半导体存储器  文件类型：PPT/Microsoft Powerpoint   文件大小：字节

第七章
半导体存储器
数字电子技术基础
第八章 半导体存储器
§8.1 概述
§8.2 只读存储器( ROM )
§8.3 读写存储器( RAM )
存储器是用来存储二值数字信息的大规模集成电路,是进一步完善数字系统功能的重要部件.它实际上是将大量寄存器按一定规律结合起来的整体,可以被比喻为一个由许多房间组成的大旅馆.每个房间有一个号码 (地址码 ),每个房间内有一定内容(一个二进制数码,又称为一个"字" ).
(2) 读写存储器( RAM )
(1) 只读存储器( ROM )
半导体存储器可分为两大类:
§8.1 概述
只读存储器,工作时其存储的内容固定不变.因此,只能读出,不能随时写入,所以称为只读存储器.
8.2.1 ROM的基本结构及工作原理
ROM主要由地址译码器,存储矩阵和输出电路三部分组成.
Read Only Memory
下图是由二极管构成的ROM电路:
§8.2 只读存储器( ROM )
输出电路
存储矩阵
字线
位线
A1A0
A1A0
A1A0
A1A0
A1
A0
D3
D2
D1
D0
-VCC
译
码
器
K: 输出控制端
W3
W0
W2
W1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
1
地 址
A1
A0
D3
D2
D1
D0
内 容
A1A0
A1A0
A1A0
A1A0
A1
A0
D3
D2
D1
D0
-VCC
译
码
器
K: 输出控制端
给出任意一个地址码,译码器与之对应的字线变为高电平,进而从位线上便可输出四位数字量.
字线
位线
图中存储器的内容
如左表
+VCC
W3
W0
W1
W2
D0
D1
D2
D3
左图是使用 MOS 管的ROM 矩阵:字线和位线间有 MOS 管的单元存储 "0",无 MOS 管的单元存储 "1".
在前面介绍的两种存储器中,其存储单元中的内容在出厂时已被完全固定下来,使用时不能变动,称为固定 ROM .
有一种可编程序的 ROM ,在出厂时全部存储 "1",用户可根据需要将某些单元改写为 "0",然而只能改写一次,称其为 PROM.
字线
位线
熔断丝
若将熔丝烧断,该单元则变成"0".显然,一旦烧断后不能再恢复.
PROM 中的内容只能写一次,有时仍嫌不方便,于是又发展了一种可以改写多次的 ROM,简称 EPROM.它所存储的信息可以用紫外线或 X 射线照射擦去,然后又可以重新编制信息.
ROM 的主要技术指标是存储容量. 它一般用[ 存储字数:2N ] [ 输出位数:M ] 来表示( 其中N为存储器的地址线数 ).例如:128字 8位,1024字 8位等.
8.2.2 ROM的应用举例
1. 用于存储固定的专用程序
2. 利用ROM可实现查表或码制变换等功能
查表功能 -- 查某个角度的三角函数
把变量值(角度)作为地址码,其对应的函数值作为存放在该地址内的数据,这称为 "造表".使用时,根据输入的地址(角度),就可在输出端得到所需的函数值,这就称为"查表".
码制变换 -- 把欲变换的编码作为地址,把最终的目的编码作为相应存储单元中的内容即可.
3. ROM 在波形发生器中的应用
ROM
D/A
计数器
CP
计数脉冲
送示波器
3
4
A1
A2
A0
D3
D2
D1
D0
D/A
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
4
8
12
9
6
3
ROM
D/A
计数器
CP
计数脉冲
送示波器
3
4
uo
A1
A2
A0
D3
D2
D1
D0
D/A
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
4
8
12
9
6
3
t
uo
0
读写存储器又称随机存储器.
读写存储器的特点是:在工作过程中,既可从存储器的任意单元读出信息,又可以把外界信息写入任意单元,因此它被称为随机存储器,简称 RAM .
Random Access Memory
.
.
.
RAM 按功能可分为 静态,动态两类;
RAM 按所用器件又可分为双极型和 MOS型两种.
§8.3 读写存储器( RAM )
8.3.1 基本存储单元
Wi
D
D
符号
VCC
Wi
D
D
I/O
R / W
1
2
3
T2
T3
T4
T5
T6
Q
Q
T1
字线
数据线
数据线
介绍基本存储单元的工作原理:
VCC
Wi
D
D
I/O
R / W
1
2
3
T2
T3
T4
T5
T6
Q
Q
T1
字线
数据线
数据线
VCC
T2
T1
T3
T4
由增强型 NMOS管T1, T2,T3和T4 构成一个基本 R-S触发器,它是存储信息的基本单元.而T5和T6是门控管,由字线Wi控制其导通或截止:Wi=1则导通,否则截止.
门控管T5和T6导通时,"读","写"操作由读写控制端R/W控制:
R/W=0时,1,
3门打开,数据
由I/O端送入存
储器,完成写操
作;反之,R/W
=1时,1,3门
关闭,2门打开,
数据由I/O线读
出.
VCC
Wi
D
D
I/O
R / W
1
2
3
T2
T3
T4
T5
T6
Q
Q
T1
VCC
T2
T1
T3
T4
数据线
数据线
字线
1
2
3
D1
W3
W2
W1
W0
地
址
译
码
器
读写 及 输入/输出控制
I / O1
I / O0
CS
R / W
A0
A1
D1
D0
D0
存储矩阵
8.3.2 存储器的整体结构
8.3.3 RAM组件及其连接
常用RAM组件的类型很多,以下介绍
两种:RAM2114和RAM6116.
RAM2114共有10根地址线,4根数据线.
故其容量为:1024字×4位(又称为1K ×4)
RAM6116的容量为:2048字×8位
(又称为2K ×8)
RAM2114,2116的管脚图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
18
17
16
15
14
13
12
11
10
A2
A1
A0
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
CS
GND
VCC
D3
D2
D1
D0
R / W
RAM 2114
管脚图
2
3
4
5
6
7
8
9
10
23
22
21
20
19
18
17
16
15
A0
A1
D0
A3
A4
A5
A6
A9
A10
CS
GND
VCC
D3
D2
D1
D4
RAM 6116
管脚图
A2
A7
1
11
12
14
13
24
A8
D5
D6
D7
RD
WR
D7
A9
A0
R/W
CS
D1
D3
D2
D0
A9
A0
R/W
CS
D1
D3
D2
D0
.
.
.
.
.
.
D6
D5
D4
D1
D3
D2
D0
.
.
.
CS
R/W
A0
A9
2114 (1)
2114 (2)
用两片2114 将位数由 4位扩展到 8位
RAM容量的扩展
1. 位数的扩展:把各片对应的地址线连接在一起,数据线并列使用即可.接线如下图:
2. 字数的扩展:
各片RAM对应的数据线联接在一起;
低位地址线也并联接起来,而高位的地址线,首先通过译码器译码,然后将其输出按高低位接至各片的选片控制端.
如用2114接成4096字×4位的存储器时,需要4个2114组件,共12根地址线.连接时,将各片中的低位地址A0---A9对应相连;而高位地址A10,A11经2-4译码,按高低位控制4片2114的CS端.见下图:
CS
R/W
A9
A0
D2
D1
D0
D3
CS
R/W
A9
A0
D2
D1
D0
D3
CS
R/W
A9
A0
D2
D1
D0
D3
CS
R/W
A9
A0
D2
D1
D0
D3
2 4
译码器
A11
A10
A0
A9
D3
D2
D1
D0
2114 (1)
2114 (2)
2114 (3)
2114 (4)
R/W
Y0
Y3
A11
A10
选中片序号
对应的存储单元
0 0
1 1
1 0
0 1
2114(1)
2114(2)
2114(3)
2114(4)
0000 ~ 1023
1024 ~ 2047
2048 ~ 3071
3072 ~ 4095
用2114接成4096字×4位型存储器时,高位
地址和存储单元的关系如下表: