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第4章半导体存贮器第4章半导体存贮器4.1概述4.2读写存贮器(RAM)4.3只读存贮器(ROM)4.4外存贮器简介第4章半导体存贮器4.1概述按照工作方式的不同，半导体存贮器分为读写存贮器(RAM)和只读存贮器(ROM)。1.读写存贮器RAM(1)双极型RAM(2)金属氧化物(MOS)RAM第4章半导体存贮器2.只读存贮器ROM(1)掩模工艺ROM(2)可一次编程ROM(3)可擦去的PROM第4章半导体存贮器4.1.2存贮器的主要性能指标1.存贮容量2.存取时间3.可靠性4.功耗5.价格第4章半导体存贮器4.2读写存贮器(RAM)4.2.1静态读写存贮器(SRAM)1.概述静态读写存贮器(SRAM)使用十分方便，在微型计算机领域获得了极其广泛的应用。现以一块典型的SRAM芯片为例说明其外部特性及工作过程。第4章半导体存贮器第4章半导体存贮器(1)8K×8bit的CMOSRAM芯片①引线功能。6264(6164)有28条引出线，它们包括：A0~A12为13条地址信号线。D0~D7为8条双向数据线。，CS2为两条选片信号的引线。为输出允许信号。是写允许信号。NC为没有使用的空脚。芯片上还有+5V电压和接地线。②6264(6164)的工作过程。1CSOEWE第4章半导体存贮器表4.16264真值表第4章半导体存贮器图4.2SRAM6264数据写入波形第4章半导体存贮器图4.3SRAM6264数据读出波形第4章半导体存贮器2.连接使用(1)全地址译码方式从图4.4可以看到，6264这一8KB的芯片唯一地占据从F0000H到F1FFFH这8KB内存空间；芯片的每一个存贮单元唯一地占据上述地址空间中的一个地址。该图用在CPU最大模式下。第4章半导体存贮器图4.4SRAM6264的全地址译码连接第4章半导体存贮器图4.5另一种译码器第4章半导体存贮器(2)部分地址译码方式首先，让我们看一下图4.6所示的6264的连接图。分析图4.6所示的连接图，可以发现，此时的8KB芯片6264所占据的内存地址空间为DA000H~DBFFFHDE000H~DFFFFHFA000H~FBFFFHFF000H~FFFFFH第4章半导体存贮器图4.6SRAM6264的部分地址译码连接第4章半导体存贮器(3)译码器电路在工程上常用的译码电路还有如下几种类型：①利用厂家提供的现成的译码器芯片。②利用厂家提供的数字比较器芯片。③利用ROM做译码器。④利用PLD。第4章半导体存贮器3.静态RAM连接举例图4.8中，使用一块3-8译码器芯片(74LS138或8205)，将两片6116所占的内存地址范围安排在7C000H~7CFFFH。第4章半导体存贮器图4.7SRAM6116引线图第4章半导体存贮器图4.8两片6116的连接图第4章半导体存贮器图4.9MSM8256引线图第4章半导体存贮器4.等待的实现在存贮器芯片的连接使用中，由于采用了要求的定时时间比较长的芯片或由于总线的时间延迟过大等原因，CPU提供的定时时间不能满足存贮器芯片的要求，使CPU无法正确地读写存贮器。这就要求电路的设计者采取适当的措施来解决这一问题。第4章半导体存贮器4.2.2动态读写存贮器(DRAM)1.概述动态读写存贮器(DRAM)，以其速度快、集成度高、功耗小、价格低在微型计算机中得到极其广泛地使用。(1)动态存贮器芯片2164A的引线A0~A7为地址输入端。和是芯片上的数据线。为行地址锁存信号。为列地址锁存信号。为写允许信号。INOUTDDRASCASWE第4章半导体存贮器图4.10DRAM2164引线图第4章半导体存贮器(2)DRAM的工作过程①读出数据。②写入数据。③刷新。第4章半导体存贮器图4.11DRAM2164的读出过程第4章半导体存贮器图4.12DRAM2164的写入过程第4章半导体存贮器图4.13DRAM2164的刷新过程第4章半导体存贮器2.实现DRAM的刷新(1)行列控制信号的形成(2)DRAM的读写(3)刷新第4章半导体存贮器图4.14PC/XT微型机DRAM行()列()形成电路RASCAS第4章半导体存贮器图4.15DRAM读写简化电路第4章半导体存贮器4.3只读存贮器(ROM)1.2764的引线A0~A12为13条地址信号输入线，说明芯片的容量为8K个单元。D0~D7为8条数据，表明芯片的每个存贮单元存放一个字节(8位二进制数)。为输入信号。是输出允许信号。CEOE第4章半导体存贮器为编程脉冲输入端。PGM图4.16EPROM2764引线图第4章半导体存贮器2.2764的连接使用3.EPROM的编程(1)擦除(2)编程对EPROM的编程通常有两种方式，即标准编程和快速编程两种方式。①标准编程。②快速编程。第4章半导体存贮器图4.17EPROM的读出过程第4章半导体存贮器图4.18EPROM2764的连接图第4章半导体存贮器图4.19EPROM27C040引线图第4章半导体存贮器27C040的编程时序如图4.20所示。由图4.20可以看到，27C040所用的编程脉冲只有100μs。因此，只用很短的编程时间便可以对它的整个512KB实现编程。27C040的生产厂家为我们提供的编程过程如图4.21所示。第4章半导体存贮器图4.20EPROM27C040的编程时序图第4章半导体存贮器图4.2127C040快速编程流程图第4章半导体存贮器4.3.2EEPROM(E2PROM)1.典型EEPROM芯片介绍EEPROM以其制造工艺及芯片容量的不同而有多种型号。有的与相同容量的EPROM完全兼容.(1)现在以8K×8bit的EEROMNMC98C64A为例来加以说明。D0~D7为8条数据线，表明每个存贮单元存贮一个字节的信息。为选片信号。为输出允许信号。CEOE第4章半导体存贮器是写允许信号。READY/是漏极开路输出端，当写入数据时该信号变低，数据写完后，该信号变高。WEBUSY第4章半导体存贮器图4.22EEPROM98C64引线图第4章半导体存贮器第4章半导体存贮器(2)98C64A的工作过程EEPROM98C64A工作过程如下所述：①读出数据。②写入数据。(3)连接使用第4章半导体存贮器在图4.24中，对EEPROM编程时可以利用状态产生中断，利用接口查询其状态(见后面章节)，也可以采用延时的方法。只要延时时间能保证芯片写入即可。例如下面的程序可将55H写满98C64.START：MOVAX,1E00HMOVDS,AXMOVSI,0000HMOVCX,2000HBUSY第4章半导体存贮器GOON:MOVAL,55HMOV［SI］,ALCALLT20MS;延时20msINCSILOOPGOONHLT第4章半导体存贮器除上面并行EEPROM外(其数据并行读写)，尚有串行EEPROM。串行EEPROM由于其读写是串行的，无法用作内存。只用来当作外存使用。但在简单的IC卡中应用十分广泛。由于篇幅限制，在此不做介绍。第4章半导体存贮器图4.24EEPROM98C64A的连接使用第4章半导体存贮器图4.25闪速EEPROM28F040引线图第4章半导体存贮器2.闪速(FLASH)EEPROM(1)28F040的引线闪速28F040的引线如图4.25所示。由图4.25可以看到，28F040与27C040的引线是相互兼容的。但前者可以做到在线编程，而后者是无法做到的。28F040是一块512KB的闪速EEPROM芯片，其内部可分成16个32KB的块(或一页)。每一块可独立进行擦除。第4章半导体存贮器(2)工作过程①工作类型。28F040主要有如下几种工作类型：·读出类型。·写入编程类型。·擦除类型。②命令和状态。③外部条件。第4章半导体存贮器表4.228F040的命令第4章半导体存贮器表4.3状态寄存器各位含义第4章半导体存贮器表4.428F040工作条件第4章半导体存贮器(3)主要功能的实现①只读存贮单元。②编程写入。③擦除。·整片擦除。·块擦除。整片擦除及块擦除流程图分别如图4.27中的(a)和(b)所示。很显然，擦除一块只用更少的时间，最快为100ms。④其他。第4章半导体存贮器图4.2628F040的字节编程过程第4章半导体存贮器图4.2728F040(a)整片擦除过程；(b)块擦除过程第4章半导体存贮器(4)应用①用作外存贮器。②用于内存。第4章半导体存贮器4.4外存贮器简介4.4.1磁盘1.软磁盘在微型机上大都配有软盘驱动器，用软磁盘来存放各种信息。(1)软盘分类目前使用的软盘按其直径分为：①5.25英寸1英寸=2.54cm。(2)软盘驱动器与系统的连接第4章半导体存贮器驱动器自成体系，是相对独立的部件，通过总线电缆与适配器相连接。驱动器主要由3大功能系统组成：①读写系统，用于将数据写在盘片上或从盘片上读出数据，主要由电子线路实现。②磁头定位系统，用于实现磁头对磁道的寻找和定位，由电子线路和机械部件混合组成。其寻道时间及定位精度是十分重要的。③主轴驱动系统，用来保证磁盘片以一定的速度稳定地旋转。第4章半导体存贮器图4.28软盘驱动器与系统的连接第4章半导体存贮器2.硬磁盘同软盘相比，硬盘的存贮容量大且存取速度高。它是目前微型机(PC)系统配置中必不可少的外存。在软盘驱动器中，读写磁头与盘片接触在一起，以便读写数据。在硬盘驱动器中，磁头和盘片是非接触式的。主轴驱动系统使盘片高速旋转，通常达3600r/min，从而在盘片表面产生一层气垫，磁头便浮在这层气垫上。磁头与盘片间具有μm级的空隙。第4章半导体存贮器4.4.2光盘技术1.CD家族的发展激光通过聚焦，可获得直径为1μm的光束。经技术人员研究发现，可以利用这种光束来记录和重放信息。为此，从70年代初不少国家就致力于这方面的研究工作。到1972年已在实验室研制成功并于1978年将LV激光视盘正式投入市场。从那之后，这方面的研究成果陆续出现，其发展过程如图4.29所示。第4章半导体存贮器图4.29光盘的发展概况第4章半导体存贮器为了使大家了解目前书刊上经常出现的有关光盘的产品，下面对它们进行简要介绍。(1)LV(LaserVision)激光视盘(2)音频CD和MD(3)CD-G(CompactDiscGraphic)(4)CD-V(CompactDiscVideo)(5)CDDA(CompactDiscDigitalAudio)激光唱盘(6)CDROM(CompactDiscReadOnlyMemory)光盘只读存贮器(7)CDI(CompactDiscInteractive)交互式光盘第4章半导体存贮器(8)CD-ROMXA(CD-ROMeXtendedArchitecture)(9)PhotoCD(10)CDR(CompactDiscRecordable)可记录光盘(11)VCD(VideoCompactDisc)(12)DVD(DigitalVideoDisc)数字视盘(13)MO(MagnetoOptical)磁光盘(14)PCD(PhaseChangeDisc)变相光盘(15)FD(FlopticalDisk)光软盘第4章半导体存贮器2.主要技术指标(1)尺寸标准的CDROM和CDDA盘片的直径均为120mm,中心装卡孔为15mm，厚度为1.2mm。(2)存贮容量(3)数据传输速率(4)缓冲器的大小(5)平均存取时间(6)接口类型第4章半导体存贮器①SCSI(SmallComputerSystemInterface)小型计算机系统接口总线，用于计算机与光盘、磁盘驱动器及打印机等外设的连接。②ATAPI(ATAttachmentPacketInterface)标准。③IDE(IntegratedDriveElectronicsInterface)标准。(7)支持软件(8)其他第4章半导体存贮器2.CDROM简介CDROM在CDDA的基础上，应重新考虑盘上的数据结构，以便能以最快的速度从几百兆字节容量的光盘上找到所需数据，同时，又必须使误码率降到10-12以下，使CDROM真正成为计算机的外部存贮器。(1)CDR