《电子与电工技术》课件第16章

16.1概述

16.2只读存储器(ROM)16.3随机存取存储器(RAM)小结

习题

第16章半导体存储器简介

1．存储器

存储器是计算机用来存储信息的部件。按存取速度和用途可把存储器分为两大类：内存储器和外存储器。

2．半导体存储器的主要技术指标

由于计算机处理的数据量越来越大，运算速度越来越快，这就要求存储器具有更大的容量和更快的存取速度。6.1概述

1．掩膜式ROM

1)掩膜式ROM的结构

对于掩膜式ROM，用户不可对其编程，其内容已由厂家设定好，不能更改。ROM由地址译码器、存储矩阵和读出电路组成，如图16－1所示。地址译码器的作用是根据输入的地址代码A0~An-1，从N(N=2n)条字线中选择一条字线，以确定与地址代码相对应的字单元的位置。至于选择哪一条字线，则决定于输入的是哪一个地址代码。16.2只读存储器(ROM)图16－1ROM的电路结构框图

2)ROM的工作原理

图16－2所示是一个由二极管构成的容量为4×4的ROM。

地址译码器部分是由二极管(也可用三极管或场效应管)构成的与门阵列，称为与阵列，每条字线上的各二极管构成一个与门。

根据图16－2的二极管存储矩阵，可列出全部地址所对

应存储单元内容的真值表，如表16－1所示。图16－2二极管ROM电路

表16－1二极管存储器矩阵的真值表为简化电路图，图16－2所示的ROM可以画成如图16－3所示的阵列图。在阵列图中，每个交叉点表示一个存储单元。有二极管的存储单元用一黑点表示，意味着存储的数据是1；没有二极管的存储单元不用黑点表示，意味着存储的数据是0。图16－3ROM的阵列图

2．可擦除的PROM

对于可擦除的PROM(ErasablePROM，EPROM)，其内容可用紫外线擦除，用户可对其进行多次编程。EPROM的写入需要专门的设备，而数据的擦除则需要把ROM上的保护标签取下，把内部芯片暴露在紫外光的照射下一段时间。实际上这种ROM称为Programmable相当勉强，因为写入电路是专用的，通常不会集成在计算设备之中，所以它通常做成不常更新，而且是插拔方式的。当需要更新的时候，才将其取下来放入专用的写入设备进行改写。

3．电擦除的PROM

电擦除的PROM(ElectricallyErasablePROM，EEPROM或E2PROM)能以字节为单位擦除和改写。与EPROM不同，E2PROM的擦写可以用电路而不是紫外线来完成。擦写的

电压比读入电压要高，通常在20V以上，擦写速度也较EPROM快，在毫秒量级。E2PROM一度使用很多，不过目前被一种改进的ROM——FlashROM代替了。

4．快闪存储器(FlashMemory)

这是目前最常见的可擦写ROM了，广泛用于主板和显卡、声卡、网卡等扩展卡的BIOS存储上。不过它的成本也是较高的，所以在很多低端设备中，仍有厂商使用MaskROM来降低成本，提高价格竞争力。

5．典型集成EPROM

集成电路中有多种类型的ROM。对于2716(2K×8位)、2732(32K×8位)、2764(8K×8位)、……、27512(64K×8位)等EPROM集成芯片，除存储容量和编程电压等参数不同外，其它参数基本相同。

常用EPROM芯片的主要技术特性如表16－2所示。表16－2常用EPROM芯片的主要技术特性图16－42764引脚图示意图

2764是一个28脚双列直插封装的紫外线可擦除可编程ROM集成电路。2764共有213个字，存储容量为8K×8位。其引脚图如图16－4所示。

2764有5种操作方式，如表16－3所示。表16－3EPROM2764的操作方式随机存取存储器简称RAM，也叫做读/写存储器，它既能方便地读出所存数据，又能随时写入新的数据。RAM的缺点是数据的易失性，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。

1．RAM的基本结构

RAM一般由存储矩阵、地址译码器、片选控制和读/写控制电路等组成，如图16－5所示。存储器有三类信号线，即数据线、地址线和控制线。16.3随机存取存储器(RAM)图16－5RAM的结构示意图

1)存储矩阵

一个存储器内有许多存储单元，一般按矩阵形式排列，排成n行和m列，存储器以字为单位组织内部结构，一个字含有若干个存储单元，一个字所含位数称为字长。

2)地址译码

通常存储器以字为单位进行数据的读写操作，每次读出或写入一个字，将存放同一个字的存储单元编成一组，并赋予一个号码，称为地址。图16－6256×4存储矩阵

3)输入/输出控制

RAM中的输入/输出控制电路除了对存储器实现读或写操作的控制外，为了便于控制，还需要一些其他控制信号。图16－7给出了一个简单输入/输出控制电路，它不仅有读/写控制信号R/，还有片选控制信号CS。图16－7输入/输出控制电路

2．RAM的分类

根据制造工艺的不同，随机读写存储器RAM主要有双极型和MOS型两类。

3．典型RAM芯片介绍

6116是一种典型SRAM存储器芯片。6116芯片的存储容量为2K×8位，片内有16384(即16K)个存储单元，排列成128×128的矩阵，构成2K个字，字长8位，可构成2KB的内存。该芯片有11条地址线，分成7条行地址线A4～A0，4条列地址线A0～A3，一个11位地址码选中一个8位存储字，需有8条数据线D0～D7与同一地址的8位存储单元相连，由这8条数据线进行数据的读出与写入。

1)6116引脚图

图16－8所示是2K×8位静态CMOSRAM6116的引脚排列图。6116的24个引脚中除11条地址线(A0～A10)、8条数据线(D0～D7)、l条电源线VCC和1条接地线GND外，还有3条

控制线——片选信号、写允许信号和输出允许信号。图16－8SRAM6116引脚排列图

2)芯片工作方式与控制信号之间的关系

表16－4所列是6116的工作方式与控制信号之间的关系，读出和写入线是分开的，而且写入优先。表16－4静态RAM6116的工作方式与控制信号之间的关系

(1)半导体存储器是现代数字系统特别是计算机系统中的重要组成部件，它可分为RAM和ROM两大类。

(2)ROM是一种非易失性的存储器，它存储的是固定数据，一般只能被读出。根据数据写入方式的不同，ROM又可分成固定ROM和可编程ROM。后者又可细分为PROM、

EPROM、E2PROM和快闪存储器等，特别是E2ROM和快闪存储器可以进行电擦写，已兼有了RAM的特性。小结

(3)RAM是一种时序逻辑电路，具有记忆功能。其存储的数据随电源断电而消失，因此是一种易失性的读写存储器。它包含有SRAM和DRAM两种类型，前者用触发器记忆数据，后者靠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。16－1填空题：

(1)存储器的

和

是反映系统性能的两个重要指标。

(2)ROM的种类很多，但按存储内容的写入方式，可分为

。

(3)对于只读存储器ROM，当电源断掉后又接通，存储器中的内容

。

(4)一个容量为1K×8的存储器有

个存储单元。习题

16－2半导体存储器通常可