第六章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器6.1概述6.2只讀存儲(chǔ)器〔ROM〕6.3隨機(jī)存取器〔RAM〕6.4存儲(chǔ)器的應(yīng)用6.1概述

一、存儲(chǔ)器的構(gòu)造特點(diǎn)1.數(shù)目龐大與管腳有限2.分組技術(shù)3.地址譯碼技術(shù)4.共享通道技術(shù)二、存儲(chǔ)器的分類從存、取功能上分

只讀存儲(chǔ)器(ROM)

隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)

SRAMDRAM

從制造工藝上分

雙極型MOS型UVEPROME2PROM快閃存儲(chǔ)器

（FLASH）掩模ROMPROMEPROM三、存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)1.存儲(chǔ)容量：所存放信息的多少，用Bit表示2.存儲(chǔ)時(shí)間：用讀〔寫〕周期表示6.2只讀存儲(chǔ)器ROM定義：只讀存儲(chǔ)器ROM〔Read—Onlymemory〕是存儲(chǔ)固定信息的存儲(chǔ)器件，即先把信息和數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器中，在正常工作時(shí)它存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是固定不變的，只能讀出，不能迅速寫入，故稱為只讀存儲(chǔ)器。特點(diǎn)：掉電后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)喪失。按使用的器件的類型ROM的分類二極管ROM

雙極型三極管ROMMOS管ROM固定ROM：出廠時(shí)已完全固定下來(lái)，使用時(shí)無(wú)法再更改，也稱掩模編程ROM。PROM：允許用戶根據(jù)需要寫入，但只能寫一次。EPROM：允許用戶根據(jù)需要寫入，可以擦除后重新寫入， 但操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)。EEPROM：允許用戶根據(jù)需要寫入，可以擦除后重新寫入，操作比較簡(jiǎn)便、快捷。閃速存儲(chǔ)器：仍是ROM，兼有EPROM、EEPROM、RAM 的特點(diǎn)，既有存儲(chǔ)內(nèi)容非喪失性，又有快速擦 寫和讀取的特性。按數(shù)據(jù)的寫入方式分ROM的用途1、存儲(chǔ)各種程序代碼【即二進(jìn)制信息】；2、實(shí)現(xiàn)多輸入、多輸出邏輯函數(shù)真值表；3、代碼的變換、符號(hào)和數(shù)字顯示等有關(guān)數(shù)字電路及存儲(chǔ)各種函數(shù)等。一、掩模只讀存儲(chǔ)器1、ROM的電路結(jié)構(gòu)***ROM的電路結(jié)構(gòu)包含存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和輸出緩沖器三個(gè)組成局部輸出緩沖器：既有緩沖作用，又可以提供不同的 輸出結(jié)構(gòu)，如三態(tài)輸出、OC輸出等。2、ROM電路的工作原理[地址原1非0；數(shù)據(jù)連1斷0]ROM中的數(shù)據(jù)表【預(yù)先已經(jīng)設(shè)置，用戶不可改變！】地址數(shù)據(jù)A1A0D3D2D1D0000101011011100100111110二、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)

PROM在出廠時(shí)，制作的是一個(gè)完整的二極管或三極管存儲(chǔ)單元矩陣，相當(dāng)于所有的存儲(chǔ)單元全部存入1。在每個(gè)單元的三極管發(fā)射極上都接有快速熔絲，它是用低熔點(diǎn)的合金或很細(xì)的多晶硅導(dǎo)線制成的。原理〔寫入過(guò)程〕：1〕輸入地址，選通字線；2〕寫0的位線加高壓脈沖；3〕DZ導(dǎo)通，AW輸出為0；4〕熔絲燒斷，寫入0。三、可擦除的可編ROM(EPROM)

在研制一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的過(guò)程中，用戶常常希望能夠按照自己或者現(xiàn)場(chǎng)的需要對(duì)ROM進(jìn)行編程，這樣的ROM叫做可編程PROM或EPROM。

1.UVEPROM采用浮柵型MOS器件作為存儲(chǔ)單元的一個(gè)元件，需紫外線照射才能擦除，大概需要10——30分鐘，可擦除上萬(wàn)次，保存的信息可以持續(xù)10年以上！2.E2PROM同樣采用浮柵工藝，但可利用一定寬度電脈沖擦除。3、快閃存儲(chǔ)器快閃存儲(chǔ)器既吸收了EPROM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程可靠的優(yōu)點(diǎn)，又保存了E2PROM用隧道效應(yīng)檫除的快捷特性，而且集成度可以做得很高?？勺x可寫讀寫方便所存儲(chǔ)信息會(huì)因斷電而喪失用途特點(diǎn)常用來(lái)放一些采樣值、運(yùn)算的中間結(jié)果，數(shù)據(jù)暫存、緩沖和標(biāo)志位等。6.3隨機(jī)存取器一、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)1、SRAM的結(jié)構(gòu)***和工作原理SRAM電路通常由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和讀／寫控制電路三局部組成?！?〕存儲(chǔ)矩陣每個(gè)存儲(chǔ)單元能存放一位二值信息。存儲(chǔ)器的容量是指存儲(chǔ)單元的數(shù)目。存儲(chǔ)容量=存儲(chǔ)單元的數(shù)目=行數(shù)*列數(shù)

=字線數(shù)*位線數(shù)〔2〕地址譯碼一個(gè)RAM由假設(shè)干字和位組成。通常信息的讀出和寫入是以字為單位進(jìn)行的。為了區(qū)分不同的字，將存放同一個(gè)字的各個(gè)存儲(chǔ)單元編為一組，并賦予一個(gè)號(hào)碼，稱為地址。地址的選擇是借助于地址譯碼器實(shí)現(xiàn)的。容量小的可以只用一個(gè)譯碼器，容量大的通常采用雙譯碼結(jié)構(gòu)，即將輸入地址分為兩局部，分別由行譯碼器和列譯碼器進(jìn)行譯碼。行列譯碼器的輸出即為存儲(chǔ)矩陣的字線和位線，由它們共同確定欲選擇的存儲(chǔ)單元?！擦躈MOS靜態(tài)存儲(chǔ)單元〕2、SRAM的靜態(tài)存儲(chǔ)單元靜態(tài)存儲(chǔ)單元=觸發(fā)器+控制電路原理：1〕當(dāng)?shù)刂纷g碼后， Xi=1，Yj=1Xi=1，那么T5、T6導(dǎo)通，使Q與Bj及Q與Bj接通；Yj=1，那么T7、T8導(dǎo)通，使位線可輸入/輸出。2〕讀/寫控制電路〔a〕數(shù)據(jù)經(jīng)A2、A3寫入存儲(chǔ)單元；〔b〕數(shù)據(jù)經(jīng)A1讀出；〔c〕A1、A2、A3高阻態(tài)。二、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)1、DRAM的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的特點(diǎn)1〕利用MOS管柵極電容的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)來(lái)組成動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。2〕柵極電容的容量很小(通常僅為幾皮法)，漏電流又不可能絕對(duì)等于零，所以電荷保存的時(shí)間有限3〕為了及時(shí)補(bǔ)充漏掉的電荷以防止存儲(chǔ)的信號(hào)喪失，必須定時(shí)地給柵極電容補(bǔ)充電荷---刷新或再生。1〕讀操作程序A.先加預(yù)充電脈沖，使C0、C‘0充電至高電平B.使X、Y同時(shí)為高電平2〕寫操作程序：使X、Y同時(shí)為高電平即可寫入。三管MOS動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元6.4存儲(chǔ)器的應(yīng)用一、思路1、存儲(chǔ)器的譯碼器輸出包含了輸入地址變量全部的最小項(xiàng);2、存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸出又都是假設(shè)干個(gè)最小項(xiàng)之和;3、而任何的組合邏輯函數(shù)可用輸入邏輯變量的最小項(xiàng)之和表示。二、推論

n位輸入地址、m位數(shù)據(jù)輸出的存儲(chǔ)器可以設(shè)計(jì)一組(最多為m個(gè))任何形式的n輸入邏輯變量組合邏輯函數(shù)三、方法只要根據(jù)函數(shù)的形式向存儲(chǔ)器寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可。四、步驟1、根據(jù)輸入變量數(shù)和輸出端個(gè)數(shù)確定存儲(chǔ)器的類型；2、將函數(shù)化為最小項(xiàng)之和的形式〔列出函數(shù)的真值表〕；3、列出函數(shù)的數(shù)據(jù)表；4、畫出相應(yīng)的電路的結(jié)點(diǎn)圖〔編程寫入數(shù)據(jù)〕。1、EEPROM2864五、實(shí)用存儲(chǔ)器芯片2、SRAM61166116有三種操作方式：1〕寫入方式：當(dāng)時(shí)，D0~D7上的內(nèi)容存入A0~A10對(duì)應(yīng)的單元。2〕讀出方式：當(dāng)時(shí)，A0~A10對(duì)應(yīng)單元的內(nèi)容輸出到D0~D7。3〕低功耗維持方式：當(dāng)時(shí)，器件電流僅20μA左右，為系統(tǒng)斷電時(shí)用電池保存RAM內(nèi)容提供了可能性。 1、作函數(shù)運(yùn)算表電路〔Y=X2〕2、實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)舉例一、試用ROM構(gòu)成實(shí)現(xiàn)函數(shù)的運(yùn)算表電路，x的取值范圍為0～15的正整數(shù)。解：(1)分析要求、設(shè)定變量x的取值范圍為0～15的正整數(shù)，用B=B3B2B1B0表示；Y的最大位是＝225，用Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。

(2)列真值表、函數(shù)運(yùn)算表〔3〕寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式(4)畫出ROM存儲(chǔ)矩陣結(jié)點(diǎn)邏輯圖***

為作圖方便，將ROM矩陣中的存儲(chǔ)單元存入1的單元用結(jié)點(diǎn)表示

二、試用ROM實(shí)現(xiàn)以下函數(shù)：解：(1)寫出各函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式最小項(xiàng)編號(hào)形式表示為：

〔2〕選ROM，畫存儲(chǔ)矩陣連線圖***三、存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展***

1、位擴(kuò)展的方式1024×1擴(kuò)展為1024×82、字?jǐn)U展方式256×8擴(kuò)展為1024×8注意地址分配本章小結(jié)1〕半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是一種能存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)或信號(hào)的半導(dǎo)體器件。在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中采用了按地址存放數(shù)據(jù)的方法，只有那些被輸入地址代碼的存儲(chǔ)單元才能與輸入/輸出接通，并對(duì)指定的單元進(jìn)行讀/寫操作。而輸入/輸出是公用的，所以半導(dǎo)體存儲(chǔ)器電