半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

1、第七章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類2 RAM特點(diǎn)：工作中，可隨機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器的任意單元進(jìn)行讀、寫。 按功能 分：RAM 可分為 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩類；按所用器件分：可分為雙極型和 MOS型兩種。7.1 隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器( RAM )按讀寫方式分：可分為單口形和雙口型兩種。靜態(tài)：數(shù)據(jù)寫入后，不掉電數(shù)據(jù)不會(huì)丟； 動(dòng)態(tài)：指數(shù)據(jù)寫入后，要定時(shí)刷新，否則不掉電數(shù)據(jù)也會(huì)丟失。單口形：不能同時(shí)讀、寫；雙口型：能同時(shí)讀、寫。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱RAM，也叫做讀/寫存儲(chǔ)器，既能方便地讀出所存數(shù)據(jù)，又能隨時(shí)寫入新的數(shù)據(jù)。RAM的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的易失性，即一旦掉電，所存的數(shù)據(jù)全部丟失。3QQ7.1.1 靜態(tài)基本存儲(chǔ)單元T1 T4

2、 構(gòu)成基本 R-S觸發(fā)器六管存儲(chǔ)單元T5、T6為門控管T7、T8為數(shù)據(jù)線控制管1、靜態(tài)RAM存儲(chǔ)單元4（1）寫操作Xi=1有效，T5，T6開通；Yj 有效T7，T8開通。數(shù)據(jù)(D=1)被寫入存儲(chǔ)單元。（2）讀操作Xi有效，T5，T6開通；Yj 有效T7，T8開通。數(shù)據(jù)(Q=1)從存儲(chǔ)單元讀出。1010010111QQ原存儲(chǔ) Q=05T存儲(chǔ)單元寫操作:X=1 =0T導(dǎo)通，電容器C與位線B連通 輸入緩沖器被選通，數(shù)據(jù)DI經(jīng)緩沖器和位線寫入存儲(chǔ)單元 如果DI為1，則向電容器充電，C存1;反之電容器放電,C存0 。-刷新R行選線X讀/寫輸出緩沖器/靈敏放大器刷新緩沖器輸入緩沖器位線B2 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存

3、儲(chǔ)器(DRAM)6讀操作:X=1 =1T導(dǎo)通，電容器C與位線B連通 輸出緩沖器/靈敏放大器被選通，C中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過位線和緩沖器輸出 T刷新R行選線X刷新緩沖器輸入緩沖器位線B每次讀出后，必須及時(shí)對(duì)讀出單元刷新，即此時(shí)刷新控制R也為高電平，則讀出的數(shù)據(jù)又經(jīng)刷新緩沖器和位線對(duì)電容器C進(jìn)行刷新。輸出緩沖器/靈敏放大器73、RAM結(jié)構(gòu)示意圖D0D1D2D3A0A1A2A3A4A5A6A7R/2564 RAM8存儲(chǔ)器容量： 32行32列矩陣 2564（字?jǐn)?shù)）（位數(shù)）256個(gè)字，寬度4位的陣需：32根行線、8根列線。（1） 存儲(chǔ)矩陣 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM當(dāng)Xi和Yj有效時(shí)，一個(gè)字的四個(gè)存儲(chǔ)單元被選中。9

4、A7A0=00011111時(shí)，選中哪個(gè)單元?256個(gè)字需要8根地址線A7A0即可全部尋址。（2）地址譯碼25=32譯碼器A5 A6 A723=8111110 0 0 字線 位線31，0 102） =0時(shí)，芯片被選中。R/W=1時(shí)， G5輸出“1” ，G3導(dǎo)通； G4輸出“0”， G1、G2高阻態(tài)截止，讀操作；（3）片選與讀寫控制電路1） =1時(shí)， G4， G5輸出為“0”，三態(tài)門G1，G2，G3均為高阻態(tài)，芯片未選中，不能進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?） =0時(shí)，R/W=0， G4輸出“1”， G1、G2導(dǎo)通；G5輸出“0” ，G3高阻態(tài)，寫操作。117.1.2 RAM的擴(kuò)展位擴(kuò)展和字?jǐn)U展1. 位擴(kuò)展例

5、試用10241位的RAM擴(kuò)展成10248的存儲(chǔ)器。分析：（1）需要10241的RAM多少片。尋址范圍：00 0000 0000 11 1111 1111 (000H3FFH)122. 字?jǐn)U展例 試用2564RAM擴(kuò)展成10244存儲(chǔ)器。解： 需用的2564RAM芯片數(shù)為： N=總存儲(chǔ)容量/單片存儲(chǔ)容量=4（片） 用2564RAM組成10244存儲(chǔ)器 13 3、全擴(kuò)展：字?jǐn)?shù)加倍，位數(shù)也加倍的擴(kuò)展方式。 例：將4K4的RAM擴(kuò)展為16K8的存儲(chǔ)系統(tǒng)。片選地址線數(shù)=1412=2數(shù)據(jù)線數(shù)=位線數(shù)=8148個(gè)芯片構(gòu)成4組，每組2片。數(shù)據(jù)線D0D7、片內(nèi)地址線A0A11，片選地址線A12 ,A13需2/4

6、線譯碼器來譯碼。15 7.2 只讀存儲(chǔ)器( ROM )7.2.1 ROM的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 ROM主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)矩陣和輸出電路三部分組成。（1）二極管構(gòu)成的ROM電路如下：只讀存儲(chǔ)器因工作時(shí)其內(nèi)容只能讀出而得名，常用于存儲(chǔ)數(shù)字系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)中不需改寫的數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表及計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)程序等。ROM(ReadOnly Memory)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)因斷電而消失，即具有非易失性。16輸出存儲(chǔ)矩陣字線位線000101111100110011001001地 址A1A0D3D2D1D0內(nèi) 容17+VCCW3W0W1W2D0D1D2D3（2）MOS 管的ROM 矩陣 矩陣中，字線和位線間有 MO

7、S 管的單元，存儲(chǔ) “0”；無 MOS 管的，存儲(chǔ) “1”。18 以上兩種稱為掩膜ROM，其存儲(chǔ)矩陣中的內(nèi)容在出廠時(shí)已被固定，用戶不能修改。 （3） PROM字線位線熔斷絲 將熔絲燒斷，字線、位線在此交叉，該單元變成“0”。 PROM是一種可編程序的 ROM ，采用熔絲結(jié)構(gòu)，只給用戶一次編程機(jī)會(huì)。在出廠時(shí)全部存儲(chǔ) “1”，用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為 “0” 。19 （5） EPROM 是可以改寫多次，存儲(chǔ)的信息可以用紫外線照射擦除，然后又可以重新編制信息的ROM 。 （6） EEPROM，F(xiàn)lash ROM是可以在線，電可擦除和編程的ROM 。有并行和串行兩種。20ROMD/A計(jì)數(shù)器CP計(jì)

8、數(shù)脈沖送示波器34A1A2A0D3D2D1D0D/A010000000000011111111111000000000000000000000011111111111248129637.2.2 ROM的應(yīng)用舉例1.波形發(fā)生器21ROMD/A計(jì)數(shù)器CP計(jì)數(shù)脈沖送示波器34uoA1A2A0D3D2D1D0D/A01000000000001111111111100000000000000000000001111111111124812963tuo022 數(shù)學(xué)運(yùn)算是數(shù)控裝置和數(shù)字系統(tǒng)中需要經(jīng)常進(jìn)行的操作，如果事先把要用到的基本函數(shù)變量在一定范圍內(nèi)的取值和相應(yīng)的函數(shù)取值列成表格，寫入只讀存儲(chǔ)器中，則在需

9、要時(shí)只要給出規(guī)定“地址”就可以快速地得到相應(yīng)的函數(shù)值。這種ROM，實(shí)際上已經(jīng)成為函數(shù)運(yùn)算表電路?！纠?.21】試用ROM構(gòu)成能實(shí)現(xiàn)函數(shù)y=x2的運(yùn)算表電路，x的取值范圍為015的正整數(shù)。【解】（1）分析要求、設(shè)定變量自變量x的取值范圍為015的正整數(shù)，對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制正整數(shù)，用B=B3B2B1B0表示。根據(jù)y=x2的運(yùn)算關(guān)系，可求出y的最大值是152225，可以用8位二進(jìn)制數(shù)Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。2.作函數(shù)運(yùn)算表電路23（2）列真值表函數(shù)運(yùn)算表Y7=m12+m13+m14+m15Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15

10、Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12Y3=m3+m5+m11+m13Y2=m2+m6+m10+m14Y1=0Y0= m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15（3）寫標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式24（4）畫ROM存儲(chǔ)矩陣節(jié)點(diǎn)連接圖為做圖方便，可將ROM矩陣中的二極管用節(jié)點(diǎn)表示。圖8.25 例8.21 ROM存儲(chǔ)矩陣連接圖25當(dāng)我們把ROM存儲(chǔ)矩陣做一個(gè)邏輯部件應(yīng)用時(shí)，可將其用方框圖表示。說明:在圖8.25所示電路中，字線W0W15分別與最小項(xiàng)m0m15一一對(duì)應(yīng)，我們注意到作為地址譯碼器的與門陣列，其連接是固定的，它的任務(wù)是完成對(duì)輸入地址碼（變量）的譯碼工作，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)具體的地址地址碼（變量）的全部最小項(xiàng)；而作為存儲(chǔ)矩陣的或門陣列是可編程的，各個(gè)交叉點(diǎn)可編程點(diǎn)的狀態(tài)，也就是存儲(chǔ)矩陣中的內(nèi)容，可由用戶編程決定。26從ROM的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖可知，只讀存儲(chǔ)器的基本部分是與門陣列和或門陣列，與門陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入變量的譯碼，產(chǎn)生變量的全部最小項(xiàng)，或門陣列完成有關(guān)最小項(xiàng)的或運(yùn)算，因此從理論上講，利用ROM可以實(shí)現(xiàn)任何組合邏輯函數(shù)。2實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)【例8.22】試用ROM實(shí)現(xiàn)下列函數(shù)：271. 寫出各函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式按A、B、C、D順序排列變量，將Y1、Y2擴(kuò)展成為四變量邏輯函數(shù)?！窘狻?82. 選用164位ROM，畫存儲(chǔ)矩陣連線圖圖8.27 例8.22 ROM存儲(chǔ)矩陣