只读存储器(ROM)_原创文档.pdfVIP

7.2只读存储器(ROM)

1.ROM的结构

ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部分组成，其基本结构如图7.2.1所示。

存储矩阵是存放信息的主体，它由许多存储单元排列组成。每个存储单元存放一位二值代码(0或1)，若干个存储单元组成一个“字”(也称

一个信息单元)。地址译码器有n条地址输入线A0~An-1，2n条译码输出线W0~W2n-1，每一条译码输出线Wi称为“字线”，它与存储矩阵中的一

个“字”相对应。因此，每当给定一组输入地址时，译码器只有一条输出字线Wi被选中，该字线可以在存储矩阵中找到一个相应的“字”，并将

字中的m位信息Dm-1~D0送至输出缓冲器。读出Dm-1~D0的每条数据输出线Di也称为“位线”，每个字中信息的位数称为“字长”。

ROM的存储单元可以用二极管构成，也可以用双极型三极管或MOS管构成。存储器的容量用存储单元的数目来表示，写成“字数乘位数”的形式。

对于图7.2.1的存储矩阵有2n个字，每个字的字长为m，因此整个存储器的存储容量为2n×m位。存储容量也习惯用K(1K=1024)为单位来表

示，例如1K×4、2K×８和64K×1的存储器，其容量分别是1024×4位、2048×8位和65536×1位。

地址译码器的作用是将输入的地址代码译成相应的控制信号，利用这个控制信号从存储矩阵中把指定的单元选出，并把其中的数据送到输出缓冲器。

输出缓冲器的作用有两个，一是能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，以便与系统的总线联接。

2.二极管ROM电路

图7.2.2是具有2位地址输入码和4位数据输出的ROM电路，它的存储单元使用二极管构成。它的地址译码器有4个二极管与门组成。2位地

址代码A1A0能给出4个不同的地址。地址译码器将这4个地址代码分别译成W0~W34根线上的高电平信号。存储矩阵实际上上由4个二极管或门组

成的编码器，当W0~~W3每根线上给出高电平信号时，都会在D3~D04根线上输出一个4位二值代码。通常将每个输出代码叫一个“字”，并W0~W3

叫做字线，把D0~D3叫做位线（或数据线），而A1,A0称为地址线。输出端的缓冲器用来提高带负载能力，并将输出的高`低电平变换为标准的逻

辑电平。同时，通过给定EN信号实现对输出的三态控制。在读取数据时，只要输入指定的地址码并令EN=0,则指定地址内各存储单元所存的数据便

会出现在输出数据线上。

不难看出，字线和位线的每个交叉点都是一个存储单元。交点处接有二极管时相当于存1，没有接二极管时相当于存0。交叉点的数目也就是存储

单元数。习惯上用存储单元的数目表示存储妻的存储量（或称容量），并写成“（字数）×（位数）”的形式。例如图7.2.2中ROM的存储量应表

示成“4×4位”。全部4个地址内的存储内容列于表7.2.1中。

从图7.2.2中还可以看到，ROM的电路结构很简单，所以集成度可以做得很高，而且一般都是批量生产，价格便宜。

采用MOS工艺制作ROM时，译码器，存储矩阵和输出缓冲器全用MOS管组成。图7.2.3给出了MOS管存储矩阵的原理图。在大规模集成电路中MOS

管多做成对称结构，同时也为了画图的方便，一般都采用图中所用的简化画法。

3.可编程只读存储器（PROM）

可编程序的ROM，在出厂时全部存储“1”，用户可根据需要将某些单元改写为“0”,但只能改写一次，称其为PROM。若将熔丝烧断，该单元

则变成“0”。显然，一旦烧断后不能再恢复。

图7.2.3熔丝型PROM的存储单元

3可擦除的可编程只读存储器（EPROM）

PROM中的内容只能写一次，有时仍嫌不方便，于是又发展了一种可擦除可编程ROM(EPROM)，目前按照实现技术可分为以下三种类型。

1）EPROM

简称EPROM，用浮栅技术生产的可编程存储器。其内容可通过紫外线照射而被擦除，可多次编程。

2）电可擦除可编程ROM（E2PROM）。

也是采用浮栅技术生产的可编程ROM，但是构成其存储单元的是隧道MOS管，是用电擦除，并且擦除的速度要快的多（一般为毫秒数量级）。E2PROM

的电擦除过程就是改写过程，它具有ROM的非易失性，又具备类似RAM的功能，可以随时改写（可重复擦写1万次以上）。

3）快闪存储器（FlashMemory）

快闪存储器（Flash