第七章 半导体存储器.ppt

* 第七章 半导体存储器 §7.1 概述 §7.2 只读存储器(ROM) ROM的应用：实现组合逻辑函数 §7.3 随机存储器(RAM) §7.4 存储器容量的扩展 本 章 小 结 * * 第七章 半导体存储器§7.1 概述 半导体存储器是一种能存储大量二值信息的半导体器件，它是数字系统不可缺少的组成部分。 通常把存储量和存取速度作为衡量存储器性能的指标。 半导体存储器的存储单元数目庞大，每个单元不可能直接引出输入输出端，而是给每个存储单元编一个地址，通过地址来对指定存储单元进行读写(即输出和输入数据)。 半导体存储器种类较多，从存取功能上可分为只读存储器(ROM，Read-Only Memory)和随机存储器(RAM，Random Access Memory)两大类。 * * 半导体存储器的分类与作用： ROM： RAM： 在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速地随 时修改或重新写入数据，用于存放永久性的、不变的数据。 在正常工作状态下可以随时向存储器里写入数据或从 中读出数据，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。 ROM分为掩膜ROM、可编程ROM(PROM)、可擦可编程 ROM (EPROM ) 、电擦除可编程ROM(E2PROM)、快闪存储器(Flash Memory)等。 随机存取存储器又可分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)。 * * 半导体存储器的分类如图所示 只读存储器虽可分这么多种类，但它们在总体结构、系统工作原理和使用方法上基本相同，因此只介绍其中一种的工作原理。 * * §7.2 只读存储器(ROM) 7.2.1 掩模ROM 其中存储的数据是在制作过程中使用掩模板确定的，这种掩膜板是按照用户的要求专门设计的，因此，掩模ROM在出厂时内部存储的数据已经固定下来了。 ROM组成： 地址译码器 存储矩阵 输出缓冲电路 * * n位地址码 对应2n个地址 m位输出 存储矩阵中包含了大量的存储单元，每一个或一组存储单元被编为一个地址； 地址译码器负责把输入的地址代码译成相应的控制信号，利用该控制信号从存储矩阵中把指定的单元选出，将其中的数据送给输出缓冲器。 输出缓冲器有两个作用： 一是提高存储器的带负载能力；二是实现对输出状态的三态控制，以便和系统总线联接。 字 线 位线 例如，一个n位地址输入，m位数据输出的ROM结构 * * 地址译码器有n位地址输入端，有2n个输出地址信息，每个输出信息对应一个存储单元，而每个单元存放一个字，共有2n个字（W0、W1、…W2n-1称为字线）； 每个字有m位，对应从D0、D1、…Dm-1输出，称为位线； 每个字线与位线的交叉点都是一个存储单元，交叉点的数目也就是存储单元的数目； 存储器的容量是2n×m(字线×位线)。 ROM中的存储体可以由二极管、三极管和MOS管来实现。 * * 二极管ROM的电路实现 字的读出方法 在对应的存储单元内存入的是1还是0，是由接入或不接入相应的二极管来决定的。 二极管与门构成的与阵列 二极管或门构成的或阵列 * * 存储矩阵 为了便于表达和设计，通常简化为下图所示。 4×4 ROM阵列图 有存储单元 地址译码器 A1 A0 A0 A1 W0 W1 W2 W3 W3 =A1A0 W0 =A1A0 W1 =A1A0 W2 =A1A0 D3 = W1 + W3 D1 = W1 + W3 D2 = W0 + W2 + W3 D0 = W0 + W1 * * 掩膜ROM电路结构简单、集成度高、工作可靠、成批生产时价格又很低，所以非常适合于用来存储那些固定不变的信息，例如数学和物理学中的各种常数、固定的函数表、字符的点阵代码等等。 在开发数字系统过程中，经常要按照设计者的意图得到所需内容的ROM，这就用到可编程ROM，即PROM。 Programmable Read – Only Memory * * 编程工具，将某些存储单元上的熔丝用大电流烧断，该单元存储的内容就变为0，此过程称为编程； 7.2.2 可编程只读存储器（PROM） PROM的可编程存储单元 在编程前，存储矩阵中的全部存储单元的熔丝都是连通的，即每个单元存储的都是1； 用户可根据需要，借助一定的 熔丝烧断后不能再接上，故PROM只能进行一次编程，数据一经写入，就不能修改。 因此，PROM不能满足研发过程中经常修改的需要，这 就要求有一种可以擦除重写的ROM。 * * 7.2.3 可擦可编程ROM 一、EPROM