數(shù)電第六章半導(dǎo)體存儲器資料PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1數(shù)電第六章半導(dǎo)體存儲器資料數(shù)電第六章半導(dǎo)體存儲器資料第第6 6章章 半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器第1頁/共52頁第2頁/共52頁例如計算機中的自檢程序、初例如計算機中的自檢程序、初始化程序便是固化在始化程序便是固化在 ROM 中的。中的。計算機接通電源后，首先運行它，計算機接通電源后，首先運行它，對計算機硬件系統(tǒng)進行自檢和初始對計算機硬件系統(tǒng)進行自檢和初始化，自檢通過后，裝入操作系統(tǒng)，化，自檢通過后，裝入操作系統(tǒng)，計算機才能正常工作。計算機才能正常工作。二、二、半導(dǎo)體存儲器的類型與特點半導(dǎo)體存儲器的類型與特點 只讀存儲器只讀存儲器( (ROM，即即Read- -Only Memory) )

2、隨機存取存儲器隨機存取存儲器( (RAM，即即Random Access Memory) ) RAM 既能讀出既能讀出信息信息又能又能寫入寫入信息。信息。它用于存放需經(jīng)它用于存放需經(jīng)常改變的信息，常改變的信息，斷電后其數(shù)斷電后其數(shù)據(jù)將丟失據(jù)將丟失。常用于存放臨時。常用于存放臨時性數(shù)據(jù)或中間結(jié)果。性數(shù)據(jù)或中間結(jié)果。例如例如 計算機內(nèi)存就是計算機內(nèi)存就是 RAM 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。信息而不能寫入信息。它用于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。

3、一、一、半導(dǎo)體存儲器的作用半導(dǎo)體存儲器的作用 存放二值數(shù)據(jù)存放二值數(shù)據(jù) 第3頁/共52頁主要要求：主要要求： 了解了解 ROM 的類型和結(jié)構(gòu)，理解其工作原理。的類型和結(jié)構(gòu)，理解其工作原理。 了解集成了解集成 EPROM 的使用的使用。 理解理解字、位、存儲容量字、位、存儲容量等概念。等概念。 第4頁/共52頁按按數(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 ROM 可編程可編程 ROM( (Programmable ROM，簡稱，簡稱 PROM) ) 可擦除可擦除 PROM( (Erasable PROM，簡稱，簡稱 EPROM) ) 電可擦除電可擦除 EPROM( (Electrically

4、 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5頁/共52頁4 4 二極管二極管 ROM 的結(jié)構(gòu)和工作原理動畫演示的結(jié)構(gòu)和工作原理動畫演示 ( (一一) ) 存儲矩陣存儲矩陣 由存儲

5、單元按字由存儲單元按字 ( (Word) )和位和位( (Bit) )構(gòu)成的距陣構(gòu)成的距陣 由存儲距陣、地址譯碼器由存儲距陣、地址譯碼器( (和讀出電路和讀出電路) )組成組成 第6頁/共52頁4 4 存儲矩陣結(jié)構(gòu)示意存儲矩陣結(jié)構(gòu)示意圖圖 W3W2W1W0D3D2D1D0字字線線位線位線字線與位線的交叉字線與位線的交叉點即為點即為存儲單元存儲單元。 每個存儲單元可以每個存儲單元可以存儲存儲 1 位二進制數(shù)。位二進制數(shù)。 交叉處的圓點交叉處的圓點 “ ”表示存儲表示存儲 “1”；交；交叉處無圓點表示存儲叉處無圓點表示存儲 “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，相應(yīng)存儲單

6、元數(shù)據(jù)從位線位線 D3 D0 輸出。輸出。請看演示請看演示 10 1 110 1 1從位線輸出的每組二進制代碼稱為一個字。一個從位線輸出的每組二進制代碼稱為一個字。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 第7頁/共52頁用用“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

7、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 8 的的 ROM，表示它有，表示它有 64 K 個字個字， 字長為字長為 8 位，存儲容量是位，存儲容量是 64 K 8 = 512 K。 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8頁/共52頁3. 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 -

8、 - 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9頁/共52頁( (2) ) PROM 的存儲單元結(jié)構(gòu)的存儲單元結(jié)構(gòu) 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( (或全或全 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 ( (或或 1) ) ,這只要將需儲這只要將需儲 0( (或或 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

9、絲燒斷后不可恢復(fù)，因此 PROM 只能一次編程只能一次編程。 二極管二極管 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第10頁/共52頁( (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。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，以免破壞芯片內(nèi)信息。免破壞

10、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11頁/共52頁舉例第12頁/共52頁地 址數(shù) 據(jù)A1A0D3D2D1D0000101011011100100111110A0An-1W0W(2n-1)D0Dm第13頁/共52頁第14頁/共52頁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從從 ROM 中讀出哪個字由地址碼決定。地址中讀

11、出哪個字由地址碼決定。地址譯碼器的作用是：根據(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15頁/

12、共52頁 又稱單譯碼編址方式或單地址尋址方又稱單譯碼編址方式或單地址尋址方式式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)存儲器的結(jié)構(gòu)圖圖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 32 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) 3

13、2 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16頁/共52頁A5A7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 25

14、6 字存儲器的結(jié)構(gòu)字存儲器的結(jié)構(gòu)圖圖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 字存儲器需要字存儲器需要 8 根地址線，分

15、為根地址線，分為 A7 A4 和和 A3 A0 兩兩組。組。A3 A0 送入行地址譯碼器，產(chǎn)生送入行地址譯碼器，產(chǎn)生 16 根行地址線根行地址線 ( Xi ) ； A7 A4 送入列地址譯碼器，產(chǎn)生送入列地址譯碼器，產(chǎn)生 16 根列地址線根列地址線 ( Yi ) 。存儲矩。存儲矩陣中的某個字能否被選中，由行、列地址線共同決定。陣中的某個字能否被選中，由行、列地址線共同決定。第17頁/共52頁 27 系列系列 EPROM 是最常用的是最常用的 EPROM，型，型號從號從 2716、2732、2764 一直到一直到 27C040。存儲容。存儲容量分別為量分別為 2K 8、4K 8一直到一直到 51

16、2K 8。下面。下面以以 Intel 2716 為例，介紹其功能及使用方法。為例，介紹其功能及使用方法。第18頁/共52頁VCCIntel 2716A8A9VPPOEA10CSD7D6D5D4D3A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND123456789101112242322212019181716151413 A10 A0 為地址碼輸入端。為地址碼輸入端。D7 D0 為數(shù)據(jù)線，工作時為為數(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)數(shù)據(jù)輸出端，編程時為寫入數(shù)據(jù)輸入端。輸入端。VCC 和和 GND：+5 V 工作電工作電源和地。源和地。VPP 為編程高電平輸入端。編程時加為編程高電平

17、輸入端。編程時加 +25 V 電壓，工作時加電壓，工作時加 +5 V 電壓。電壓。 ( (一一) ) 引腳圖及其功能引腳圖及其功能 CS 有兩種功能：有兩種功能： ( (1) )工作時為片選使能端，低電工作時為片選使能端，低電 平有效。平有效。CS = 0 時，芯片被時，芯片被 選中，處于工作狀態(tài)。選中，處于工作狀態(tài)。 ( (2) )編程時為編程脈沖輸入端。編程時為編程脈沖輸入端。OE 為允許數(shù)據(jù)輸出端，低電為允許數(shù)據(jù)輸出端，低電平有效。平有效。OE = 0 時，允許讀出數(shù)時，允許讀出數(shù)據(jù)；據(jù)；OE = 1 時，不能讀出數(shù)據(jù)。時，不能讀出數(shù)據(jù)。存儲容量為存儲容量為 2 K 字字 第19頁/共5

18、2頁 ( (二二) )由由 CS、OE 和和 VPP 的不同狀態(tài)，確定的不同狀態(tài)，確定 2716 的下列的下列 5 種工作方式種工作方式 ( (1) )讀方式：讀方式： 當(dāng)當(dāng) CS = 0、OE = 0，并有地址碼輸入時，并有地址碼輸入時， 從從 D7 D0 讀出讀出該地址單元的數(shù)據(jù)。該地址單元的數(shù)據(jù)。( (2) )維持方式：當(dāng)維持方式：當(dāng) CS = 1 時，數(shù)據(jù)輸出端時，數(shù)據(jù)輸出端 D7 D0 呈高阻呈高阻 隔離態(tài)隔離態(tài)，此時芯片處于維持狀態(tài)，電源電，此時芯片處于維持狀態(tài)，電源電 流下降到維持電流流下降到維持電流 27 mA 以下。以下。 第20頁/共52頁( (3) )編程方式：編程方式：

19、OE = 1，在，在 VPP 加入加入 25 V 編程電壓，在地址編程電壓，在地址 線上輸入單元地址，數(shù)據(jù)線上輸入要寫入的線上輸入單元地址，數(shù)據(jù)線上輸入要寫入的 數(shù)據(jù)后，在數(shù)據(jù)后，在 CS 端送入端送入 50 ms 寬的編程正脈寬的編程正脈 沖沖， 數(shù)據(jù)就被寫入到由地址碼確定的存儲單數(shù)據(jù)就被寫入到由地址碼確定的存儲單 元中。元中。( (4) ) 編程禁止：編程禁止： 在編程方式下，如果在編程方式下，如果 CS 端不送入編程正脈端不送入編程正脈 沖沖，而保持低電平，則芯片不能被編程，此，而保持低電平，則芯片不能被編程，此時為編程禁止方式，數(shù)據(jù)端為高阻隔離態(tài)時為編程禁止方式，數(shù)據(jù)端為高阻隔離態(tài)。(

20、 (5) ) 編程檢驗：編程檢驗： 當(dāng)當(dāng) VPP = +25 V，CS 和和 OE 均為有效電平時，均為有效電平時， 送入地址碼，可以讀出相應(yīng)存儲單元中的送入地址碼，可以讀出相應(yīng)存儲單元中的 數(shù)據(jù)，以便檢驗。數(shù)據(jù)，以便檢驗。第21頁/共52頁 下面將根據(jù)二極管下面將根據(jù)二極管 ROM 的的 結(jié)構(gòu)圖加以說結(jié)構(gòu)圖加以說明明 ( (已編程二極管已編程二極管 PROM 的的 結(jié)構(gòu)與之同理結(jié)構(gòu)與之同理) ) ： 1. 為什么為什么用用 PROM 能實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？能實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？ D3D2D1D044 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310321

21、0211010100WAAmWA AmWAAmWA Am 字字 線線 信信 號號位線輸出信位線輸出信號號D3D2D1D04 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 號號位線輸出信位線輸出信號號 地址譯碼器地址譯碼器能譯出地址碼的全部最小項能譯出地址碼的全部最小項圖中圖中 當(dāng)當(dāng) A1 A0 = 11 時，只有時，只有 W3 =1 ，而，而 W0、W1、W2 = 0， 即譯出最小項即譯出最小項 m3 ； 當(dāng)當(dāng) A1 A0 = 10 時，只有時，只有 W2 =1 ，

22、而，而 W0、W1、W3 = 0， 即譯出最小項即譯出最小項 m2 ； 其余類推。其余類推。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 由于由于 PROM 的地址譯碼器能譯出地址碼的的地址譯碼器能譯出地址碼的全部最小項，全部最小項， 而而PROM 的存儲矩陣構(gòu)成了可編的存儲矩陣構(gòu)成了可編程或門陣列，因此，通過編程可從程或門陣列，因此，通過編程可從 PROM 的位的位線輸出端得到任意標(biāo)準(zhǔn)與線輸出端得到任意標(biāo)準(zhǔn)與 - - 或式。由于所有組或式。由于所有組合邏輯函數(shù)均可用標(biāo)準(zhǔn)與合邏輯

23、函數(shù)均可用標(biāo)準(zhǔn)與 - - 或式表示，故理論或式表示，故理論上可用上可用 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)。 1. 為什么為什么用用 PROM 能實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？能實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？ 五、用五、用 PROM 實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)第22頁/共52頁 為了便于用為了便于用 PROM 實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)，實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)，首先需要理解首先需要理解 PROM 結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法。結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法。2. 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&ABCY1第23頁/共52頁A1A0地址譯碼器地址譯碼

24、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 + m0D3 = m2 + m1D3 = m3 + m0D3 = m3 + m2 &1&1A0 m3 m2 m1 m01111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)的習(xí)慣畫法第24頁/共52頁3. 怎樣用怎樣用 PROM 實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？實現(xiàn)組

25、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) ) 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) ) 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) m1、m4、m5、m6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、

26、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25頁/共52頁( (3) ) 畫出用畫出用 PROM 實現(xiàn)的邏輯圖實現(xiàn)的邏輯圖A11B1C1&1m0m1m2m3m4m5m6m7地地址址譯譯碼碼器器Y1Y2第26頁/共52頁ABCDDCBAYDCBADABCYBCDADBCDCBAYCBABCAYROM4321產(chǎn)生：用),(),(),(),(15214414107676324321mYmYmYmY第27頁/共52頁第28頁/共52頁主要要求：主要要求： 了解了解 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。 了解集成了解集成 RAM 的使用。的使用。 了解了解 RAM 和

27、和 ROM 的異同的異同。 了解了解 RAM 的擴展方法。的擴展方法。 第29頁/共52頁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)的結(jié)構(gòu)圖圖 A0A0An-1I/O0I/O1I/Om-1R/WCS第30頁/共52頁RAM 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，的存儲矩陣是或陣列，是組合邏輯電路是組合邏輯電路。 ROM 工作時工作時只能讀出不能寫入。掉電后數(shù)據(jù)只能讀出不能寫入。掉電后數(shù)據(jù) 不會丟失不會丟失。 RAM 的存儲矩

28、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 / 寫控制電路進行控制。寫控制電路進行控制。 RAM 掉電后數(shù)據(jù)將丟失掉電后數(shù)據(jù)將丟失。第31頁/共52頁RAM 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，廣泛地用于計算機中，但速度較價格便宜，廣泛地用于計算機中，但速度較

29、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。 DRAM 的存儲單元是利用的存儲單元是利用 MOS 管具有極高的輸入電阻，管具有極高的輸入電阻，在柵極電容上可暫存電荷的特點來存儲信息的。由于柵極電容在柵極電容上可暫存電荷的特點來存儲信息的。由于柵極電容存在漏電，因此工作時需要周期性地對存儲數(shù)據(jù)進行刷新。存在漏電，因此工作時需要周期性地對存儲數(shù)據(jù)進行刷新。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32頁/共52頁 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，腳為雙向數(shù)據(jù)線，用于

30、讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。用于讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。VDD 接接 +5 V。R/W 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 線輸入的線輸入的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寫入RAM。VDDIntel 2114A7A8A9I/OI/OI/OI/O R/WA6A5A4A3A0A1A2CSGND1234567891817161514131211101 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 為片選控制端，低電平為片選控制端，低電平有效。有效。CS = 1 時，讀時

31、，讀/寫控制電路寫控制電路處于禁止?fàn)顟B(tài)，不能對芯片進行處于禁止?fàn)顟B(tài)，不能對芯片進行讀讀/寫操作。當(dāng)寫操作。當(dāng) CS = 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。第33頁/共52頁三、三、RAM 的擴展的擴展123456789181716151413121110A2A1A0A3A4A5A6A7A8A9CSGNDVCCD3D2D1D0R / WRAM 2114 管腳圖管腳圖2345678910232221201918171615A0A1D0A3

32、A4A5A6A9A10CSGNDVCCD3D2D1D4RAM 6116 管腳圖管腳圖A2A711112141324A8D5D6D7RDWR第34頁/共52頁1. 擴大擴大 RAM( 如如2114 )的的位數(shù)位數(shù)A9A0R/W CSD1D3D2D0A9A0R/W CSD1D3D2D0. . . . .2114 (1)2114 (2).A0A9D7D6D5D4D1D3D2D0CSR/W控制端當(dāng)然控制端當(dāng)然應(yīng)該連接好應(yīng)該連接好用兩片用兩片2114( 1024 4 )構(gòu)成構(gòu)成 1024 8 只要只要把各片把各片地址線對應(yīng)連接地址線對應(yīng)連接在一起，在一起， 要達到這個目的方法很簡單，要達到這個目的方法很

33、簡單， 而而數(shù)據(jù)線并數(shù)據(jù)線并聯(lián)使用聯(lián)使用即可，示范接線如下圖：即可，示范接線如下圖：第35頁/共52頁2. 增加增加 RAM( 如如 2114 )的的字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)思路：思路： ( 1). 訪問訪問4096個單元個單元，必然有，必然有 12 根地址線；根地址線； ( 2). 訪問訪問 RAM2114，只需只需 10 根地址線，尚余根地址線，尚余 2根地址線根地址線 ； ( 3). 設(shè)法用設(shè)法用剩余的剩余的 2根地址線去控制根地址線去控制4個個2114的的片選端片選端 。 通過用通過用10244 ( 4片片2114 ) 構(gòu)成構(gòu)成40964為例，介紹為例，介紹 解決這類問題的解決這類問題的辦法。辦法。第

34、36頁/共52頁D3D2D1D0CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D32114 (1)2114 (2)2114 (3)2114 (4)R/WY02 4譯譯碼碼器器A11A10Y3A9A0用四片用四片 RAM 2114 構(gòu)成構(gòu)成 4096 4 的存儲容量的存儲容量第37頁/共52頁A11A10選中片序號選中片序號 對應(yīng)的存儲單元對應(yīng)的存儲單元 0 0 1 1 1 0 0 12114(1)2114(2)2114(3)2114(4)0000 10231024 20472048 30713072 4095

35、CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D32114 (1)2114 (2)2114 (3)2114 (4)第38頁/共52頁6.46.4存儲器的擴展存儲器的擴展 當(dāng)使用一片當(dāng)使用一片ROM或或RAM器件不能滿足對存儲容量的需求器件不能滿足對存儲容量的需求時，則需要將若干片時，則需要將若干片ROM或或RAM組合起來，構(gòu)成更大容量的組合起來，構(gòu)成更大容量的存儲器。存儲容量的擴展方式有：位擴展方式、字?jǐn)U展方式存儲器。存儲容量的擴展方式有：位擴展方式、字?jǐn)U展方式及復(fù)合擴展。及復(fù)合擴展。6.4.1 6.4.1

36、位擴展位擴展 通常通常RAM芯片的字長多設(shè)計成芯片的字長多設(shè)計成1位、位、4位、位、8位等，當(dāng)實位等，當(dāng)實際的存儲器系統(tǒng)的字長超過際的存儲器系統(tǒng)的字長超過RAM芯片的字長時，需要對芯片的字長時，需要對RAM實行位擴展。實行位擴展。位擴展可以利用芯片的并聯(lián)方式實現(xiàn)，位擴展可以利用芯片的并聯(lián)方式實現(xiàn)，即將即將RAM的地址線、的地址線、R/W線和片選信線和片選信號線對應(yīng)地并接在一起，而各個片子的號線對應(yīng)地并接在一起，而各個片子的輸入輸入/輸出（輸出（I/O）作為字的各個位線）作為字的各個位線第39頁/共52頁 所需的芯片數(shù)量為（所需的芯片數(shù)量為（10248）/（10244）=2片，地址片，地址總線為

37、總線為10根，數(shù)據(jù)總線為根，數(shù)據(jù)總線為8根。根。 【1 】 把把10244的的RAM擴展為擴展為10248的的 RAM。解：解： 連線圖連線圖 第40頁/共52頁【2 】 把把10241的的RAM芯片擴展成芯片擴展成10248的的RAM。解：解： 所需的芯片數(shù)量為（所需的芯片數(shù)量為（10248）/（10241）= 8片，地址片，地址總線為總線為10根，數(shù)據(jù)總線為根，數(shù)據(jù)總線為8根根 。連線圖連線圖 第41頁/共52頁6.4.2 6.4.2 字?jǐn)U展字?jǐn)U展 若每一片存儲器若每一片存儲器(ROM或或RAM）的數(shù)據(jù)位數(shù)夠而字?jǐn)?shù)不夠）的數(shù)據(jù)位數(shù)夠而字?jǐn)?shù)不夠時，則需要采用字?jǐn)U展方式，以擴大整個存儲器的字?jǐn)?shù)

38、，得到時，則需要采用字?jǐn)U展方式，以擴大整個存儲器的字?jǐn)?shù)，得到字?jǐn)?shù)更多的存儲器，字?jǐn)?shù)更多的存儲器，字?jǐn)?shù)的擴展可以利用外加譯碼器控制芯片字?jǐn)?shù)的擴展可以利用外加譯碼器控制芯片的片選輸入端來實現(xiàn)。的片選輸入端來實現(xiàn)。【例例3】將將1K4的的RAM芯片擴展為芯片擴展為2K4的存儲器系統(tǒng)。的存儲器系統(tǒng)。 所需的芯片數(shù)量為（所需的芯片數(shù)量為（2K4）/（1K4）= 2片，片，地址總線為地址總線為11根，數(shù)據(jù)總線根，數(shù)據(jù)總線為為4根。根。解：解： 連線圖連線圖 第42頁/共52頁第一片的存儲容量為第一片的存儲容量為1K4，地址范圍是地址范圍是A10A9 A8 A7A0十六進制十六進制00 0 00000000

39、000H01 1 111111113FFH第43頁/共52頁第二片的存儲容量為第二片的存儲容量為1K4，地址范圍是地址范圍是A10A9 A8 A7A0十六進制十六進制10 0 00000000400H11 1 111111117FFH第44頁/共52頁【例例4 】 用用2568位的位的RAM接成一個接成一個10248位位解：解： 所需的芯片數(shù)量為（所需的芯片數(shù)量為（1K8）/（2568）= 4片，地址總片，地址總線為線為10根，數(shù)據(jù)總線為根，數(shù)據(jù)總線為8根。根。連線圖連線圖 第45頁/共52頁第46頁/共52頁6.4.3 6.4.3 復(fù)合擴展復(fù)合擴展 如果一片如果一片RAM或或ROM的位數(shù)和字?jǐn)?shù)都不夠，就需要同時采的位數(shù)和字?jǐn)?shù)都不夠，就需要同時采用位擴展和字?jǐn)U展方法，用多片組成一個大的存儲器系統(tǒng)，以用位擴展和字?jǐn)U展方法，用多片組成一個大的存儲器系統(tǒng)，以滿足對存儲容量的要求。滿足對存儲容量的要求?！纠?】 將將1K4的的RAM擴展為擴展為4K8的存儲器系統(tǒng)。的存儲器系統(tǒng)。 所需的芯片數(shù)量為（所需的芯片數(shù)量為（4K8）/（1K4）= 8片，地址片，地址總線為總