数字电子技术基础（第5版）课件：存储器和可编程逻辑器件.pptx

1半导体存储器和可编程逻辑器件

2目录8.1概述8.2半导体存储器8.2.1存储器的主要技术指标8.2.2随机存取存储器8.2.3只读存储器8.2.4存储器扩展8.2.5综合应用8.3可编程逻辑器件

38.1存储器概述按读写功能分为：只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）和随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）。半导体存储器ROM固定ROM（又称掩膜ROM）可编程ROM可编程ROM（PROM）可擦除PROM（EPROM）电子可擦除EPROM（E2PROM）快闪存储器RAM静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）

4按信息的可保存性分为：易失性存储器和非易失性存储器。对存储器的操作（也称为访问）通常分为两类：读操作和写操作。读操作是从存储器中取出其存储信息的过程；写操作是把信息存入到存储器的过程。8.1存储器概述

58.2.1存储器的主要技术指标存储器的技术指标主要包括存储容量、存取速度、可靠性、功耗、工作温度范围和体积等。存储容量是指存储器可以存储的二进制信息量，单位为位或比特（bit）。存储器中的一个基本存储单元能存储1bit的信息，也就是可以存入一个0或一个1，所以存储容量就是该存储器基本存储单元的总数。

6一个内有8192个基本存储单元的存储器，其存储容量为8kbit（1k=210=1024）；一个存储器有10根地址线，如果每次可以读（写）8位二值码，说明它可以存储1k个字，每字为8位，这时的存储容量也可以用1k?8位来表示。也就是说，n根地址线，m位数据线的存储器的存储容量为2n?m位。8.2.1存储器的主要技术指标

78.2.2随机存取存储器随机存取存储器RAM，又称为读写存储器。在工作过程中，既可从RAM的任意单元读出信息，又可以把外部信息写入任意单元。它具有读、写方便的优点，但由于具有易失性，所以不利于数据的长期保存。

8根据存储单元工作原理的不同，RAM：静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAMSRAM的数据由触发器记忆，只要不断电，数据就能保存，但其集成度受到限制。DRAM一般采用MOS管的栅极电容来存储信息，必须由刷新电路定期刷新，但集成度高。8.2.2随机存取存储器

91.RAM的结构RAM电路通常由存储矩阵、地址译码器和读/写控制电路3部分组成，其结构框图如图所示。

102114RAM的结构框图：10根地址线，4根数据线1.RAM的结构

112114RAM的工作模式

122.静态存储单元RAM的存储单元分为静态存储单元和动态存储单元两种。静态存储单元是在静态触发器的基础上附加控制电路而构成的。静态存储单元又分为MOS型和双极型两类。由于CMOS集成电路最显著的特点是静态功耗小，因此其存储单元在RAM中得到了广泛应用。

136管CMOS静态存储单元V1、V2和V3、V4组成的基本RS触发器，用以存储二值信息。V5、V6、V7和V8为门控管。当X、Y都为1时，门控管导通，此单元被选中，并与数据线接通，可以执行读/写操作。静态存储单元存在的问题：1）是靠触发器来存储数据的，功耗较大。2）由于每个单元要用多个管子，芯片的面积较大。

144管动态存储单元（1）电路组成数据信息以电荷的形式存储在栅极电容C1和C2上，它们的电压控制V1和V2的导通和截止，以决定存储单元存储1或存储0。V5、V6是位线上分布电容预充电的门控开关。

15写操作时，当X、Y同时为高电平，数据线上的数据通过V7和V8管传到位线上，再经过V3、V4管将数据存入C1和C2中。00011（2）工作原理1）写操作

16（2）工作原理2）读操作?

17假设存储单元为0状态，即V1导通，V2截止，D1输出为0，D2输出为1，这时CB放电，使位线B变为低电平。同时，另一位线保持高电平不变。这样，就把存储单元的状态数据线D上。位线的预充电非常重要。00（2）工作原理2）读操作

188.2.3只读存储器只读存储器ROM是存储固定信息的存储器件，在正常工作时ROM存储的数据固定不变，只能读出，不能随时写入，故称为只读存储器。ROM为非易失性器件，当器件断电时，所存储的数据不会丢失。只读存储器按数据的写入方式分为固定ROM、可编程ROM（PROM）和可擦除可编程ROM（EPROM）。

19固定ROM所存储的数据已由生产厂家在制造时用掩模板确定，用户无法进行更改，所以也称掩模编程ROM。可编程ROM在出厂时，存储内容全为1或全为0，用户根据自己的需要进行编程，但只能写入一次，一旦写入则不能再修改。EPROM具有较强的灵活性，它存储的内容既可按用户需要写入，也可以擦除后重新写入。包括用紫外线擦除的PR