數(shù)字電路 第九章課件

第9章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概念2.存取速度三、分類二、重要指標(biāo)1.存儲(chǔ)量1.按存取方式分類2/6/20231第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器9.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）2.按使用器件類型來分一.ROM的分類1.按存儲(chǔ)內(nèi)容寫入方式來分四、ROM的邏輯關(guān)系二.ROM的結(jié)構(gòu)

三.ROM的工作原理

1.屬于組合邏輯電路

2.陣列圖2/6/20232第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器五、ROM的應(yīng)用

六、固定ROM(MROM)1.實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)

2.字符發(fā)生器

(1)UVEPROM七、可編輯只讀存儲(chǔ)器(PROM)

八、可改寫可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)

(2)E2PROM(3)FlashMemory2/6/20233第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器第9章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概念：2.存取速度二、重要指標(biāo)

1.存儲(chǔ)量：字?jǐn)?shù)N×位數(shù)M如1K容量通常指1024×8bit高速RAM的存取時(shí)間10ns、8ns、7ns、6ns2/6/20235第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器串行存儲(chǔ)器(SAM):SequentialAccessMemory只讀存儲(chǔ)器(ROM):ReadOnlyMemory隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM):RandomAccessMemory三、分類

2/6/20236第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器9.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）

一.ROM的分類：

1.按存儲(chǔ)內(nèi)容寫入方式來分：

固定ROM(MROM)

可擦可編程ROM(EPROM)可編程ROM(PROM）UVEPROME2PROMFLASHMEMORY2/6/20237第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器二.ROM的結(jié)構(gòu)：地址譯碼器、存儲(chǔ)單元矩陣、輸出電路

結(jié)論：存1，字線W和位線b間接二極管；存0，字線W和位線b間不接二極管。三.ROM的工作原理

2/6/20239第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器四、ROM的邏輯關(guān)系：1.屬于組合邏輯電路

譯碼器部分的輸出變量和輸入變量（包括原

變量和反變量）構(gòu)成“與”的關(guān)系。存儲(chǔ)矩陣和輸出電路部分的輸出變量和存儲(chǔ)

矩陣的輸入變量構(gòu)成“或”的關(guān)系。2.進(jìn)行ROM電路的分析和設(shè)計(jì)，常用陣列圖來表

示ROM的結(jié)構(gòu)2/6/202310第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器D0D1A1A0圖9.1.3ROM的陣列圖A1A0W0W3W2W1D2D3與陣列或陣列“黑點(diǎn)”代表輸入、輸出間應(yīng)具有的邏輯關(guān)系（“與”或者“或”）（在存儲(chǔ)矩陣中，表示交叉處有二極管。）2/6/202311第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器首先應(yīng)將以上兩個(gè)邏輯函數(shù)化成由最小項(xiàng)組成的標(biāo)準(zhǔn)“與-或”式,即解:采用有3位地址碼、2位數(shù)據(jù)輸出的8字節(jié)×2位ROM。將A、B、C3個(gè)變量分別接至地址輸入端A2A1A0。按邏輯函數(shù)要求存入相應(yīng)數(shù)據(jù),即可在數(shù)據(jù)輸出端D0、D1得到F1和F2,其2/6/202313第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器ROM陣列如圖9.1.9所示111(D1)(D0)F2F1ABC圖9.1.9例9.1.1ROM陣列2/6/202314第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器例9.1.2試用ROM設(shè)計(jì)一個(gè)8421BCD碼7段顯示譯碼器電路，其真值表如表9.1.2所示。解：由真值表可見，應(yīng)取用輸入地址為4位，輸出數(shù)據(jù)為7位的16字節(jié)×7位ROM?？筛鶕?jù)真值表直接畫出ROM的陣列圖，而不需要列出邏輯式。2/6/202315第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器六、固定ROM(MROM:MaskROM)

七、可編輯只讀存儲(chǔ)器(PROM:ProgrammableROM)

八、可改寫可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)

(1)UVEPROM(UltravioletErasableProgrammableROM)(2)E2PROM(Electrically-ErasableProgrammableROM)(3)

快閃存儲(chǔ)器(FlashMemory)

2/6/202317第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器9.2隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)

根據(jù)存儲(chǔ)單元的工作原理，可分SRAM（StaticRandomAccessMemory）DRAM

（DynamicRandomAccessMemory）一、靜態(tài)RAM(SRAM)

靠觸發(fā)器的自保功能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，一旦電源斷開，所存信息丟失。2/6/202318第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器X0X1X2X3X31X30Y0Y1Y7列譯碼器行譯碼器A5A6A7A0A1A2A3A4R/W控制電路讀/寫R/W片選CSI/O圖9.2.1RAM結(jié)構(gòu)示意圖2/6/202319第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器二、存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展

1.位擴(kuò)展

圖9.2.62114芯片位擴(kuò)展D0D1D2D3D4D5D6D7CSR/WAA09L0AW/RCS9A2114（I）數(shù)據(jù)輸出CSR/WAA09L2114（Ⅱ）D0D1D2D3D0D1D2D32/6/202321第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器2.字?jǐn)U展

表9.2.1地址碼與地址范圍的關(guān)系A(chǔ)11A10選中片號(hào)對應(yīng)地址范圍002114(1)0～1023012114(2)1024～2047102114(3)2048～3071112114(4)3072～40952/6/202322第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器圖9.2.72114芯片字?jǐn)U展D3…D02-4譯碼器CSR/WAA09L2114（3）D0D1D2D3CSR/WAA09L2114（4）D0D1D2D3CSR/WAA09L2114（1）D0D1D2D3CSR/WAA09L2114（2）D0D1D2D3A10A11R/WA9…A0A11A10A11A10A11A10A11A102/6/202323第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器CSR/WAA09L2114（7）D0D3……LCSR/WAA09L2114（5）D0D3……LCSR/WAA09L2114（3）D0D3……LCSR/WAA09L2114（1）D0D3……LCSR/WAA09L2114（8）D0D3……LCSR/WAA09L2114（6）D0D3……LCSR/WAA09L2114（4）D0D3……LCSR/WAA09L2114（2）D0D3……L2-4譯碼器A10A11R/WA9

…A0D3

…D0D7

…D4Y3Y2Y1Y0圖9.2.82114RAM的字位擴(kuò)展2/6/202325第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器三、動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)

靠MOS管柵極電容或MOS電容的暫存電荷功能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，由于電容的容量很小，且存在漏電流，需不斷地進(jìn)行刷新。字線Wi位線YiTCBCS圖9.2.9單管MOS動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元2/6/202326第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作業(yè)題9.29.69.72/6/202327第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器內(nèi)存主要是168線的SDRAM，在主板上提供168線DIMM內(nèi)存插座，工作電壓是3.3V。圖1HYPC100內(nèi)存條

2/6/202329第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）的類型和特點(diǎn)

CacheSRAM：用于CPU內(nèi)部或外部(L1/L2)高速緩存。PBSRAM（PipelineBurstCacheSRAM）：主要用于在Socket7主板上的高速緩存。SRAM不能作為電腦的主存，只用于關(guān)鍵性的地方。2/6/202330第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器CPU

Cache內(nèi)存硬盤Buffer

硬盤圖1-1CPU訪問硬盤的過程高速緩存Cache和緩沖區(qū)Buffer主板上的L2Cache:512KB～1MB硬盤上的Buffer:64KB～2MBCD-ROM的

Buffer:64KB～512KBCD-R、CD-RW的Buffer:1MB～8MBHPLaserjet6P激光打印機(jī)Buffer:2MB2/6/202331第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器CPU主頻=外頻×倍頻前沿總線FSB（FrontSideBus）是從CPU到芯片組之間的總線，該總線的工作頻率稱為前沿總線頻率。CPU的外頻就是主板提供的前沿總線頻率。如PⅢ800MHz的設(shè)置為外頻133MHz，倍頻為6×。2/6/202332第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器圖7-19技嘉GA–6VX7+主板各個(gè)部件的工作頻率33MHz66/100MHz66/100/133MHz66MHz66/100/133MHz14.318MHz33MHz33MHz48MHz14.318MHz14.318MHz24MHz2/6/202333第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)矩陣M×N輸出電路b0b1

…bN-1

D0D1…DN-1地址譯碼器W0…A0圖9.1.1ROM的結(jié)構(gòu)框圖W1WM-1…A1AK2/6/202334第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器11D3D2D11D0驅(qū)動(dòng)器輸出電路存儲(chǔ)矩陣地址譯碼器b3b2b1b0字線W0W1W2W3111位線VCCA1A0圖9.1.24×4位二極管ROM2/6/202335第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器表9.1.1圖9.1.2的地址輸入與輸出狀態(tài)對應(yīng)關(guān)系地址輸入選中字線ROM輸出A1A0D3D2D1D000W0101001W1111010W2010111W311012/6/202336第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器Q3Q2Q1Q0abcdefg顯示000000000010000110011111001000100102001100001103010010011004010101001005011001000006011100011117100000000008100100001009表9.1.28421BCD碼7段顯示譯碼器電路的真值表2/6/202337第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（[]）與陣列譯碼器abcdefg（Q0）（Q1）（Q2）（Q3）A0A1A2A3m0m15圖9.1.10例9.1.2ROM陣列2/6/202338第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器字線WiVcc位線Yi熔絲圖9.1.4PROM存儲(chǔ)單元雙極型晶體三極管2/6/202339第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元用疊柵注入MOS管構(gòu)成（SIMOS）寫入：利用雪崩擊穿；擦除：利用紫外線。字線Wi位線YiDSG圖9.1.5UVEPROM存儲(chǔ)單元MOS型晶體三極管選擇柵浮置柵典型產(chǎn)品如：intel2716(2K8)、intel2732(4K8)

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