半导体存储器

第七章半导体存储器第七章半导体存储器《数字电子技术》7.1概述7.2只读存储器（ROM）7.5用存储器实现组合逻辑函数7.4存储器的扩展7.3随机存储器（RAM）7.6集成芯片简介及应用举例§7.1概述7.1概述《数字电子技术》半导体存储器是一种能存储大量二值信息（或称为二值数据）或信号的半导体器件。1、功能对计算机及其他一些数字系统的大量数据或信号进行存储。2、衡量存储器性能的重要指标#存储容量（DRAM可达109位/片）#存取速度（10ns左右)。7.1概述《数字电子技术》3、输入/输出规定因为半导体存储器的存储单元数目极其庞大而器件的引脚数目有限，所以在电路结构上不能象寄存器那样把每个存储单元的输入和输出直接引出。解决办法：给每个存储单元编一个地址，只有被输入地址代码指定的那些存储单元才能与公共的输入/输出引脚接通，进行数据的读出或写入。4、分类列表7.1概述《数字电子技术》分类原则类别类别细分优点（特点）缺点存取功能只读存储器（ROM）掩模ROM总特点：在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速地随时修改或重新写入数据。优点：电路结构简单；断电后数据不会丢失。只适用于存储那些“固定”数据的场合。可编程ROM（PROM）可擦除的可编程ROM（EPROM、E2PROM、FLASH）随机存储器（RAM）静态存储器（SRAM）总特点：正常工作状态下便可随时向存储器里写入或从中读出数据。SRAM的存取速度快；DRAM的集成度高。断电后数据会丢失。动态存储器（DRAM）制造工艺双极型TTL、ECL、I2L等MOS型NMOS、CMOS等功耗低、集成度高（目前被大容量的存储器采用）工艺较复杂。7.2只读存储器（ROM）《数字电子技术》§7.2只读存储器（ROM）（1）ROM的特点：•ROM中的信息可以随时读出，但不可以随时写入；•数据不易丢失，断电亦保存；•ROM无需刷新。（2）ROM的通常结构：地址译码器存储矩阵输出缓冲器三态控制数据输出地址输入ROM的一般电路结构7.2只读存储器（ROM）《数字电子技术》An-2An-1地址译码器存储体A0A2A1w0w3w2w1Wm-3Wm-2Wm-1D0D1Dj-2Dj-1CS字线位线定义：存储单元——存储器中每存储1位二进制数的点；存储容量——存储器中总的存储单元的数量。存储容量=字线数m×位线数j7.2只读存储器（ROM）《数字电子技术》◆掩模只读存储器（ROM）◆可编程只读存储器（PROM）◆可擦除可编程ROM（EPROM）★UVEPROM★EEPROM★EAROM★FlashMemory*典型只读存储器（ROM）分类：7.3随机存储器（RAM）《数字电子技术》§7.3随机存储器（RAM）（1）RAM的特点：◆在RAM工作时可以随时从任何一个指定地址读出数据，也可以随时将数据写入任何一个指定的存储单元中去；◆最大优点：读、写方便，使用灵活；◆缺点：数据易失性，断电即丢失，需不断刷新。7.3随机存储器（RAM）《数字电子技术》（2）RAM的通常结构：译码器存储单元矩阵存存存存存01m2-1存/存存存A1A2AmRAM的通常结构7.3随机存储器（RAM）《数字电子技术》（3）RAM的分类：◆SRAM：（StaticRAM）主要利用静态触发器的自保功能存储特性*双极型RAM存储单元：TTL、ECL、IIL*六管静态MOSRAM单元◆DRAM：（DynamicRAM）主要利用MOS管栅极电容的存储电荷的原理*四管动态、三管动态（早期）外围控制电路简单、读出信号大，但不利于集成；*单管动态存储单元专题研究《数字电子技术》半导体存储器典型示例及分析示例1——移动U盘：EPROM专题研究《数字电子技术》示例2——闪存卡：FALSHMEMORY专题研究《数字电子技术》示例3——内存条：DRAM专题研究《数字电子技术》示例4——BIOS：EPROM专题研究《数字电子技术》示例5——CMOS：SRAM专题研究《数字电子技术》其它示例——？？？非半导体存储器专题研究《数字电子技术》计算机系统中存储器示例及对比小结类型具体示例所属类型判断依据内部存储器BIOSROM(E2PROM、Flash)读/写操作灵活性及速度、掉电数据不易失U盘ROM(E2PROM、Flash)读/写操作灵活性及速度、掉电数据不易失闪存卡ROM(Flash)读/写操作灵活性及速度、掉电数据不易失CMOSRAM(SRAM)掉电数据易失CacheRAM(SRAM)掉电数据易失内存条RAM(DRAM)掉电数据易失外部存储器硬盘/移动硬盘、软盘、磁带机非半导体存储器依据磁粒子的极性读/写光盘非半导体存储器用激光束读/写7.4存储器容量的扩展《数字电子技术》§7.4存储器容量的扩展当用一片ROM或RAM器件不能满足对存储容量的要求时，就需要将若干片ROM或RAM组合起来，形成一个容量更大的存储器。扩展方式——扩展目的——◆字扩展方式◆位扩展方式◆字位同时扩展方式7.4存储器容量的扩展《数字电子技术》一、位扩展方式：【例1】试用1024×2RAM扩展成1024×6存储器。WR/CS1024×2RAM(1)A0A1……A9I/01I/021024×2RAM(2)A0A1……A9I/01I/021024×2RAM(3)A0A1……A9I/01I/02I/01I/02I/03I/04I/05I/06…9A1A0A7.4存储器容量的扩展《数字电子技术》二、字扩展方式：【例2】试将256×8位RAM扩展成1024×8位存储器。A8A97.4存储器容量的扩展《数字电子技术》各片RAM电路的地址分配7.4存储器容量的扩展《数字电子技术》三、字位同时扩展方式：【例3】试将64×2RAM扩展成256×4RAM。一般先进行位扩展，再进行字扩展。7.4存储器容量的扩展《数字电子技术》7.4存储器容量的扩展《数字电子技术》【例4】（1）按图示连接，分别写出2112－1～2112－2及2112－3～2112－4的地址范围（用十六进制表示）；（2）若要将RAM的寻址范围改为B00H～BFFH和C00H～CFFH，电路应作何改动？2112-1I/O4I/O1A7A0R/WCE2112-3I/O4I/O1A7A0R/WCE2112-2I/O4I/O1A7A0R/WCE2112-4I/O4I/O1A7A0R/WCE74138S1A1A0A2S2S3Y0Y788884444A7D7A0D0R/WA11A10A9A8Y1Y6D7D3D4D0D7D3D4D03Y4Y7.5用存储器实现组合逻辑函数《数字电子技术》§7.5用存储器实现组合逻辑函数用具有n位输入地址、m位数据输出的ROM可以获得一组（最多m个）任何形式的n变量组合逻辑函数，只要根据函数的形式向ROM中写入相应的数据即可。这个原理也适用于RAM。7.5用存储器实现组合逻辑函数《数字电子技术》【例1】一个ROM中的数据表如下所示：7.5用存储器实现组合逻辑函数《数字电子技术》【例2】试用ROM设计一个八段字符显示的译码器，其真值表由下表给出。7.5用存储器实现组合逻辑函数《数字电子技术》7.5用存储器实现组合逻辑函数《数字电子技术》abcdefgh7.5用存储器实现组合逻辑函数《数字电子技术》7.5用存储器实现组合逻辑函数《数字电子技术》【例3】试用ROM产生如下的一组多输出逻辑函数：7.5用存储器实现组合逻辑函数《数字电子技术》m0m157.5用存储器实现组合逻辑函数《数字电子技术》【例4】分析下图所示电路的逻辑功能。其中:WXYZ对应8421-BCD码的4位输出。m0m157.6集成芯片简介及应用举例《数字电子技术》§7.6集成芯片简介及应用举例一、EPROM——ETC2716介绍目前，常见的EPROM集成芯片有2716（2K×8位），2732（4K×8位），…，27512（64K×8位）等，这几种芯片除了存储容量和编程高电压等参数不同外，其它均基本相同。下面即以2716型EPROM芯片为例来介绍。ETC2716的主要参数有：电源电压VCC=+5V，编程高电压VPP=25V，工作电流最大值IM=105mA，维持电流最大值IS=27mA，读取时间TRM＝350ns，存储容量为2K×8位。7.6集成芯片简介及应用举例《数字电子技术》表7-5-1EPROM2716工作方式选择7.6集成芯片简介及应用举例《数字电子技术》图7-5-1用EPROM2716构成的波形发生器电路图CSOE【例】7.6集成芯片简介及应用举例《数字电子技术》7.6集成芯片简介及应用举例《数字电子技术》图7-5-2三角波《数字电子技术》本章小结教学内容基本要求熟练掌握正确理解一般了解ROMROM的结构及特点√√掩模ROM√PROM√EPROM√EEPROM√FlashMemory√RAMRAM的结构及特点√√SRAM√DRAM√存储器容量的扩展√√用存储器实现组合逻辑函数√√集成芯片应用举例√习题练习《数字电子技术》本章习题（不交）：7.1~7.3；7.9~7.11；7.14~7.19；