第10章半导体存储器及接口.ppt

第10章 半导体存储器及接口 10.1 简介 10.2 随机读写存储器（RAM） 10.3 只读存储器（ROM） 10.4 存储器与CPU的连接 10.1 简介 存储器是计算机中具有记忆功能的部件，用来存放程序和数据，是计算机的主要组成部分。存储器的容量越大，其存储的信息就越多，计算机处理信息的能力就越强。 另一类是外部存储器，其存储容量大、速度较慢，也称海量存储器，如磁盘、磁带、光盘等，用来存放当前暂时不用的程序或数据。 10.1 简介 10.1.1 半导体存储器的分类 10.1.2 存储器的性能指标 10.1.1 半导体存储器的分类 半导体存储器的种类很多，按存取方式分为两大类，如图10-1所示。 1. 随机存取存储器（RAM） RAM任一存储单元均可直接进行读写，与流单元所处的物理位置无关。断电后，RAM内存放的信息会丢失。RAM可按信息存储方式分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。 RAM用来存放暂时性的数据、中间运算结果和用户程序，以及用作堆和用作与外存储器或设备交换信息的缓存区。 2. 只读存储器（ROM） ROM的内容只能读出而不能改写，断电后其信息不会丢失，用来存放固定不变的程序和数据。 只读存储器可分为五类： （1）掩膜ROM。 （2）可编程ROM，即PROM。 （3）可擦除PROM，即EPROM。 （4）电可擦PROM，即E2PROM，这种存储器能以字节为单位擦除和改写。 （5）闪速存储器（FLASH MEMORY）是指擦除和编程时，速度比EPROM快的电可擦除可编程只读存储器。 10.1.2 存储器的性能指标 1. 存储容量 存储容量是指存储器所能存储的二进制信息总数。 存储器存储容量=存储单元数×每单元的二进制位数。 2. 存取时间 存取时间就是存取存储器中某一个存储单元的数据所需要的时间。 3. 可靠性 存储器的可靠性直接与构成它的芯片有关，用平均故障间隔时间MTBF（Mean Time Between Failures）来衡量。 4. 功耗与集成度 目前半导体存储器多采用NMOS工艺制作，功耗约为0.1mw/位。若采用CMOS工艺，芯片功耗将降为?w/位级，而集成度则要高。 5. 性能价格比 这是一个综合性指标。性能主要包括存储容量、存储速度和可靠性。性能价格比愈高愈好。 10.2 随机读写存储器（RAM） 10.2.1 静态RAM（SRAM） 10.2.2 动态RAM（DRAM） 10.2.1 静态RAM（SRAM） 1. 基本存储单元 SRAM的基本存储电路是六管组成的双稳态电路，如图10-2所示。 2. SRAM芯片结构 SRAM主要由存储体和外围电路构成，如图10-3所示。 1）存储体 存储体即存储单元的集合体，由若干个存储单元组成，每个存储单元又由若干个基本存储电路组成，每个基本存储电路存放1位信息。 2）外围电路 （1）地址译码器。 用来对几条地址线译码，以选择存储单元中的一个常用双译码方式。X译码称行译码，其输出线用来选择存储体矩阵中一行的所有存储单元。Y译码称列译码，其输出线用来选择存储体矩阵中一列的所有存储单元。 （2）I/O缓冲器。 处于数据总线与被选中单元之间，用以控制被选中单元的读出和写入，并具有驱动作用。 （3）存储器控制逻辑。 用来控制芯片的选通和读写。 3. 典型的SRAM芯片 典型的SRAM芯片有：6116（2K×8），6264（8K×8），62128（16K×8）和62256（32K×8）等。 6264是容量为8K×8的低功耗CMOS SRAM。 6264芯片引脚图如图10-4所示。 表10-1为6264工作方式真值表。 写入时序图如图10-5所示。 读出时序图如图10-6所示。 通常，芯片的数据引脚可直接连在系统的数据总线上，地址引脚连系统总线的低位地址，读、写允许信号分别接到CPU的读、写控制脚。 片选信号 的方法通常有三种：线选法、部分译码法、全部译码法。 如图10-7所示是采用全译码法将6264芯片与CPU连接的电路图 10.2.2 动态RAM（DRAM） 1. 基本存储单元 在动态RAM中，存储信息的基本电路有四管电路、三管电路和单管电路。目前多采用单管电路作为存储器基本电路。 单管DRAM基本存储电路如图10-8所示，由一个MOS晶体管T1和一个电容组成。 2. 典型DRAM芯片2164 DRAM有多种系列，如21系列、41系列、37系列。 DRAM芯片通常设计成位结构形式，每个存储单元只有1位数据位，一个芯片上含有若干字。 如图10-9所示是DRAM 2164芯片引脚图及逻辑符号。2164是一个64K×1位的DRAM芯片，将8片并接，可