半导体存储器的认知及应用(数字电路分析课件)

项目8半导体存储器的认知复习：任务7.2模数转换器的认知与基本应用1、模数转换器的基本结构2、模数转换器的基本原理3、模数转换器的基本应用电路什么是半导体存储器？半导体存储器是一种由半导体器件构成的能够存储数据、运算结果、操作指令的逻辑部件，用于计算机的内存及数字系统存储部件。任务8.1常用存储器的分类和应用吴蕾一、半导体存储器的分类二、半导体存储器的技术指标任务8.1常用存储器的分类和应用场景三、半导体存储器的应用场景一、半导体存储器的分类及其特点（1）TTL存储器：速度快。（2）MOS存储器：工艺简单、集成度高、功耗低、成本低。1、按照工艺不同分类：一、半导体存储器的分类及其特点（1）静态存储器：以触发器为基本单元来存储0和1。在不失电的情况下，触发器状态不会改变。（2）动态存储器：以电容存储电荷的效应来存储二值信号的。电容漏电会导致信息丢失，因此要求定时对电容进行充电或者放电。2、按照存储信号的原理不同分类：一、半导体存储器的分类及其特点（1）只读存储器（2）随机存取存储器3、按照工作特点不同分类：二、半导体存储器的技术指标存储器中存储单元的个数，即存放二进制信息的多少。存储器中二值代码都是以字的形式出现的。存储容量大小即字数x位数。（1）位（Bit）：存储容量的最小单位。（2）字长：一个字的位数。（3）存储单元：存放一位二进制代码的最小单元。（4）字节（Byte）：1个字节=8位二进制位。1、存储容量二、半导体存储器的技术指标16位构成一个字，该字的字长位16位，一个存储存储单元只能存放一位二值代码，要存储字长为16的一个字，就需要16个存储单元。如果存储器能够存储1024个字，就需要有1024x16个存储单元。1、存储容量例思考：某存储器能够存储1024个字，每个字4位，那么需要多少个存储单元？存储容量为：1024x4=4096即该存储器有4096个存储单元。二、半导体存储器的技术指标二、半导体存储器的技术指标存储时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存取时间越小，存取速度越快。2、存储时间二、半导体存储器的技术指标连续启动两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需要的最短间隔时间。它是衡量主存储器工作速度的重要指标。3、存储周期二、半导体存储器的技术指标反映了存储器耗电的多少，同时反映了其发热程度。4、功耗三、半导体存储器的应用场景项目8半导体存储器的认知任务8.2常用ROM电路的结构和使用方法吴蕾只读存储器和随机存取存储器的区别？随机存取存储器RAM（RandomAccessMemory）：在工作时既能从中读出（取出）信息，又能随时写入（存入）信息，但断电后所存信息消失。只读存储器ROM（Read-onlyMemory）：在工作时只能从中读出信息，不能写入信息，且断电后其所存信息在仍能保持。任务8.2常用ROM电路的结构和使用方法

一、ROM的分类二、ROM的结构

三、ROM的的工作原理四、ROM的应用

五、ROM的容量扩展一、ROM的分类ROM按存储内容的写入方式，可分为固定ROM，可编程只读存储器（PROM），可擦除可编程只读存取器（ErasableProarammableReadOnlyMemory，简称EPROM）。1、固定ROM：在制造时根据特定的要求作成固定的存储内容，出厂后，用户无法更改，只能读出。2、PROM：存储内容可以由使用者编制写入，但是只能写入一次，一经写入就不能再更改。3、EPROM：存储内容可以改变，但EPROM所存内容的擦去或者改写，需要专门的擦抹器和编程器实现。在工作时，只能读出。（1）升级版E2PROM，可用电擦写方式擦写。（2）快闪存储器（FlashMemory）一、ROM的分类思考：我们日常用的手机中通常所说的内存分别是什么样的存储器？存储容量＝字线数×位线数＝N×M（位）存储单元地址二、ROM的结构掌握二极管与门阵列二极管或门阵列三、ROM的工作原理三、ROM的工作原理结合电路图及上表可以看出，接有二极管的交叉点存1，末接二极管的交叉点存0。存储单元是存1还是存0，完全取决于只读存储器的存储需要，设计和制造时已完全确定，不能改变；而且信息存入后，即使断开电源，所存信息也不会消失。所以，只读存储器又称为固定存储器。存储内容三、ROM的工作原理ROM的阵列图三、ROM的工作原理接有三极管的交叉点存1，末接三极管的交叉点存0。三、ROM的工作原理接有场效应管的交叉点存1，末接场效应管的交叉点存0。三、ROM的工作原理1、用ROM实现组合逻辑函数用ROM实现下列一组逻辑函数。解（1）列真值表四、ROM的应用例（2）选择合适的ROM，对照真值表画出逻辑函数的阵列图。四、ROM的应用2、用ROM作函数运算表用ROM构成能实现函数y＝x2的运算表电路。设x的取值范围为0～15的正整数，则对应的是4位二进制正整数，用B＝B3B2B1B0表示。根据y＝x2可算出y的最大值是152＝225，可以用8位二进制数Y＝Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。由此可列出Y＝B2即y＝x2的真值表。四、ROM的应用例真值表四、ROM的应用阵列图四、ROM的应用3、用ROM作字符发生器电路四、ROM的应用五、ROM容量的扩展正常使用时，VCC=5V，VPP=5V。编程时，VPP=25V。

五、ROM容量的扩展1、位扩展（字长的扩展）用两片27256扩展成32k×16位EPROM五、ROM容量的扩展2、字扩展（字数扩展，地址码扩展）

项目8半导体存储器的认知任务8.3常用RAM电路的结构特点和使用方法吴蕾任务8.3常用RAM电路的结构特点和使用方法

二、RAM的结构和工作原理三、RAM的的容量扩展一、RAM的分类一、RAM的分类在计算机中，RAM用作内存储器和高速缓冲存储器。1、静态RAM（1）双极型（2）MOS型2、动态RAM思考二者的区别：静态RAM信息的存储单元由门控管和电容组成；动态MOS存储单元电路主要是三管和单管结构。二、RAM的结构和工作原理RAM是由许许多多的基本寄存器组合起来构成的大规模集成电路。RAM中的每个寄存器称为一个字，寄存器中的每一位称为一个存储单元。1、存储单元：二、RAM的结构和工作原理2、存储容量：寄存器的个数（字数）与寄存器中存储单元个数（位数）的乘积，叫做RAM的容量。二、RAM的结构和工作原理（1）在多字1位结构中，每个寄存器都只有1位，例如一个容量为1024×1位的RAM，就是一个有1024个1位寄存器的RAM。（2）多字多位结构中，每个寄存器都有多位，例如一个容量为256×4位的RAM，就是一个有256个4位寄存器的RAM。3、按照RAM中寄存器位数的不同，RAM有多字1位和多字多位两种结构形式。由大量寄存器构成的矩阵用以决定访问哪个字单元用以决定芯片是否工作用以决定对被选中的单元是读还是写读出及写入数据的通道二、RAM的结构和工作原理容量为256×4RAM的存储矩阵存储单元1024个存储单元排成32行×32列的矩阵每根行选择线选择一行每根列选择线选择一个字列Y1＝1，X2＝1，位于X2和Y1交叉处的字单元可以进行读出或写入操作，而其余任何字单元都不会被选中。二、RAM的结构和工作原理地址的选择通过地址译码器来实现。地址译码器由行译码器和列译码器组成。行、列译码器的输出即为行、列选择线，由它们共同确定欲选择的地址单元。二、RAM的结构和工作原理256×4RAM存储矩阵中，256个字需要8位地址码A7～A0。其中高3位A7～A5用于列译码输入，低5位A4～A0用于行译码输入。A7～A0=00100010时，Y1=1、X2=1，选中X2和Y1交叉的字单元。00010001二、RAM的结构和工作原理集成2kB×8位RAM6116写入控制端片选端输出使能端二、RAM的结构和工作原理三、RAM容量的扩展RAM的种类很多，存储容量有大有小。当一片RAM不能满足存储容量的需要时，就需要将若干片RAM组合起来，构成满足存储容量要求的存储器，RAM的扩展分为位扩展和字扩展两种。1、位扩展字数满足要求，而位数不够时，应采用位扩展。2、字扩展在RAM的数据的位数足够，而字数达不到要求时，需要进行字扩展。字数增加，地址线数就得相应增加。三、RAM容量的扩展位扩展将地址线、读／写线和片选线对应地并联在一起三、RAM容量的扩展位扩展原则：（1）多个单片RAM的I/O端并行输出。（2）多个RAM的CS接到一起，作为RAM的片选端。（3）地址端对应接到一起，作为RAM的地址输入端。（4）多个单片RAM的R/W端接到一起，作为RAM的读/写控制端（读/写控制端只能有一个）。三、RAM容量的扩展字扩展输入／输出（I/O）线并联要增加的地址线A10～A12与译码器的输入相连,译码器的输出分别接至8片RAM的片选控制端三、RAM容量的扩展字扩展原则：（1）多个单片RAM的I/O端并接，作为RAM的I/O端。（2）多片构成字扩展之后，每次访问只能选中一片，选中哪一片，由字扩展后多出的地址线决定。多出的地址线经输出低有效的译码器译码，接至各片RAM的CS端。（3）地址端对应接到一起，作为低位地址输入端。（4）R/W端接到一起作为RAM的读/写控制端（读/写控制端只能有一个）。三、RAM容量的扩展思考：试用1024x4位RAM来实现4096x8位存储器？本课小结重点11.掌握ROM和RAM的结构特点重点22.掌握ROM和RAM的工作原理3.能够进行ROM和RAM的扩展重点3任务8.4存储器芯片的应用复习：任务8.3常用RAM电路的结构特点和使用方法1.RAM电路的基本原理2.SRAM电路的特点3.DRAM电路的特点任务8.4.1存储器构成逻辑电路任务8.4.2存储器的扩展方法任务8.4存储器芯片的应用任务8.4.3可编程逻辑器件任务8.4.1存储器构成逻辑器件

一、存储器的功能二、用ROM实现组合逻辑函数

三、存储器构成码数转换器四、存储器构成信号发生器一、存储器的功能存储器不仅可以用来存放二进制信息，还可以实现代码的转换、函数运算、时序控制以及构成各种波形的信号发生器等。ROM可以用来实现各种组合逻辑函数。二、用ROM实现组合逻辑函数二、用ROM实现组合逻辑函数实现函数逻辑图三、存储器构成码数转换器例：用PROM组成一个码制转换器，把8421BCD码转换成格雷码。四、存储器构成信号发生器例：用ROM（2716)可构成信号发生器。将各种复杂的电压波形、如三角波、正弦波等数据存2716，再周期性地顺序取出某一波形的数据，即可获得这种波形。2716引脚功能：任务8.4.2存储器的扩展方法

一、扩展方法二、位扩展

三、字扩展一、扩展方法一片RAM的存储容量是一定的。在数字系统或计算机中，单个芯片往往不能满足存储容量的需求，可以将若干个存储器芯片组合起来，扩展成大容量的存储器，从而满足使用要求。扩展方法分为两种：1、位扩展2、字扩展二、位扩展位扩展是将多片同一容量的存储器扩展为同一容量存储位更多的存储区，如可以使用2片1024x4的存储器位扩展成片1024x8的存储器。在进行位扩展时，将地址线并联到两块存储器的地址总线引脚上，以实现统一寻址。8位数据线分成两组4路分别连接到两个不同1024x4存储器的数据总线引脚上。这样8位数据的高4位与低4位分别存入两个不同4位存储器，完成8位数据的存储功能。二、位扩展例：试将4片2114A扩展成16位的存储器.三、字扩展字扩展是使用多片容量较小的存储器统一扩展成容量较大的存储区如可以将两片1024线的存储器扩展成2048x4的存储器,连接时要注意：2K地址总线有11位，而1K存储器地址总线有10位。所以需要将2K地址总线的最高位作为片选控制信号连接到存储器上，以利用地址线的0、1不同完成对不同存储器的选择，而低10