《青岛科技大学数电第15章 半导体存储器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《青岛科技大学数电第15章 半导体存储器（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第15章 半导体存储器,半导体存储器：一种能存储大量二值信息(或称为二值的数据)的半导体器件。,概述：,在电子计算机以及其他一些数字系统的工作过程中，都需要对大量的数据进行存储。因此，存储器是数字系统不可缺少的组成部分。,存储容量存储器所包含的基本存储单元的总数。一个基本存储单元能存储位(Bit)的信息，即一个0或一个1。 存储器的读写操作是以字为单位的，每一个字可包含多个位。,例如：,存取时间反映存储器的工作速度，通常用读(或写)周期来描述。,半导体存储器的主要技术指标,不像寄存器那样把每个存储单元的输入和输出直接引出。,在存储器中给每个存储单元编了一个地址，只有被输入地址代码指定的那些存储
2、单元才能与公共的输入输出引脚接通，进行数据的读出或写入。,！单元数庞大！输入/输出引脚数目有限,一、电路结构:,丰富多彩的数据存储器,SIM卡,数码相机用的MS记忆卡,使用FLASH Memory 的电子盘（U盘）,MP3播放器,PC机主板,内存条,内存插槽,1、存取功能分,ROM,RAM,Read-Only Memory,Random Access Memory,只读存储器,随机存储器,掩模ROM,可编程PROM,可擦除的可编程EPROM,静态SRAM,动态DRAM,二、分类,2、从工艺分：双极型MOS型,数据在制作时已经确定，无法更改。,数据可由用户一次写入，但不能再修改。,数据可多次擦写
3、，灵活性更大。,存取速度快,集成度高,15.1.1 掩膜只读存储器,图15.1.1 ROM的电路结构框图,15.1只读存储器,掩模ROM在出厂时内部存储的数据就已经“固化”。,动画,An-1,WN-1,输出缓冲器,字线,字线,存储矩阵：由许多存储单元排列而成。 每个单元能放1位二值代码（0或1）。 每一个或一组存储单元有一个对应的地址代码。 地址译码器：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。读出电路： 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 总线连接。,各部分功能,下页,返回,上页,
4、图15.1.2 二极管ROM电路图,0,一个字有四位组成,地址线,15.1.2 ROM的工作原理,二极管或门电路,0,1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,二极管反偏不通,接二极管的位置存储 1 ,不接存储 0,1,0,1.存储矩阵,2.地址译码,1,0,0,0,0,0,存储矩阵,两个概念：存储矩阵的每个交叉点是一个“存储单元”，存储单元中有器件存入“1”，无器件存入“0”,存储器的容量=字数 位数,掩模ROM的特点： 出厂时已经固定，不能更改，适合大量生产。具有简单、便宜、非易失性。,ROM存储器内部结构示意图：,存储单元,数据输出,字线,位线,地址译码器,ROM 存储容量
5、 = 字线数 位线数 = 2n b（位）,地址输入,与门阵列,或门阵列,15.1.3 可编程只读存储器（PROM）,设计人员按照自己的设想迅速将所需内容自行写入PROM而得到要求的ROM。,在出厂时已经在存储矩阵的所有交叉点上全部制作了存储元件，即相当于在所有存储单元中都存人了1。,PROM的总体结构与掩模ROM一样，同样由存储矩阵、地址译码器和输出电路组成。,1.PROM,总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同,写入时，要使用编程器,2. 可擦除的可编程只读存储器 (EPROM ),可擦除的可编程ROM(EPROM)中存储的数据可以擦除重写。 最早研究成功并投入使用的EPROM是用紫外线照
6、射进行擦除的；并被称之为EPROM。因此，现在一提到EPROM就是指的这种用紫外线擦除的可编程ROM ，简称UVEPROM。,总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同,擦除操作复杂，擦除速度很慢。,用紫外线照射芯片上的玻璃窗，则形成光电电流，把栅极电子带回到多晶硅衬底，SIMOS管恢复到初始的导通状态。,擦除时间约需1015分钟,电信号可擦除的可编程ROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）存储单元中采用了浮栅隧道氧化层MOS管，擦除和写入时需要加高电压脉冲，擦、写时间仍较长，正常工作状态下，只能工作在读出状态。,E2PRO
7、M,下页,返回,上页,电信号可擦除的可编程ROM即吸收了EPROM结构简单、编程可靠的优点，又保留了E2PROM用隧道效应擦除的快捷特性，因此具有以下优点：集成度高、容量大、成本低、使用方便。,快闪存储器（Flash Memory）,返回,上页,15.215.5,返 回,15.2.1 RAM的结构与工作原理,片选输入端,读/写控制端,返回,下页,上页,15.3 随机存储器RAM,行地址译码器从存储矩阵中选中一行存储单元；列地址译码器从字线选中的一行存储单元中再选1位（或几位），使这些被选中的单元经读写控制电路，与输入输出端接通，以便对这些单元进行读、写操作。,各部分功能,下页,返回,上页,用于
8、对电路的工作状态进行控制。当读写控制信号为1时，执行读操作，将存储单元里的数据送到输入输出端上。当读写控制信号为0时，执行写操作，加到输入输出端上的数据被写到存储单元中。,读写控制电路：,片选输入端：片选输入信号为0时，RAM为正常工作状态。片选输入信号为1时，不能对RAM进行读/写操作。,下页,返回,上页,15.2.1 静态存储单元,静态存储单元是在静态触发器的基础上附加门控管而构成的,存储单元,位线,字线,下页,返回,上页,1. 静态RAM的结构和工作原理,1024 x 4位的RAM（64行x64列）,A9,2. 位扩展方式适用于每片RAM、ROM字数够用而位数不够时。接法：将各片的地址线、读写线、片选线并联即可。,例：用八片1024 x 1位 1024 x 8位的RAM,RAM的位扩展接法,3.字扩展方式,适用于每片RAM、ROM位数够用而字数不够时.,例：用四片256 x 8位1024 x 8位 RAM,字扩展中各片RAM电路的地址分配,下页,返回,上页,15.3 用存储器实现组合逻辑函数,若以地址线为输入变量，则数据线即为一组关于地址变量的逻辑函数。,一、基本原理,工作原理:,输出信号的逻辑表达式,字线：,位线：,例15.3.1 试用ROM产生如下的一组多输出逻辑 函数。,解：将输出函数展开成标准与-或表达式：,下页,返回,上页,返 回,15.1、,15.615.10,
