数字电路基础D0601只读存储器ROMA.doc

6.1半导体存储器（A） 存储器就是存储信息的设备或组件。存储器的种类很多，常见的有磁盘、磁带、光盘、电宿胡合器件以及半导体存储器等。半导体存储器以半导体器件为基本存储单元，存储大量的二值数据(O或1)，用集成工艺制成，属于大规模集成电路。半导体存储器目前主要用于计算创的内存储器和数字系统的存储设备。 半导体存储器的种类很多，根据用户能对存储器进行的操作分为只读存储器(ReadOnljMemory，ROM)和随机读写存储器(Random Access Memory，RAM)两大类；从制作工艺上又把存储器分为双极型和MOS型。双极型存储器工作速度高，但制造工艺复杂，成本高，功耗大，集成度低，主要用于高速场合。MOS型存储器制造工艺简单，成本低，功耗小，集成度高，所以目前大容量的存储器都是采用MOS型存储器。 6-1-1 只读存储器(ROM) 只读存储器有各种各样的类型，根据采用的基本存储单元工作原理的不同，可分为固定内容的只读存储器、光擦除可编程的只读存储器(EPROM)、电擦除可编程的只读存储器(E2PROM)等等。习惯上根据存储器的数据能否改写将存储器分为以下三类： · 固定内容的只读存储器(ROM)； · 一次改写的只读存储器(PROM)； · 可多次改写的只读存储器(EPROM，E2PROM)。 1．固定内容的只读存储器(ROM) 固定内容的只读存储器(ROM)是采用掩模工艺制作的，存储器的数据在芯片的制作过程中就确定了。产品出厂时存储的数据已经固化在芯片上。数据只能读出，不能写入。 ROM的电路结构如图6-1-1所示。 存储矩阵是ROM的主体，一个ROM由若干个基本存储单元组成，每个基本存储单元可存放一位二值代码，基本存储单元可以用二极管构成，也可以用三极管或MOS管构成。为了存取方便，通常将存储单元设计成矩阵形式，所以称为存储矩阵。 基本存储单元越多，存储器存储的信息越多，表示该存储器的容量越大。存储容量通常指存储矩阵中基本存储单元的总数。存储容量很大而器件的引脚数目有限，不可能像寄存器那—样把每个基本存储单元的输入和输出单独引出，这样就引入了地址译码器。 地址译码器可以对每个存储单元的所在位置进行编码。每个存储单元分配一个地址码，当输入一个地址码时，就可以在存储矩阵中找到相应的存储单元，对存储单元进行相应的操作。 输出及控制电路能提高存储器的带负载能力，还可以实现对输出状态的三态控制，方便与系统的总线联接。 图6-1-2所示为2位地址输入端，4位数据输出端，由二极管构成的ROM电路 2位地址输入代码AlAo经地址译码器后分别译成W。～W3四根线上的高电平信号，分别代表4个不同的地址。每个地址存放一个4位二进制信息，并在D3一DO四根线上将4位二进制信息输出。通常将D3D2DlDO表示的代码叫一个字，将Wo一W3称为字线，DO一D3为位线(数据线)，Al、AO称为地址线。 只要给出存储器内不同存储单元的地址，存储单元的内容便可以在输出数据线D3一Do 上读到。例如，当AlAo＝11时，W3＝l(Wo一W2均为0)，D3’、D2’、D1’三根线分别与 W3间接有二极管，二极管导通后使D3’、D2’、D1’为高电平，Do’为低电平。如果这时使能 信号有效(EN＝0)，经输出缓冲器在输出端得到D3D2DlDO＝l110。全部地址内的存储内容 如表6—1—l所示。 字线与地址线的逻辑关系为： 位线与字线之间的关系： D0 = W0 + W1 D1 =W1 + W2 + W3 D2 =W0 + W2 + W3 D3＝Wl十W3 可以看出，地址译码器输出Wo-W3是地址输入变量的所有最小项，表明地址译码器构成与门阵列，存储矩阵为或门阵列。与门阵列输出每条字线均为最小项，不可以编程。或门阵列不同的输入，在数据输出端就可以得到的最小项与或表达式。 图6-1-2可用图6-1-3所示的ROM阵列结构示意图来表示。 图中字线和位线的每个交叉点对应一个存储单元，交叉点上的黑点，表示该存储单元的内容为1；交叉点上无黑点，表示该存储单元的内容为0。交叉点的数目也就是存储单元数，、即为前面提到的存储容量。图6-1-2所示的ROM存储器的存储容量=字数*位数=4*4位。 固定内容的只读存储器(ROM)也可以采用MOS管构成，若完成图6—1-3阵列结构的功能，需要将地址译码器；存储阵列和输出缓冲器全部用MOS管代替，将交叉点处曲二极管换成NMOS管即可。 对图6-l-2的分析可以看出，固定内容的只读存储器(ROM)存储的内容是固定的。一旦出厂则无法改变存储的数据，只能读出。由于它的可靠性高，集成度高，