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1、第六章 半导体存储器,半导体存储器的分类,1,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）只读存储器（ROM）。其内容只能读取数据，不能快速地随时地修改或重新写入数据。 存储的数据不会因断电而消失，即具有非易失性。（2）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，又能随时快速写入新的数据。RAM的缺点是数据易失，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。,6.1 半导体存储器的分类,（2） PROM：在出厂时存储内容全为1（或者全为0),用户可根据自己的需要写入，利用通用或专用的编程器，将某些单元改写为0(或为1)。只能
2、写入一次。,ROM的分类（按照数据写入方式特点不同）（1）掩模ROM：在制造时，生产厂家利用掩模技术把数据写入存储器中，一旦ROM制成，其存储的数据就固定不变，无法更改。,（3）光可擦除可编程ROM（EPROM）：是可编程存储器，其数据不但可以由用户根据自己的需要写入，而且还能擦除重写，所以具有较大的使用灵活性。它的数据的写入需要通用或专用的编程器，其擦除为紫外线照射擦除，为一次全部擦除。,6.1 半导体存储器的分类,ROM的分类：,（5）快闪存储器（Flash Memory）：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
3、100万次以上。,（4）电可擦除可编程ROM（E2PROM）：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）。,6.1 半导体存储器的分类,ROM存储器的应用实例：BIOS芯片是存放微机基本输入输出程序的只读存贮器，其功能是微机的上电自检、开机引导、基本外设I/O和系统CMOS 设置。 586以前的BIOS多为可重写EPROM芯片，上面的标签起着保护BIOS内容的作用(紫外线照射会使EPROM内
4、容丢失)，不能随便撕下。 586以后的ROM BIOS多采用E2PROM(电可擦写只读ROM)，通过跳线开关和系统配带的驱动程序盘，可以对E2PROM进行重写，方便地实现BIOS升级。,6.1 半导体存储器的分类,ROM存储器的应用实例U盘是采用flash memory(也称闪存)存储技术的USB设备. USB （Universal Serial Bus）指“通用串行接口”，用第一个字母U命名，所以简称“U盘”。最新的数码存储卡是一种不需要电来维持其内容的固态内存条，也就是闪存。闪存卡可以直接从数码相机上卸下来，然后可以通过读卡器连接到计算机上读出卡内的数据。闪存可以用来存储任何一种计算机数据
5、，而不光是存储数字相片。,6.1 半导体存储器的分类,RAM存储器的分类：根据结构和使用功能的不同，RAM存储器分为静态存储器（Static Random Access Memory，简称SRAM）和动态存储器（Dynamic Random Access Memory，简称DRAM）两种。SRAM的特点是数据由触发器记忆，只要不断电，数据就能永久保存 。但SRAM存储单元所用的管子数量多，功耗大，集成度受到限制，为了克服这些缺点，则产生了DRAM。它的集成度要比SRAM高得多，缺点是速度不如SRAM快。,6.1 半导体存储器的分类,RAM存储器的应用实例：SRAM不需要频繁刷新，成本比DRAM
6、高，主要用在CPU集成的缓存（cache）上。DRAM是目前大容量RAM的主流产品 例如电脑中的内存条： 现在普遍使用的PC机内存即是SDRAM（同步动态RAM），它在运行过程当中需要按一定频率进行充电（刷新）以维持信息。DDR内存、DDR2内存都属于DRAM。,6.1 半导体存储器的分类,半存储器基本结构 由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制等几部分组成。,6.2 半导体存储器的工作原理,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，或门阵列构成存储阵列。,6.2 半导体存储器的工作原理,（2）输出信号表达式,与门阵列输出表达式：,或门阵列
7、输出表达式：,6.2 半导体存储器的工作原理,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,EN,D,EN,EN,D,D,D,EN,.,D,D,D,D,0,0,1,1,2,2,3,3,输出缓冲器,位,线,W,W,W,0,1,2,3,字,线,与,门,阵,列,（译码器）,EN,.,.,1,A,（编码器）,.,.,.,.,或,0,.,1,.,.,A,1,.,阵,1,CC,门,.,1,W,V,列,.,.,（3）ROM存储内容的真值表,与门阵列输出表达式：,或门阵列输出表达式：,存储器的容量：存储器的容量=字数（m）字长（n）,6.2
8、 半导体存储器的工作原理,1位扩展用8片1024（1K）1位RAM构成的10248位RAM系统。,6.3 半导体存储器容量扩展,由两片10244扩展成10248位的RAM电路连线图。,6.3 半导体存储器容量扩展,2 字扩展方式,若每一片存储器(ROM或RAM）的数据位数够而字数不够时，则需要采用字扩展方式，以扩大整个存储器的字数，得到字数更多的存储器。,例7.4.1 用4片2568位的RAM接成一个10248位的RAM接线图,解：,四片,6.3 半导体存储器容量扩展,每一片2568的A0 A7可提供28256个地址，为00到11，用扩展的字A8、 A9构成的两位代码区别四片2568的RAM，
9、即将A8、 A9译成四个低电平信号，分别接到四片2568RAM的CS ，如下表,6.3 半导体存储器容量扩展,四片2568RAM地址分配为,6.3 半导体存储器容量扩展,实现的电路如图7.4.3所示,图7.4.3,7.3 半导体存储器容量扩展,2字扩展,例：用8片1K8位RAM构成的8K8位RAM。,6.3 半导体存储器容量扩展,RAM芯片简介(6116),6116为2K8位的静态CMOSRAM,6.3 半导体存储器容量扩展,EPROM举例2764,6.3 半导体存储器容量扩展,对于前面讲过的二极管掩模ROM中，有一个数据输出表（如下）,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,可以看出，若把地址输入
10、A1和A0看成是两个输入变量，数据输出看成是一组输出变量，则D3D0就是一组A1A0的组合逻辑函数。可写成：,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,*由于任何组合逻辑函数都可以写成最小项之和的形式，因此任何组合逻辑函数都可以通过向ROM中写入相应的数据来实现。,*用具有n位输入地址、m位数据输出的ROM可以获得不大于m个任何形式的n变量组合逻辑函数。这也适合RAM。,例7.5.1 试用ROM产生下列一组组合逻辑函数,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,由于要实现的是4个逻辑函数，且逻辑函数为4变量的，所以需要4位地址输入和4位数据输出，故选164的ROM实现。,解：首先将所给的逻辑函数展成最小项之和
11、的形式。,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,其连线图如图7.5.1所示,图7.5.1,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,例 试用ROM设计一个2位二进制数的比较器。设这两个2位数分别为AA1A0，BB1B0。当AB时，Y3=1.,解：由题意可得真值表为,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,则选用163的ROM，实现电路如图7.5.2所示。,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,例 试用84位ROM实现一个排队组合电路，电路的功能是输入信号A、B、C通过排队电路后分别由YA、YB、YC输出。但在同一时刻只能有一个信号通过，如果同时有2个以上信号通过时，则按A、B、C的优先顺序通过。,解：根据题意可得真值表为,则实现的电路如图7.5.3所示,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,例 在图7.5.4（a）所示电路中，若PROM存储矩阵地编程如图7.5.4(b）所示，试画出输出电压uo的波形。注：图7.5.3(a）的电子开关是由PROM的位线电平控制，当D1时，开关接基准电压U R；当D0时，开关接地。,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,解：由图7.5.4(b）得出输出数据端和地址码输入的关系表为,6.4 用存储器实现组合逻辑函数,作 业,题6.2 题6.3 题6.5 题6.6,
