存取传送处理的一组数据 。存储容

4、量（存储容量（M)字数字数位数位数地址：每个字的编号。地址：每个字的编号。字数字数=2n （n为地址线的总数）为地址线的总数） Y0 Y1 Y7 A4 X1 X31 X0 列列 地地 址址 译译 码码 器器 行行 地地 址址 译译 码码 器器 A5 A3 A2 A1 A0 A6 A7 字长：一个字所含的位数称为字长。字长：一个字所含的位数称为字长。4位位 只读存储器，工作时内容只能读出，不能随时写入，所只读存储器，工作时内容只能读出，不能随时写入，所以称为只读存储器。以称为只读存储器。(Read-Only Memory)ROM的分类的分类按写入情况划分按写入情况划分 固定固定ROM可编程可编程

5、ROMPROMEPROME2PROM按存贮单元中按存贮单元中器件划分器件划分 二极管二极管ROM三极管三极管ROMMOS管管ROM7.1.1 ROM的基本结构的基本结构存储矩阵存储矩阵 地址译码地址译码器器地址输地址输入入7.1.1 ROM的基本结构的基本结构数据输出数据输出控制信号输控制信号输入入输出控制电路输出控制电路地址译码器地址译码器存储矩阵存储矩阵输出控制电路输出控制电路 ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出控制电路三部分组成。主要由地址译码器、存储矩阵和输出控制电路三部分组成。ROM是一种永久性数据存储器，其中的数据一般由专用的装置是一种永久性数据存储器，其中的数据一般由专用的装

6、置写入，数据一旦写入，不能随意改写，在切断电源之后，数据写入，数据一旦写入，不能随意改写，在切断电源之后，数据也不会消失。也不会消失。ROM（二极管（二极管PROM）结构示意图结构示意图 D3 D2 D1 D0 +5V R R R R OE A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 线线- -4 线线 译译码码器器 存储存储矩阵矩阵位线位线字线字线输出控制电路输出控制电路M=4 4地址译码器地址译码器 D3 D2 D1 D0 +5V R R R R OE A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 线线- -4 线线 译码器译码器 字线与位线的交点都是一个字线与位线的交点都是

7、一个存储单元。交点处有二极管存储单元。交点处有二极管相当存相当存1 1，无二极管相当存，无二极管相当存0 0当当OE=1时输出为高阻状态时输出为高阻状态000101111101111010001101地地 址址A1A0D3D2D1D0内内 容容当当OE=0时时 A6 A7 A4 A5 D0 +VDD R R R R Y0 Y1 Y14 Y15 4线 | 16线 译码器 16 线-1 线数据选择器 A2 A3 A0 A1 A2 A3 A0 A1 S2 S3 S0 S1 I0 I1 I14 I15 Y 字线字线存储存储矩阵矩阵位线位线字线与位线的字线与位线的交点都是一个交点都是一个存储单元。存储单

8、元。交点处有交点处有MOS管相当存管相当存0，无，无MOS管管相当存相当存1。7.1.2 二维译码与存储阵列二维译码与存储阵列该存储器的容量该存储器的容量=?7.1.3 可编程可编程ROM（256X1位位EPROM）256个存储单元排成个存储单元排成16 16的矩阵的矩阵行译码器从行译码器从16行中选出要行中选出要读的一行读的一行列译码器再从选中的一行存列译码器再从选中的一行存储单元中选出要读的一列的储单元中选出要读的一列的一个存储单元。一个存储单元。如选中的存储单元的如选中的存储单元的MOS管管的浮栅注入了电荷，该管截的浮栅注入了电荷，该管截止，读得止，读得1；相反读得；相反读得07.1.4

9、 ROM读操作实例读操作实例 D7 D0 PGM 输输出出缓缓冲冲器器 Y 选选通通 存存储储阵阵列列 CE OE 控控制制逻逻辑辑 Y 译译码码 X 译译码码 A16 A0 1. PROM芯片芯片AT27C010简介简介 128K 8位位ROM PGM CE OE A16 VPP GND VCC D7 A0 . . . . . . D0 . . . . . . AT27C010 OE CE PGM 框图框图 CEOEPGM工作模式工作模式A16 A0VPPD7 D0读读00XAiX数据输出数据输出输出无效输出无效X1XXX高阻高阻等待等待1XXAiX高阻高阻快速编程快速编程010AiVPP数

10、据输入数据输入编程校验编程校验001AiVPP数据输出数据输出工作模式工作模式 2. 读操作与定时图读操作与定时图（2）加入有效的片选信号）加入有效的片选信号CEOE（3）使输出使能信号）使输出使能信号 有效，经过一定延时后，有效数有效，经过一定延时后，有效数据出现在数据线上；据出现在数据线上；CEOE（4）让片选信号）让片选信号 或输出使能信号或输出使能信号 无效，经过一定延无效，经过一定延时后数据线呈高阻态，本次读出结束。时后数据线呈高阻态，本次读出结束。（1）欲读取单元的地址加到存储器的地址输入端；）欲读取单元的地址加到存储器的地址输入端； tCE tAA 读读出出单单元元的的地地址址有

11、有效效 CE tOE OE D7 D0 数数据据输输出出有有效效 tOZ tOH A16 A0 （1） 用于存储固定的专用程序用于存储固定的专用程序（2） 利用利用ROM可实现查表或码制变换等功能可实现查表或码制变换等功能 查表功能查表功能 查某个角度的三角函数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，这称为为存放在该地址内的数据，这称为 “造表造表”。使用时，。使用时，根据输入的地址根据输入的地址(角度角度)，就可在输出端得到所需的函数，就可在输出端得到所需的函数值，这就称为值，这就称为“查表查表”。

12、 码制变换码制变换 把欲变换的编码作为地址，把最终的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。目的编码作为相应存储单元中的内容即可。7.1.5 ROM应用举例应用举例CI3 I2 I1 I0二进制码二进制码O3O2O1O0格雷码格雷码CI3 I2 I1 I0格雷码格雷码O3O2O1O0二进制码二进制码00 0 0 00 0 0 010 0 0 00 0 0 000 0 0 10 0 0 110 0 0 10 0 0 100 0 1 00 0 1 110 0 1 00 0 1 100 0 1 10 0 1 010 0 1 10 0 1 000 1 0 00 1 1 0

13、10 1 0 00 1 1 100 1 0 10 1 1 110 1 0 10 1 1 000 1 1 00 1 0 110 1 1 00 1 0 000 1 1 10 1 0 010 1 1 10 1 0 101 0 0 01 1 0 011 0 0 01 1 1 101 0 0 11 1 0 111 0 0 11 1 1 001 0 1 01 1 1 111 0 1 01 1 0 001 0 1 11 1 1 011 0 1 11 1 0 101 1 0 01 0 1 011 1 0 01 0 0 001 1 0 11 0 1 111 1 0 11 0 0 101 1 1 01 0 0 1

14、11 1 1 01 0 1 101 1 1 11 0 0 011 1 1 11 0 1 0用用ROM实现二进制码与格雷码相互转换的电路实现二进制码与格雷码相互转换的电路 C(A4)I3 I2 I1 I0(A3A2A1A0)二进制码二进制码O3O2O1O0(D3D2D1D0)格雷码格雷码C(A4)I3 I2 I1 I0(A3A2A1A0) 格雷码格雷码O3O2O1O0(D3D2D1D0)二进制码二进制码00 0 0 00 0 0 010 0 0 00 0 0 000 0 0 10 0 0 110 0 0 10 0 0 100 0 1 00 0 1 110 0 1 00 0 1 100 0 1 1

15、0 0 1 010 0 1 10 0 1 000 1 0 00 1 1 010 1 0 00 1 1 100 1 0 10 1 1 110 1 0 10 1 1 000 1 1 00 1 0 110 1 1 00 1 0 000 1 1 10 1 0 010 1 1 10 1 0 101 0 0 01 1 0 011 0 0 01 1 1 101 0 0 11 1 0 111 0 0 11 1 1 001 0 1 01 1 1 111 0 1 01 1 0 001 0 1 11 1 1 011 0 1 11 1 0 101 1 0 01 0 1 011 1 0 01 0 0 001 1 0 11 0 1 111 1 0 11 0 0 101 1 1 01 0 0 111 1 1 01 0 1 101 1 1 11 0 0 011 1 1 11 0 1 0C=A4I3 I2 I1 I0=A3A2A1A0O3O2O1O0=D3D2D1D0 A4 A3 A2 A1 C I3 I2 I1 ROM D1 D2 D3 D4 CE OE A0 I0 O3 O2 O1 O0 用用ROM实现二进制码与格雷码相互转换的电路实