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1、半导体存储器和可编程逻辑器件 第11章 第11章半导体存储器和可编程逻辑器件 11 1只读存储器 ROM 11 2随机存取存储器 RAM 11 3闪存 FLASHMemories 了解半导体存储器的基本结构 工作原理理解只读存储器ROM的各种应用掌握随机存取存储器RAM扩展容量的方法了解闪存的基本结构和工作原理 学习目标 存储器的概述和基本操作 存储器是数字系统和计算机的重要组成部分 功能 存放数据 资料和程序 二进制信息 结构 存储单元 每个单元有唯一的编号 称为地址 每个存储单元存储的内容 二进制数 称一个字 字的位数称为字长 容量 存储单元的个数 字长 位 存储单元的个数 字节 例 存储
2、器有1024个存储单元 字长8位 则容量为 1K字节 或1024 8 8192 8K位 读写存储器 RAM 随机存入取出信息 断电时 信号丢失 分类 只读存储器 ROM 存放固定程序 断电时 信号不丢失 操作 首先根据地址线上送来的地址 经地址译码器寻找到待操作的存储单元 读操作 将数据从存储器中取出 写操作 将数据存入存储器 找单元 只读存储器在工作时其存储内容是固定不变的 因此 只能读出 不能随时写入 所以称为只读存储器 11 1 1ROM的基本结构和工作原理 ROM主要由 存储矩阵 地址译码器 输出电路 组成 11 1只读存储器 ROM 输出缓冲器 地址输入 字线 选择线 N条 位线 数
3、据线 M条 存储器输出 1 存储矩阵 每字M位 容量 N个字节 N 2n 共N字节或M N位 2 地址译码器 对应于N条字线 地址译码器必须有n条地址线输入 且 N 2n 一个地址码对应一条选择线 当某条选择线被选中时 与该选择线联系的存储单元 字 就与数据线相通 进行读 写操作 ROM的工作原理 地址译码器根据地址码选中一条字线 只有一条 字线所对应的存储单元的各位数码经位线输出 3 输出缓冲器 选中的字经输出缓冲器输出 提高带负载能力 由三态控制信号决定数据输出的时刻 存储单元中的内容在出厂时已被完全固定下来 使用时不能变动 11 1 2ROM的种类 ROM 如 二极管ROM电路 二极管R
4、OM电路 输入任意一个地址码 译码器就可使与之对应的某条字线为高电平 进而从位线上读出四位输出数字量 每一个字线 位线的交叉点为一个存储单元 有二极管为 1 无二极管为 0 写入时 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 熔丝式PROM电路 只能改写一次 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 然而只能改写一次 称其为PROM PROM EPROM EPROM的存储内容可以更改 即允许擦除已写入的内容并重新编程写入 可擦可编程存储器 擦除时 用紫外光照射 写入时 用编程的方法 通过特殊的电压写入 擦除和重新编程可以重复任意次数 常用芯片
5、2716 地址 字线 位线 编程即在字线 位线的交叉处进行软连接 即打 打 处为 1 否则 为 0 该存储器的存储容量为 即为8个 字数 四位 字长 二进制数 8 4 32个存储位 该存储器所存数据为 E2PROM 可擦可写 擦写同时进行 快闪存储器 擦写时间短 所需电压低 使用特别方便 11 1 3ROM的应用 1 用于存储固定的专用程序 2 利用ROM可实现查表等功能 查表功能 查某个角度的三角函数 先把变量值作为地址码 其对应的函数值作为存放在该地址内的数据存储在ROM内 这称为 造表 使用时 根据输入的地址 角度 就可在输出端得到所需的函数值 这就称为 查表 3 利用ROM实现指定的逻
6、辑函数 例 容量为 4 4的ROM 根据功能表可写出如下逻辑式 令 A1 A A0 B D1 F1 D2 F2 D3 F3则 n条地址线对应n个逻辑变量 M个数据输出端对应于与M个与或形式的逻辑函数 4 利用ROM显示字符 5 利用ROM构成脉冲信号发生器 6 利用ROM进行数制变换 自学相关内容 随机存储器又称读写存储器 RAM的特点 在工作过程中 既可从存储器的任意单元读出信息 又可以把外界信息写入任意单元 读 写方便 但断电后信息就会消失 不利于数据的长期保存 11 2随机存取存储器 ROM 11 2 1RAM的基本结构和工作原理 RAM主要由 存储矩阵 地址译码器 读写控制器 组成 读
7、写控制端 片使能端 存储矩阵 由许多基本存储单元构成 每个基本存储单元存放一位二进制数码 基本存储单元由具有记忆功能的电路构成 存储的信息可以随机读写 地址译码器 一个地址码对应一条选择线 当某条选择线被选中时 与该选择线联系的存储单元 字 就与数据线相通 进行读 写操作 读 写控制器 读 被选中的地址单元中的内容通过数据总线送到I O口上 写 I O口上的通过数据总线存入被选中的地址单元 片选使能端 基本存储单元 基本存储单元的工作原理 基本R S触发器 是存储信息的基本单元 VT1和VT2是门控管 由字线Wi控制其导通或截止 Wi 1则导通 否则截止 门控管VT1和VT2导通时可以进行 读
8、 或 写 的操作 四根数据线 10根地址线 10根地址线 RAM组件及其连接 RAM2114 容量 1024字 4位 1K存储单元 每存储单元储存4位二进制信息 即 11 2 2RAM存储容量扩展 1 RAM字长 位数 的扩展 只要把各片地址线对应连接在一起 而数据线并联使用即可 示范接线如下图 用 两片2114 1024 4构成1024 8 2 RAM字数的扩展 通过用1024 4 4片2114 构成4096 4为例 介绍解决这类问题的办法 1 访问4096个单元 必然有12根地址线 2 访问RAM2114 只需10根地址线 尚余2根地址线 3 设法用剩余的2根地址线去控制4个2114的片选端 思路 11 3闪存 FLASHMemories 高密度读 写存储器 低电压编程 单浮置栅MOS管 11 3 1闪存存储单元的基本结构 浮置栅 存0 存1 11 3 2闪存的基本操作 编程操作 11 3 3基本闪存阵列 END
