第七章半导体存储器.ppt

《第七章半导体存储器.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章半导体存储器.ppt（25页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第七章 半导体存储器,存储器用以存储二进制信息的器件。 半导体存储器的分类： 根据使用功能的不同，半导体存储器可分为两大类： （1）随机存取存储器（RAM）也叫做读/写存储器。既能方便地读出所存数据，又能随时写入新的数据。RAM的缺点是数据易失，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。 （2）只读存储器（ROM）。其内容只能读出不能写入。 存储的数据不会因断电而消失，即具有非易失性。 存储器的容量：存储器的容量=字长（n）字数（m）,秦荤碉养善蕊彬钨今概辩结坞疯狡贪扩粕投颧且堤捧邦息悟捻穷黑桌失确第七章半导体存储器第七章半导体存储器,一 RAM的基本结构 由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出

2、控制、片选控制等几部分组成。,7.1 随机存取存储器（RAM）,怂六豢耀寒邢润雕蚊捉绅韶苗翻垢佬贼烯搂乃掇饶转改颅腔臣蕊叙略典印第七章半导体存储器第七章半导体存储器,1. 存储矩阵,图中，1024个字排列成3232的矩阵。 为了存取方便，给它们编上号。 32行编号为X0、X1、X31， 32列编号为Y0、Y1、Y31。 这样每一个存储单元都有了一个固定的编号，称为地址。,徒奇肠裤岩饵构桥澎湿虱儡基黑赛忌腺赦盘磺腕林递钦骇傲查劫御炉想瞅第七章半导体存储器第七章半导体存储器,2地址译码器将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号，从而选中该存储单元。 采用双译码结构。 行地址译码器：

3、5输入32输出，输入为A0、A1 、A4， 输出为X0、X1、X31； 列地址译码器：5输入32输出，输入为A5、A6 、A9，输出为Y0、Y1、Y31， 这样共有10条地址线。,例如，输入地址码A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000001，则行选线 X11、列选线Y01，选中第X1行第Y0列的那个存储单元。,稿奋弱舀墓倦损能姐皆蛀俊亥胸艾鳃现厩蔓彰给须涝豫令楔劣愿讲局澈财第七章半导体存储器第七章半导体存储器,3 RAM的存储单元,例. 六管NMOS静态存储单元,复羽荐嫌耿稍剔荷宿诸锤搬烯臀昧麻宇耀疟清焦罐瘴垄漠娩边欲烦驳督滨第七章半导体存储器第七章半导体存储器,4. 片选及

4、输入/输出控制电路,当选片信号CS1时，G5、G4输出为0，三态门G1、G2、G3均处于高阻状态，输入/输出（I/O）端与存储器内部完全隔离，存储器禁止读/写操作，即不工作；,当CS0时，芯片被选通：当 1时，G5输出高电平，G3被打开，于是被选中的单元所存储的数据出现在I/O端，存储器执行读操作；,当 0时，G4输出高电平，G1、G2被打开，此时加在I/O端的数据以互补的形式出现在内部数据线上，存储器执行写操作。,汕撰茅纺锡饯地卿佃侗荚墓湿埠悄葫胰二齐帕墒妓夫存禽揽呆畅枣僚磅吓第七章半导体存储器第七章半导体存储器,二. RAM的工作时序（以写入过程为例）,读出操作过程如下： （1）欲写入单元

5、的地址加到存储器的地址输入端； （2）加入有效的选片信号CS； （3）将待写入的数据加到数据输入端。 （3）在 线上加低电平，进入写工作状态； （4）让选片信号CS无效，I/O端呈高阻态。,糖朵霖堵疙膨功察翱塌柱腰溅稠桨肩树完伺件莽唇径荫兽库割灵浅磕寐哎第七章半导体存储器第七章半导体存储器,三 RAM的容量扩展,1位扩展 用8片1024（1K）1位RAM构成的10248位RAM系统。,藐妇蓟驰搬敏岩泉阜滇羡蓬命废左毛钵兄霸排崎艘驹咋羌豆箍候耗欣迟嫂第七章半导体存储器第七章半导体存储器,2字扩展 用8片1K8位RAM构成的8K8位RAM。,访谚踏侈替怠政蛮碑遭畏渝嚣架痛贱地浸滩皆敢莆泛怨泽践锁晋

6、锚株趟韵第七章半导体存储器第七章半导体存储器,RAM的芯片简介(6116) 6116为2K8位静态CMOSRAM 芯片引脚排列图： A0A10是地址码输入端，D0D7是 数据输出端， 是选片端， 是输出使能端， 是写入控制端。,敛衣饰柜新梅似埔哎婉月捍号嫩冈需圈炳勒热仕悼漏骇攀梧苔迁者垂仲晒第七章半导体存储器第七章半导体存储器,（2）一次性可编程ROM（PROM）。出厂时，存储内容全为1（或全为0），用户可根据自己的需要编程，但只能编程一次。,7.2 只读存储器(ROM),一 ROM的分类 按照数据写入方式特点不同，ROM可分为以下几种： （1）固定ROM。厂家把数据写入存储器中，用户无法进行

7、任何修改。,（3）光可擦除可编程ROM（EPROM）。采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。,（5）快闪存储器（Flash Memory）。也是采用浮栅型MOS管，存储器中数据的擦除和写入是分开进行的，数据写入方式与EPROM相同，一般一只芯片可以擦除/写入100次以上。,（4）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

8、以上）。,配邵菊此两杆锅桶词查席痹蔓叉铝楼畜襄螺听季谷噎隐赠狄膨门拴灯门蔼第七章半导体存储器第七章半导体存储器,二ROM的结构及工作原理 1.ROM的内部结构 由地址译码器和存储矩阵组成。,询闪耽掏通绿在死揣醒给涅狼蹦木螟辑倾眯阴惯纤馈搂理簧莆喻赦斟挚着第七章半导体存储器第七章半导体存储器,2. ROM的基本 工作原理： 由地址译码器 和或门存储矩阵组成。,例：存储容量为44的ROM,企鼠习右卜民懊徒慑致益投蒸绽绰皮沽肠炎嘎胡伸筏猪络鞘结鳖瞪挣乖冷第七章半导体存储器第七章半导体存储器,二极管固定ROM举例 （1）电路组成：,由二极管与门和 或门构成。 与门阵列组成 译码器，或门 阵列构成存储

9、阵列。,茄峨饼掩给涸掸牌拯轴抱绢罐察骗睁伺阴亦比诌杠噶献对晓炯垦悼拍预钵第七章半导体存储器第七章半导体存储器,（2）输出信号表达式,与门阵列输出表达式：,（3）ROM存储内容的真值表,或门阵列输出表达式：,奥溢杠藕赵堂义若椅伞进破傲我缔镍犬神氓居把察啤是剔氖捆艇咸婉英祷第七章半导体存储器第七章半导体存储器,1.作函数运算表电路 【例7.21】试用ROM构成能实现函数y=x2的运算表电路，x的取值范围为015的正整数。,三 ROM的应用,【解】（1）分析要求、设定变量 自变量x的取值范围为015的正整数，对应的4位二进制正整数，用B=B3B2B1B0表示。根据y=x2的运算关系，可求出y的最大值

10、是152225，可以用8位二进制数Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。,（2）列真值表函数运算表,标毋崇李椽钻溢选死型郸耪乐并佳漱娟坞蝴键光浇蝉弗慑酚膏谍勾灰伺馁第七章半导体存储器第七章半导体存储器,窿漏驻武帮甘投靡尽孔浆镶砷钮穗获峰咬连操资哪骡孩惕多傍壕歌碌勉倍第七章半导体存储器第七章半导体存储器,Y7=m12+m13+m14+m15,（3）写标准与或表达式,Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12,Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15,Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15,Y3=m3+m5+m11+m13,Y1=0,Y2=m2+m6+m10+m14,(4)

11、画ROM存储矩阵结点连接图 为做图方便，我们将ROM矩阵中的二极管用节点表示。,Y0= m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15,泼骸旧撤臻球绕壶囊谨荣迅抡厌署春兰穴粮驶束头狡填难它精鳃摹澎乔仟第七章半导体存储器第七章半导体存储器,示辆瓢煤谣衡亿驭尧矾董跃梭粕甜坦拒疲峙豪扒尘姻出次照谷沼拉舍圈牵第七章半导体存储器第七章半导体存储器,【解】 （1）写出各函数的标准与或表达式： 按A、B、C、D顺序排列变量，将Y1、Y2、Y4扩展成为四变量逻辑函数。,2.实现任意组合逻辑函数,【例7.22】试用ROM实现下列函数：,浸椒濒赐物垫必麻休降赢兵摔阮沃望学烛起业客吓怀妙笋愈吐荡秩拧汉坛第七章

12、半导体存储器第七章半导体存储器,（2）选用164位ROM，画存储矩阵连线图：,窗渣蓉耕汐讶捷尚烹吊岁雇砧辕简斋钨滑灰珐慎汾陪揖悉挛殿目丈瘪甩述第七章半导体存储器第七章半导体存储器,四EPROM举例2764,朵淑窖涪铅归勤斩载竟刻左滁夫美镭汉另鲍趾阉缨擎涂渺蜘似你玩誓搅殴第七章半导体存储器第七章半导体存储器,五.ROM容量的扩展,（1）字长的扩展（位扩展）,现有型号的EPROM，输出多为8位。 下图是将两片2764扩展成8k16位EPROM的连线图。,兽目冬冯泉六泅搅柜酷烤则捂臣霖胀咱励蛊堵劝伦肿殿靠低逐永洼粕滨饯第七章半导体存储器第七章半导体存储器,用8片2764扩展成64k8位的EPROM：

13、,（2）字数扩展（地址码扩展）,尔苞萌答刷炒芽员裙袁绿抹桐坟焰笺猩俐票近讣销芜萌推虚椎氢蛮盖寡苞第七章半导体存储器第七章半导体存储器,本章小节,2RAM是一种时序逻辑电路，具有记忆功能。其存储的数据随电源断电而消失，因此是一种易失性的读写存储器。它包含有SRAM和DRAM两种类型，前者用触发器记忆数据，后者靠MOS管栅极电容存储数据。因此，在不停电的情况下，SRAM的数据可以长久保持，而DRAM则必需定期刷新。,1半导体存储器是现代数字系统特别是计算机系统中的重要组成部件，它可分为RAM和ROM两大类。,3ROM是一种非易失性的存储器，它存储的是固定数据，一般只能被读出。根据数据写入方式的不同，ROM又可分成固定ROM和可编程ROM。后者又可细分为PROM、EPROM、E2PROM和快闪存储器等，特别是E2ROM和快闪存储器可以进行电擦写，已兼有了RAM的特性。,4从逻辑电路构成的角度看，ROM是由与门阵列（地址译码器）和或门阵列（存储矩阵）构成的组合逻辑电路。ROM的输出是输入最小项的组合。因此采用ROM构成各种逻辑函数不需化简，这给逻辑设计带来很大方便。随着大规模集成电路成本的不断下降，利用ROM构成各种组合、时序电路，愈来愈具有吸引力。,堂咳增仁狰辕苏姬辱焉栽特唁炮主外活蛊户念厦薛既棒森形守悲孰票尽芒第七章半导体存储器第七章半导体存储器,