27半导体存储器

半导体存储器主讲：陆学斌数字电子技术目

录

1.

随机存取存储器2.只读存储器

存储器就是数字系统中用于存储二进制信息的器件。半导体存储器具有容量大、体积小、功耗低、存取速度快、使用寿命长等优点。存储器的容量等于字长乘以字数。半导体存储器按照内部信息的存取方式不同分为两大类：1、随机存取存储器（RAM）：用于存放一些临时性的数据或中间结果，需要经常改变存储内容。2、只读存储器（ROM）：用于存放永久性的、不变的数据。例如计算机的内存（条）就是RAM，主板上的BIOS就是ROM。1.随机存取存储器随机存取存储器又叫随机读/写存储器，RandomAccessMemory简称RAM，指的是可以从任意选定的单元读出数据，或将数据写入任意选定的存储单元。优点是读写方便，使用灵活，缺点是一旦掉电会丢失信息。RAM又分为：静态随机存取存储器（StaticRandomAccessMemory，SRAM）和动态随机存取存储器（DynamicRandomAccessMemory，DRAM）。SRAM使用触发器记忆数据，DRAM依靠MOS管栅极电容存储数据。因此在不停电的情况下，SRAM的数据可以长久保持，而DRAM则必须定期刷新。1.随机存取存储器RAM的基本结构包括存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片选控制等几部分。1.随机存取存储器1024个字的存储矩阵结构图，这是一个32×32的矩阵。地址输入线有10根，A9~A0，其中A4~A0为行输入，A9~A5为列输入，行译码器输出32条行地址线用X31~X0表示，列译码器输出32条列地址线用Y31~Y0表示。这样每一个存储单元都有了一个固定的编号，称为地址。1.随机存取存储器若输入地址码A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000000，则行选线X0＝1、列选线Y0＝1，选中第X0行第Y0列的那个存储单元，即图7.2中单元[00]；若输入地址码A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000111111，则行选线X31＝1、列选线Y1＝1，选中第X31行第Y1列的那个存储单元，即图7.2中单元[311]。1.随机存取存储器1.随机存取存储器以读或写入为例说明六管NMOS静态存储单元的工作原理。

例如对单元[XjYj]读或写入1，令Xj=1，Yj=1，数据线D=1，D'=0。则T5~T8全部导通，T6的源极和漏极均为0，T5的源极和漏极均为1。这就是数据读或写入过程，若令Xj=0，Yj=0，则此单元没有被选中，T5的左侧端点的高电平使得T3导通，进而使得T6右侧端点的低电平保持；同时，T6右侧端点的低电平使得T1截止，但由于T2导通，使得T5左侧端点的高电平保持，这就是存储单位的存储过程。1.随机存取存储器为了增加存储容量，可以进行位扩展和字扩展。例如利用8个1024×1的RAM构成1024×8的RAM系统。1024×8的RAM系统1.随机存取存储器还可以进一步扩展，例如利用8个1024×8的RAM系统构成8K×8的RAM系统（1K=1024）8K×8的RAM系统2.只读存储器只读存储器（ROM）的内容只能读出不能写入。存储的数据不会因掉电而消失，即具有非易失性。按照数据写入方式特点不同，ROM可分为以下几种：（1）固定ROM。厂家把数据写入存储器中，用户无法进行任何修改。（2）一次性可编程ROM（PROM）。出厂时，存储内容全为1（或全为0），用户可根据自己的需要编程设定存储内容，但只能编程一次。（3）光可擦除可编程ROM（EPROM）。EPROM是采用浮栅技术生产的可编程存储器。其内容可通过紫外线照射而被擦除，可多次编程。2.只读存储器（4）电可擦除可编程ROM（E2PROM）。E2PROM是采用浮栅技术生产的可编程ROM，但是构成其存储单元的是隧道MOS管，具有可用电擦除特性，并且擦除的速度非常快（一般为毫秒数量级）。E2PROM的电擦除过程就是改写过程，具有ROM的非易失性，又具备类似RAM的功能，可以随时改写，可重复擦写达到上万次以上。（5）快闪存储器（FlashMemory）。FlashMemory也是采用浮栅型MOS管，存储器中数据的擦除和写入是分开进行的，数据写入方式与EPROM相同，一般一只芯片可以擦除/写入百万次以上。2.只读存储器ROM的基本结构2.只读存储器二极管固定ROM2.只读存储器二极管固定ROM由二极管与门阵列和二极管或门阵列构成。与门阵列组成译码器，或门阵列构成编码器字线：W0=A1'A0'，W1=A1'A0，W2=A1A0'，W3=A1A0；位线：D0=W0+W2，D1=W1+W2+W3，D2=W0+W2+W3，D3=W1+W3。地址存储数据0001010110101001111