第七节 半导体存储.ppt

第七章 半导体存储器 7.1 概述 7.2 随机存取存储器(RAM) 7.2.1 RAM的结构及读写原理 7.2.2 RAM中的存储单元 7.2.3 集成静态RAM简介 7.2.4 存储器存储容量的扩展 7.3 只读存储器(ROM) 7.3.1 只读存储器ROM的结构及读取原理 7.3.2 只读存储器(ROM)的类型 内容提要 半导体存储器是现代数字系统特别是计算机中重要组成部分。本章在介绍存储器的分类及其特点的基础上，首先介绍了随机存取存储器(RAM)的结构、工作原理及其存储容量的扩展方法，然后逐一介绍了固定ROM、PROM、EPROM、E2PROM和快闪存储器等几种只读存储器(ROM)的结构和工作原理。 7.1 概述 半导体存储器是用来存放二进制信息的一种大规模数字集成电路。由于半导体存储器具有集成度高，体积小，可靠性高，功耗低，存取速度快，存储容量大，价格便宜，便于容量扩充等优点。因此，它已成为现代电子计算机的不可缺少的重要组成部分，同时也被广泛地用于各种较大规模的数字系统中。 由于计算机处理的数据量越来越大，运算速度越来越快，这就对存储器的存储容量和存取速度提出了更高的要求。通常把存储容量和存取速度作为衡量存储器性能的重要指标 半导体存储器的种类很多，按制造工艺不同，半导体存储器可分为双极型和ＭＯＳ型两类。双极型存储器具有工作速度快、功耗大、价格较高的特点，它以双极型触发器为基本存储单元，主要用于对速度要求较高的场合，如在微机中作高速缓存用；ＭＯＳ型存储器具有集成度高、功耗小、工艺简单、价格低等特点，它以ＭＯＳ触发器或电荷存储结构为基本存储单元，主要用于大容量存储系统中，如在微机中作内存用。 按存、取功能不同，半导体存储器可分为随机存取存储器和只读存储器两类。 随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)：可在任何时刻随机地对任意一个单元直接存取信息。按照存储机理的不同，又将随机存储器(RAM)分为静态RAM(Static RAM，简称SRAM)和动态RAM(Dynamic RAM，简称DRAM)。DRAM存储单元结构非常简单，它所能达到的集成度远高于SRAM。 只读存储器(Read-Only Memory，简称ＲＯＭ)：信息被事先固化到存储器内，可以长期保留，断电也不丢失。它在正常运行时，只能读出信息，而不能写入。按存储内容存入方式的不同，只读存储器可分成固定ROM和可编程ROM(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)。可编程ROM又可以细分为一次可编程存储器PROM、光可擦除可编程存储器EPROM(Erasable PROM)、电可擦除可编程存储器E2PROM(Electrical Erasable PROM)和快闪存储器(Flash Memory)等。 7.2 随机存取存储器(RAM) 7.2.1 RAM的结构及读写原理 RAM电路由存储矩阵、地址译码器、片选控制、输入/输出控制和输入/输出缓冲器等几部分组成。如图7.2.1所示。 1. 存储矩阵 存储矩阵是RAM的主体，是存放二进制信息的“仓库”，它有很多存储单元，每个存储单元可存放一位二进制信息。显然，存储单元越多，存储容量就越大。存储器以字为单位组织内部结构，一个字含若干个存储单元。1个字中所含的位数称为字长。通常，以字数和字长的乘积表示存储器的容量。例如，一个容量为256×4位的存储器，表示该存储器有256个字，每个字4位，共有1024个存储单元。 2. 地址译码器 存储器中存放的大量二进制信息都有序地存放在地址所对应的存储单元中。地址译码器的任务就是将输入n位的地址码翻译成 个(根)字选线分别去访问 个字单元。所以，每个字单元都有唯一的地址码与之对应。 3. 输入/输出控制，缓冲及片选 存储器只有在片选信号到来时，即该片存储器被选中时，才能在输入/输出控制信号的作用下，对某一地址所对应的存储单元进行读/写操作。而输入/输出缓冲器一般采用三态结构，以便于几片存储器连接以扩展存储容量。 对RAM的操作可借助于图7.2.2所示的1024×1位RAM加以说明。 该RAM内部共有1024个存储单元，排成32×32矩阵的字位结构，10根地址线分为5线–32线行地址译码器和5线–32线列地址译码器，组成二维译码方式。在每次访问存储器时，由行地址译码器和列地址译码器共同决定访问哪一个字单元，然后在片选控制信号和读写控制信号的作用下，实现对某一个字单元进行“写入”或“读出”操作，一旦写入信息，该信息应保持至下一次写入新的信息为止。可见，RAM具有记忆功能，属于时序逻辑电路。 例如，当地址码