數(shù)字電子信號 第7章

1、中北大學(xué)中北大學(xué) Digital Electronics TechnologyNORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA2第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 一一 概述概述二二 只讀存儲器只讀存儲器(ROM) 三三 隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取存儲器( (RAM) ) 四四 本章小結(jié)本章小結(jié)NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA學(xué)完本章后，應(yīng)能：學(xué)完本章后，應(yīng)能：解釋存儲器解釋存儲器怎樣怎樣存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)討論存儲器的基本組織結(jié)構(gòu)討論存儲器的基本組織結(jié)構(gòu)解釋什么

2、是解釋什么是ROMROM和和RAMRAM存儲器容量的擴(kuò)展存儲器容量的擴(kuò)展NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA主要要求：主要要求： 了解存儲器的了解存儲器的發(fā)展發(fā)展7.17.1概概 述述第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 半導(dǎo)體存儲器概述半導(dǎo)體存儲器概述了解半導(dǎo)體存儲器的了解半導(dǎo)體存儲器的類型與特點類型與特點NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、存儲器的發(fā)展一、存儲器的發(fā)展存儲器存儲器古代古代磁鼓磁鼓磁盤磁盤磁帶磁帶磁芯磁芯結(jié)繩記事結(jié)繩記事紙紙現(xiàn)代現(xiàn)代磁介質(zhì)存

3、儲磁介質(zhì)存儲光介質(zhì)存儲光介質(zhì)存儲甲骨、絲、竹簡甲骨、絲、竹簡納米介質(zhì)存儲納米介質(zhì)存儲不可擦寫，如：不可擦寫，如：CD-ROM,DVD-ROM可擦寫，如：可擦寫，如：CD-RAM,DVD-RAM半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA二、半導(dǎo)體存儲器概述二、半導(dǎo)體存儲器概述 半導(dǎo)體存儲器是一種能半導(dǎo)體存儲器是一種能存儲存儲大量大量二值數(shù)字信息二值數(shù)字信息的大規(guī)的大規(guī)模集成電路，是現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)特別是計算機(jī)中的重要組成模集成電路，是現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)特別是計算機(jī)中的重要組成部分。部分。半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器ROMROME

4、PROMEPROM快閃存儲器快閃存儲器PROMPROME E2 2PROMPROM固定固定ROMROM（又稱掩膜（又稱掩膜ROMROM）可編程可編程ROMROMRAMRAMSRAMSRAMDRAMDRAM按存取方式來分：按存取方式來分：第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 ROM 在工作時在工作時只能讀出只能讀出信息而不能寫入信息。它用于信息而不能寫入信息。它用于存放固定不變的信息，存放固定不變的信息，斷電后斷電后其數(shù)據(jù)不會丟失其數(shù)據(jù)不會丟失。常用于存放。常用于存放程序、常數(shù)、表格等。程序、常數(shù)、表格等。 RAM RAM 既能讀出既能讀出信息信息又能寫入又能寫入信息。信息。它用于存放需經(jīng)

5、常改變的信息，它用于存放需經(jīng)常改變的信息，斷電后其數(shù)據(jù)將丟失斷電后其數(shù)據(jù)將丟失。常用于存。常用于存放臨時性數(shù)據(jù)或中間結(jié)果。放臨時性數(shù)據(jù)或中間結(jié)果。NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA按制造工藝來分：按制造工藝來分：半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器雙極型雙極型MOSMOS型型對存儲器的對存儲器的操作操作通常分為兩類：通常分為兩類：寫寫即把信息存入存儲器的過程。即把信息存入存儲器的過程。讀讀即從存儲器中取出信息的過程。即從存儲器中取出信息的過程。兩個重要技術(shù)指標(biāo)：兩個重要技術(shù)指標(biāo)：存儲容量存儲容量存儲器能存放二值信息的多少。單位是存儲器能存放

6、二值信息的多少。單位是位位或或比特比特（bitbit）。）。存儲時間存儲時間存儲器讀出（或?qū)懭耄?shù)據(jù)的時間。一般用存儲器讀出（或?qū)懭耄?shù)據(jù)的時間。一般用讀（或?qū)懀┲芷趤肀硎?。讀（或?qū)懀┲芷趤肀硎尽５诘?7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA主要要求：主要要求： ROM ROM 的類型的類型7.27.2只讀存儲器只讀存儲器理解存儲器怎樣存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)理解存儲器怎樣存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 如何描述基本掩膜如何描述基本掩膜ROMROM的存儲單元的存儲單元字、位、存儲容

7、量等概念。字、位、存儲容量等概念。 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、一、ROM 的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理 由存儲矩陣、地址譯碼器和輸出緩沖器組成由存儲矩陣、地址譯碼器和輸出緩沖器組成 ROM的電路結(jié)構(gòu)框圖的電路結(jié)構(gòu)框圖第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA存儲矩陣：存儲矩陣：由若干存儲單元組成，通常排列成矩陣形式。由若干存儲單元組成，通常排列成矩陣形式。儲存單元：儲存單元：可由二極管、雙極性三極管或可由二極管、

8、雙極性三極管或MOSMOS管構(gòu)成。管構(gòu)成。地址譯碼器：地址譯碼器：根據(jù)地址輸入，在存儲矩陣中選出指定的根據(jù)地址輸入，在存儲矩陣中選出指定的字對應(yīng)的單元，把數(shù)據(jù)送往輸出緩沖器。字對應(yīng)的單元，把數(shù)據(jù)送往輸出緩沖器。輸出緩沖器：輸出緩沖器：提供三態(tài)控制，以便和系統(tǒng)的總線相連。提供三態(tài)控制，以便和系統(tǒng)的總線相連。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 半導(dǎo)體存儲器的相關(guān)概念：半導(dǎo)體存儲器的相關(guān)概念：字：字：對存儲矩陣中的存儲單元進(jìn)行編組，每次讀或?qū)懸粚Υ鎯仃囍械拇鎯卧M(jìn)行編組，每次讀或?qū)懸唤M數(shù)據(jù)，該組就為字。組數(shù)據(jù)，該組就為字。字長：字長：一個字中所含的位數(shù)即為字長。一個字中所含的位數(shù)即為字長

9、。地址：地址：為了區(qū)別不同的字，給每個字賦予一個編號。為了區(qū)別不同的字，給每個字賦予一個編號。NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA4 4 存儲矩陣結(jié)構(gòu)示意圖存儲矩陣結(jié)構(gòu)示意圖 W3W2W1W0D3D2D1D0字字線線位線位線字線與位線的交叉點字線與位線的交叉點即為即為存儲單元存儲單元。 每個存儲單元可以存每個存儲單元可以存儲儲 1 位二進(jìn)制數(shù)。位二進(jìn)制數(shù)。 交叉處的圓點交叉處的圓點 “ ”表示存儲表示存儲 “1”；交叉處；交叉處無圓點表示存儲無圓點表示存儲 “0”。 當(dāng)某字線被選中時，當(dāng)某字線被選中時，相應(yīng)存儲單元數(shù)據(jù)從位相應(yīng)存儲

10、單元數(shù)據(jù)從位線線 D3 D0 輸出。輸出。10 1 110 1 1從位線輸出的每組二進(jìn)制代碼稱為一個字。一個從位線輸出的每組二進(jìn)制代碼稱為一個字。一個字中含有的存儲單元數(shù)稱為字長，即字長字中含有的存儲單元數(shù)稱為字長，即字長 = 位數(shù)。位數(shù)。 W31. 存儲矩陣的結(jié)構(gòu)與工作原理存儲矩陣的結(jié)構(gòu)與工作原理 ( (一一) ) 存儲矩陣存儲矩陣 由存儲單元按字由存儲單元按字 ( (W Word)ord)和位和位(Bit)(Bit)構(gòu)成的矩陣構(gòu)成的矩陣第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA2. 存儲容

11、量及其表示存儲容量及其表示用用“M”表示表示“1024 K”，即，即 1 M = 1024 K = 210 K = 220 。2. 存儲容量及其表示存儲容量及其表示 指存儲器中存儲單元的數(shù)量指存儲器中存儲單元的數(shù)量 例如，一個例如，一個 32 8 的的 ROM，表示它有，表示它有 32 個字，個字， 字長為字長為 8 位，存儲容量是位，存儲容量是 32 8 = 256。 對于大容量的對于大容量的 ROM常用常用“K”表示表示“1024”，即，即 1 K = 1024 = 210 ；例如，一個例如，一個 64 K 8b 的的 ROM，表示它有，表示它有 64 K 個字，個字， 字長為字長為 8

12、位，存儲容量是位，存儲容量是 64 K 8 = 512 Kb。 一般用一般用“字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù) 字長字長( (即位數(shù)即位數(shù))”)”表示表示第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA1KB (Kilobyte 千字節(jié)千字節(jié))=1024B， 1MB (Megabyte 兆字節(jié)兆字節(jié) 簡稱簡稱“兆兆”)=1024KB， 1GB (Gigabyte 吉字節(jié)吉字節(jié) 又稱又稱“千兆千兆”)=1024MB， 1TB (Terabyte 太字節(jié)太字節(jié)或百萬兆字節(jié)或百萬兆字節(jié))=1024GB，其中其中1024=210

13、( 2 的的10次方次方)。NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 地址譯碼器輸出信號為高電平有效。地址譯碼器輸出信號為高電平有效。3. ROM結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 地址譯碼器真值表地址譯碼器真值表存儲矩陣真值表存儲矩陣真值表A1A0W3W2W1W0000001010010100100111000W3W2W1W000010101001010100100

14、0101100011003D2D1D0DNORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA3. 存儲單元結(jié)構(gòu)存儲單元結(jié)構(gòu)4. 存儲單元結(jié)構(gòu)存儲單元結(jié)構(gòu) ( (1) ) 固定固定 ROM 的存儲單元結(jié)構(gòu)的存儲單元結(jié)構(gòu) 二極管二極管 ROM TTL - - ROM MOS - - ROM Wi Dj Wi Dj VCC Wi Dj +VDD 1接半導(dǎo)體管后成為儲接半導(dǎo)體管后成為儲 1 單元；單元；若不接半導(dǎo)體管，則為儲若不接半導(dǎo)體管，則為儲 0 單元。單元。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORT

15、H UNIVERSITY OF CHINACHINA第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 ( (2) ) PROM 的存儲單元結(jié)構(gòu)的存儲單元結(jié)構(gòu) PROM PROM 出廠時，全部熔絲都連通，存儲單元的內(nèi)容為出廠時，全部熔絲都連通，存儲單元的內(nèi)容為全全 1(1(或全或全 0) 0) 。用戶可借助編程工具將某些單元改寫為。用戶可借助編程工具將某些單元改寫為 0 0 ( (或或 1) ,1) ,這只要將需儲這只要將需儲 0(0(或或 1)1)單元的熔絲燒斷即可。單元的熔絲燒斷即可。 熔絲燒斷后不可恢復(fù)，因此熔絲燒斷后不可恢復(fù)，因此 PROM PROM 只能一次編程。只能一次編程。 二極管二極管

16、 ROM TTL - - ROM MOS - - ROM Wi Dj Wi Dj VCC Wi Dj +VDD 1熔絲熔絲熔絲熔絲熔絲熔絲NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA( (3) ) 可擦除可擦除 PROM 的存儲單元結(jié)構(gòu)的存儲單元結(jié)構(gòu) EPROM 利用編程器寫入數(shù)據(jù)，用紫外線擦除數(shù)據(jù)。利用編程器寫入數(shù)據(jù)，用紫外線擦除數(shù)據(jù)。其集成芯片上有一個石英窗口供紫外線擦除之用。芯片其集成芯片上有一個石英窗口供紫外線擦除之用。芯片寫入數(shù)據(jù)后，必須用不透光膠紙將石英窗口密封，以免寫入數(shù)據(jù)后，必須用不透光膠紙將石英窗口密封，以免破壞芯片內(nèi)信

17、息。破壞芯片內(nèi)信息。E2PROM 可以電擦除數(shù)據(jù)，并且能擦除與寫入一次可以電擦除數(shù)據(jù)，并且能擦除與寫入一次完成，性能更優(yōu)越。完成，性能更優(yōu)越。 用一個特殊的浮柵用一個特殊的浮柵 MOS 管替代熔絲。管替代熔絲。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA 也是電擦除，存儲單元采用疊柵也是電擦除，存儲單元采用疊柵MOS管。管。 FLASH ROM既吸收了既吸收了EPROM 結(jié)構(gòu)簡單、編程可靠的特點，又保留了結(jié)構(gòu)簡單、編程可靠的特點，又保留了E2PROM用隧道效應(yīng)擦除的快捷特性，而且集成度可以作得用

18、隧道效應(yīng)擦除的快捷特性，而且集成度可以作得很高。很高。EEPROM和和FLASH ROM1)擦除時間短擦除時間短(ms級級)2)不需要專門的工具寫入和擦除不需要專門的工具寫入和擦除EEPROM可以對單個存儲單元擦除可以對單個存儲單元擦除FLASH ROM由于源極都并聯(lián)，所以擦除時，由于源極都并聯(lián)，所以擦除時，整片擦除，或分塊擦除。整片擦除，或分塊擦除。（4 4）快閃存儲器（快閃存儲器（FLASH ROM）第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA按按數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)寫寫入入方方式式不不同同分分掩模掩模

19、 ROM 可編程可編程 ROM( (Programmable ROM，簡稱，簡稱 PROM) ) 光可擦除光可擦除 PROM( (Erasable PROM，簡稱，簡稱 EPROM) ) 電可擦除電可擦除 EPROM( (Electrically EPROM，簡稱，簡稱 E2PROM) ) 寫入的數(shù)據(jù)可電擦除，用戶可以寫入的數(shù)據(jù)可電擦除，用戶可以多次改寫存儲的數(shù)據(jù)。使用方便。多次改寫存儲的數(shù)據(jù)。使用方便。 其存儲數(shù)據(jù)在制造時確定，用其存儲數(shù)據(jù)在制造時確定，用戶不能改變。用于批量大的產(chǎn)品。戶不能改變。用于批量大的產(chǎn)品。 其存儲數(shù)據(jù)其存儲數(shù)據(jù)由用戶寫入。但由用戶寫入。但只能寫一次。只能寫一次。 寫

20、入的數(shù)據(jù)可用紫外線擦除，寫入的數(shù)據(jù)可用紫外線擦除，用戶可以多次改寫存儲的數(shù)據(jù)。用戶可以多次改寫存儲的數(shù)據(jù)。 第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 5 5、ROM 的類型及其特點的類型及其特點NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA可編程可編程ROM的發(fā)展已經(jīng)改變了的發(fā)展已經(jīng)改變了ROM最初的含義最初的含義只只讀存儲器。讀存儲器。PROM等都即具有讀功能，又有寫功能。特別等都即具有讀功能，又有寫功能。特別是閃爍存儲器的大容量、可讀寫、非易失性使之廣泛應(yīng)用于是閃爍存儲器的大容量、可讀寫、非易失性使之廣泛應(yīng)用于各種數(shù)碼產(chǎn)品中。各種數(shù)碼

21、產(chǎn)品中。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 思考：思考：ROM的定義為只讀存儲器，那么的定義為只讀存儲器，那么PROM、EPROM、EEPROM、FLASHROM等是否已經(jīng)不再是等是否已經(jīng)不再是ROM了呢？了呢？NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA剛才介紹了剛才介紹了ROM中的存儲距陣，中的存儲距陣，下面將學(xué)習(xí)下面將學(xué)習(xí)ROM中的地址譯碼器。中的地址譯碼器。( (二二) )地址譯碼器地址譯碼器 ( (二二) ) 地址譯碼器地址譯碼器從從 ROM 中讀出哪個字由地址碼決定。地址中讀出哪個字由地址碼決定。地址譯碼器的作用是：根

22、據(jù)輸入地址碼選中相應(yīng)的字譯碼器的作用是：根據(jù)輸入地址碼選中相應(yīng)的字線，使該字內(nèi)容通過位線輸出。線，使該字內(nèi)容通過位線輸出。 例如，某例如，某 ROM 有有 4 位地址碼，則可選擇位地址碼，則可選擇 24 = 16 個字。個字。 設(shè)輸入地址碼為設(shè)輸入地址碼為 1010，則字線，則字線 W10 被選中，該被選中，該 字內(nèi)容通過位線輸出。字內(nèi)容通過位線輸出。存儲矩陣中存儲矩陣中存儲單元的存儲單元的編址方式編址方式單譯碼編址方式單譯碼編址方式雙譯碼編址方式雙譯碼編址方式適用于小適用于小容量存儲器。容量存儲器。適用于大適用于大容量存儲器。容量存儲器。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH

23、 UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA 又稱單譯碼編址方式或單地址尋址方式又稱單譯碼編址方式或單地址尋址方式D1D7地地址址譯譯碼碼器器0, 01, 031,031,10, 11, 1A0A1A431,70, 71, 7W0W1W31D0單地址譯碼方式單地址譯碼方式 32 8 存儲器的結(jié)構(gòu)圖存儲器的結(jié)構(gòu)圖1. 單地址譯碼方式單地址譯碼方式一個一個 n 位地址碼的位地址碼的 ROM 有有 2n 個字，對應(yīng)個字，對應(yīng) 2n 根字線，根字線，選中字線選中字線 Wi 就選中了該字的所有位。就選中了該字的所有位。 32 8 存儲矩陣排成存儲矩陣排成 3

24、2 行行 8 列，每一行對應(yīng)一個字，每一列，每一行對應(yīng)一個字，每一列對應(yīng)列對應(yīng) 32 個字的同一位。個字的同一位。32 個字需要個字需要 5 根地址輸入線。當(dāng)根地址輸入線。當(dāng) A4 A0 給出一個地址信號時，便可選中相應(yīng)字的所有存儲單元。給出一個地址信號時，便可選中相應(yīng)字的所有存儲單元。例如，當(dāng)例如，當(dāng) A4 A0 = 00000 時，選中字線時，選中字線 W0，可將，可將 (0，0) (0，7) 這這 8 個基本存儲單元的內(nèi)容同時讀出。個基本存儲單元的內(nèi)容同時讀出。 基本單元為基本單元為 存儲單元存儲單元第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NO

25、RTH UNIVERSITY OF CHINACHINAA5A7行行地地址址譯譯碼碼器器W0W1W15W31W16W17A0A1A3W255W240W241X0X1X15A4雙地址譯碼方式雙地址譯碼方式 256 字存儲器的結(jié)構(gòu)圖字存儲器的結(jié)構(gòu)圖A2列列地地址址譯譯碼碼器器A6Y1Y15Y0又稱雙譯碼編址方式或雙地址尋址方式又稱雙譯碼編址方式或雙地址尋址方式地址碼分成行地址碼和列地址碼兩組地址碼分成行地址碼和列地址碼兩組2. 雙地址譯碼方式雙地址譯碼方式基本單元基本單元為字單元為字單元例如例如 當(dāng)當(dāng) A7 A0 = 00001111 時，時，X15 和和 Y0 地址線均地址線均 為高電平，字為高

26、電平，字W15 被選中，其存儲內(nèi)容被讀出。被選中，其存儲內(nèi)容被讀出。若采用單地址譯碼方式，則需若采用單地址譯碼方式，則需 256 根內(nèi)部地址線。根內(nèi)部地址線。256 256 字存儲器需要字存儲器需要 8 8 根地址線，分為根地址線，分為 A A7 7 A A4 4 和和 A A3 3 A A0 0 兩組。兩組。A A3 3 A A0 0 送入行地址譯碼器，產(chǎn)生送入行地址譯碼器，產(chǎn)生 16 16 根行地址線根行地址線 ( ( X Xi i ) ) ； A A7 7 A A4 4 送入列地送入列地址譯碼器，產(chǎn)生址譯碼器，產(chǎn)生 16 16 根列地址線根列地址線 ( ( Y Yi i ) ) 。存儲矩

27、陣中的某個字能否被選中，。存儲矩陣中的某個字能否被選中，由行、列地址線共同決定。由行、列地址線共同決定。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA（三）集成（三）集成 ROM ROM 舉例舉例 AT27 C010為美國為美國Atmel公司公司生產(chǎn)的生產(chǎn)的OTP EPROM。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINAA16 A0 為地址碼輸入端為地址碼輸入端。O7 O0 為數(shù)據(jù)線，工作時為數(shù)據(jù)輸

28、出端，為數(shù)據(jù)線，工作時為數(shù)據(jù)輸出端，編程時為寫入數(shù)據(jù)輸入端。編程時為寫入數(shù)據(jù)輸入端。VCC 和和 GND：+5 V 工作電源和地。工作電源和地。VPP 為數(shù)據(jù)寫入時的編程電壓，編程時加為數(shù)據(jù)寫入時的編程電壓，編程時加 +13V 電壓；電壓；在讀工作方式下采用在讀工作方式下采用 +5 V 電源，最短讀電源，最短讀出時間為出時間為45ns。1 1、引腳圖及其功能、引腳圖及其功能 CE 為片選信號：為片選信號：工作時為片選使能端，工作時為片選使能端，低電平有效。低電平有效。CE = 0 時，芯片被選中，時，芯片被選中，處于工作狀態(tài)。處于工作狀態(tài)。OE 為輸出時能信號，低電平有效。為輸出時能信號，低電

29、平有效。OE = 0 時，允許讀出數(shù)據(jù)；時，允許讀出數(shù)據(jù)；OE = 1 時，不能時，不能讀出數(shù)據(jù)。讀出數(shù)據(jù)。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 PGM為編程選通信號。為編程選通信號。NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA2 2、工作模式、工作模式第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 工作模式讀00數(shù)據(jù)輸出輸出無效1高阻等待1高阻快速編程010數(shù)據(jù)輸入編程校驗001數(shù)據(jù)輸出CEOEPGM016 AAPPV07 DDiAiAiAiAPPVPPVNORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF

30、CHINACHINA上節(jié)課內(nèi)容回顧：上節(jié)課內(nèi)容回顧：第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 1、存儲器的發(fā)展、存儲器的發(fā)展2、半導(dǎo)體存儲器的分類、半導(dǎo)體存儲器的分類3、固定、固定ROM的電路結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)4、存儲矩陣的存儲單元、存儲矩陣的存儲單元5、地址譯碼器的譯碼方式、地址譯碼器的譯碼方式NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINAD D3 3D D2 2D D1 1D D0 04 44 4 二極管二極管 ROM ROM 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 地地址址譯譯碼碼器器A A1 1A A0 0地地址址碼碼輸輸入入3103210211010100W

31、AAmWA AmWAAmWA Am 字字 線線 信信 號號位線輸出信號位線輸出信號D D3 3D D2 2D D1 1D D0 04 4 二極管二極管 ROM 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 地地址址譯譯碼碼器器A1A0地地址址碼碼輸輸入入3103210211010100WAAmWA AmWAAmWA Am 字字 線線 信信 號號位線輸出信號位線輸出信號存儲矩陣構(gòu)成或門陣列存儲矩陣構(gòu)成或門陣列圖中圖中 D3 = m3 + m2 +m0 D2 = m2 + m1 D1 = m3 + m0 D0 = m3 + m2 第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 （四）（四） 用用 PROM 實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實現(xiàn)組合邏

32、輯函數(shù)1 1、PROM 能否實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？能否實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？ 地址譯碼器能譯出地址譯碼器能譯出地址碼的全部最小項地址碼的全部最小項NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA結(jié)論：結(jié)論：PROM 可以可以實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 由于由于 PROM 的地址譯碼器能譯出地址碼的全部最的地址譯碼器能譯出地址碼的全部最小項，小項， 而而PROM 的存儲矩陣構(gòu)成了可編程或門陣列，的存儲矩陣構(gòu)成了可編程或門陣列，因此，通過編程可從因此，通過編程可從 PROM 的位線輸出端得到任意標(biāo)的位線輸出

33、端得到任意標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)與 - 或式?；蚴健６薪M合邏輯函數(shù)均可用標(biāo)準(zhǔn)與而所有組合邏輯函數(shù)均可用標(biāo)準(zhǔn)與 - 或式表示，或式表示，故理故理論上可用論上可用 PROM 實現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)。實現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)。 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA2. PROM 結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法AB與與門門和和或或門門的的習(xí)習(xí)慣慣畫畫法法CY&ABCY1ABCY& &ABCY11第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHI

34、NAA1A0地址譯碼器地址譯碼器( (為與陣列為與陣列) )D3D2D1D0W3W2W1W0&A1 A0 = m3A1 A0 = m2A1 A0 = m1A1 A0 = m01存儲矩陣存儲矩陣( (為或陣列為或陣列) )1&A1地址譯碼器地址譯碼器( (為與陣列為與陣列) )W3W2W1W0D3 = m3 + m2 + m0D2= m2 + m1D1 = m3 + m0D0= m3 + m2 & &1& & & &1A0 m3 m2 m1 m011111111存儲矩陣存儲矩陣( (為或陣列為或陣列) )PROM 結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法結(jié)構(gòu)

35、的習(xí)慣畫法第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA3. 怎樣用怎樣用 PROM 實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？ 例例 試用試用 PROM 實現(xiàn)下列邏輯函數(shù)實現(xiàn)下列邏輯函數(shù) BCACABYCBCAY21解：解：( (1 1) ) 將函數(shù)化為標(biāo)準(zhǔn)與將函數(shù)化為標(biāo)準(zhǔn)與 - - 或式或式 )7 , 6 , 5 , 3()6 , 5 , 4 , 1(21mYmY( (2 2) ) 確定存儲單元內(nèi)容確定存儲單元內(nèi)容由函數(shù)由函數(shù) Y1、Y2 的標(biāo)準(zhǔn)與的標(biāo)準(zhǔn)與 - 或式知：或式知： 與與 Y1 相應(yīng)的存

36、儲單元中，字線相應(yīng)的存儲單元中，字線 W1、W4、W5、W6 對應(yīng)的存儲單元應(yīng)為對應(yīng)的存儲單元應(yīng)為 1；對應(yīng)對應(yīng) m m1 1、m m4 4、m m5 5、m m6 6與與 Y2 相應(yīng)的存儲單元中，字線相應(yīng)的存儲單元中，字線 W3、W5、W6、W7 對應(yīng)的存儲單元應(yīng)為對應(yīng)的存儲單元應(yīng)為 1。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA( (3 3) ) 畫出用畫出用 PROM 實現(xiàn)的邏輯圖實現(xiàn)的邏輯圖A1 11B1 1C1 1&1m0m1m2m3m4m5m6m7地地址址譯譯碼碼器器Y1Y

37、2第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA課后作業(yè)題：課后作業(yè)題：第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 1、什么是存儲器的數(shù)據(jù)非易失性？什么是存儲器的數(shù)據(jù)非易失性？2、在存儲器結(jié)構(gòu)中，什么是在存儲器結(jié)構(gòu)中，什么是“字字”？什么是？什么是“字長字長”？如何標(biāo)注存？如何標(biāo)注存儲器的容量？儲器的容量？3、一個存儲容量為、一個存儲容量為256 8位的位的ROM，其地址應(yīng)為多少位？，其地址應(yīng)為多少位？4、用、用ROM實現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼的相互轉(zhuǎn)換，該實現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼的相互轉(zhuǎn)換，該ROM需要多

38、少根需要多少根地址線？多少根數(shù)據(jù)線？其存儲容量為多少？地址線？多少根數(shù)據(jù)線？其存儲容量為多少？NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA主要要求：主要要求： 了解了解 RAM RAM 的類型、結(jié)構(gòu)和工作原理。的類型、結(jié)構(gòu)和工作原理。 7.37.3隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取存儲器了解了解 RAM RAM 和和 ROM ROM 的異同的異同。了解了解 RAM RAM 的擴(kuò)展方法。的擴(kuò)展方法。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、隨機(jī)存取

39、存儲器一、隨機(jī)存取存儲器RAM地地址址譯譯碼碼器器存儲矩陣存儲矩陣讀讀/ 寫控制電路寫控制電路2n m RAM 的結(jié)構(gòu)圖的結(jié)構(gòu)圖 A0A0An-1I/O0I/O1I/Om-1R/WCS（一）（一）RAMRAM的結(jié)構(gòu)、類型和工作原理的結(jié)構(gòu)、類型和工作原理第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINARAM 分類分類靜態(tài)靜態(tài) RAM( (即即 Static RAM，簡稱，簡稱 SRAM) )動態(tài)動態(tài) RAM( (即即 Dynamic RAM，簡稱，簡稱 DRAM) )DRAM 存儲單元結(jié)構(gòu)簡單，集成度

40、高，存儲單元結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，價格便宜，廣泛地用于計算機(jī)中，但速度較價格便宜，廣泛地用于計算機(jī)中，但速度較慢，且需要慢，且需要刷新刷新及讀出放大器等外圍電路。及讀出放大器等外圍電路。 SRAM 存儲單元結(jié)構(gòu)較復(fù)存儲單元結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，集成度較低，但速度快。雜，集成度較低，但速度快。 第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINARAM 與與 ROM 的比較的比較 相相同同處處 都含有地址譯碼器和存儲矩陣都含有地址譯碼器和存儲矩陣 尋址原理相同尋址原理相同 相相異異處處 ROM 的存儲矩陣是或陣列，的

41、存儲矩陣是或陣列，是組合邏輯電路是組合邏輯電路。 掉電后數(shù)據(jù)不會丟失掉電后數(shù)據(jù)不會丟失。 RAM 的存儲矩陣由觸發(fā)器或動態(tài)存儲單元構(gòu)的存儲矩陣由觸發(fā)器或動態(tài)存儲單元構(gòu) 成，成， 是時序邏輯電路是時序邏輯電路。RAM 工作時工作時能讀出，能讀出， 也能寫入也能寫入。讀或?qū)懹勺x。讀或?qū)懹勺x / 寫控制電路進(jìn)行控制。寫控制電路進(jìn)行控制。 RAM 掉電后數(shù)據(jù)將丟失掉電后數(shù)據(jù)將丟失。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA（二）片選及讀寫控制電路（二）片選及讀寫控制電路第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半

42、導(dǎo)體存儲器 OI /：數(shù)據(jù)輸入輸出接口；：數(shù)據(jù)輸入輸出接口；WR/: 讀寫控制端；讀寫控制端；1為讀操作，為讀操作，0為寫操作；為寫操作；CS: 片選端，低電平有效；片選端，低電平有效；NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA（三）集成（三）集成 RAM RAM 舉例舉例 A0 A9 為地址碼輸入端。為地址碼輸入端。4 個個 I/O 腳為雙向數(shù)據(jù)線，用腳為雙向數(shù)據(jù)線，用于讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。于讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。VDD 接接 +5 V。VDDIntel 2114A7A8A9I/OI/OI/OI/OR/WA6A5A4A3A0A1A2CSGND1

43、234567891817161514131211101 K 4 位位 SRAM Intel 2114 引腳圖引腳圖信號與信號與 TTL 電平兼容。電平兼容。CS CS 為片選控制端，低電平有為片選控制端，低電平有效。效。CSCS = 1 = 1 時，讀時，讀/ /寫控制電路寫控制電路處于禁止?fàn)顟B(tài)，不能對芯片進(jìn)行處于禁止?fàn)顟B(tài)，不能對芯片進(jìn)行讀讀/ /寫操作。當(dāng)寫操作。當(dāng) CSCS = 0 = 0 時，允許時，允許芯片讀芯片讀/ /寫操作。寫操作。存儲矩陣有存儲矩陣有 1 K 個字，每個字個字，每個字 4 位。位。1K = 1024 = 210，故需，故需 10 根地址輸入線。根地址輸入線。R/W

44、 為讀為讀/寫控制端。當(dāng)寫控制端。當(dāng) R/W = 1 時，從時，從 I/O 線讀出數(shù)據(jù)；當(dāng)線讀出數(shù)據(jù)；當(dāng) R/W = 0 時，將從時，將從 I/O 線輸入的數(shù)線輸入的數(shù)據(jù)寫入據(jù)寫入RAM。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA二、存儲器容量的擴(kuò)展二、存儲器容量的擴(kuò)展 RAM的位擴(kuò)展接法的位擴(kuò)展接法（一）位擴(kuò)展方式（一）位擴(kuò)展方式 例例 用用10241024* *1 1位的位的RAMRAM接成一個接成一個10241024* *8 8位的位的RAMRAM。1.1.先確定所需要的片數(shù)先確定所需要

45、的片數(shù)2.2.再連線再連線第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA（二）字?jǐn)U展方式（二）字?jǐn)U展方式 例例 256 256* *8 8的的RAMRAM接成接成10241024* *8 8的的RAMRAM。第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 器件編號地址范圍ROM（1）00011100 0000000000 111111110255ROM（2）01101101 0000000001 11111111256511ROM（3）10110110 0000000010 1111111151276

46、7ROM（4）11111011 0000000011 1111111176810230Y1Y2Y3Y9A8A7A6A5A4A3A2A1A0A9A8A1.1.先確定所需要的片數(shù)先確定所需要的片數(shù)2.2.每一片分時工作每一片分時工作, ,因此需要譯碼因此需要譯碼3.3.再連線再連線NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA RAM的字?jǐn)U展接法的字?jǐn)U展接法256256* *8 8的的RAMRAM接成接成10241024* *8 8的的RAMRAM的連接方式的連接方式1.1.需要需要4 4片片2.2.通過通過2 2線四線譯碼器，低電平有效線四線

47、譯碼器，低電平有效第第 7 7 章半導(dǎo)體存儲器章半導(dǎo)體存儲器 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA半導(dǎo)體存儲器是一種能存儲大量數(shù)據(jù)或信號的半導(dǎo)體存儲器是一種能存儲大量數(shù)據(jù)或信號的半導(dǎo)體器件。由于要求存儲的數(shù)據(jù)量往往很大，而器半導(dǎo)體器件。由于要求存儲的數(shù)據(jù)量往往很大，而器件的引腳數(shù)目不可能無限制地增加，因而不可能將每件的引腳數(shù)目不可能無限制地增加，因而不可能將每個存儲單元電路的輸入和輸出端都固定地各接到一個個存儲單元電路的輸入和輸出端都固定地各接到一個引腳上，因此，存儲器的電路形式和第四章、第五章引腳上，因此，存儲器的電路形式和第四章、第五章所講的寄存器不同。所講的寄存器不