存儲(chǔ)器學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器第一頁(yè)，共48頁(yè)。一、存儲(chǔ)器的構(gòu)造特點(diǎn)一、存儲(chǔ)器的構(gòu)造特點(diǎn)1.數(shù)目龐大與管腳有限數(shù)目龐大與管腳有限(yuxin)2.分組技術(shù)分組技術(shù)3.地址譯碼技術(shù)地址譯碼技術(shù)4.共享通道技術(shù)共享通道技術(shù)第1頁(yè)/共47頁(yè)第二頁(yè)，共48頁(yè)。二、存儲(chǔ)器的分類二、存儲(chǔ)器的分類(fn li)從存、取功能上分從存、取功能上分 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器(ROM) 隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM) SRAMDRAM 從制造工藝上分從制造工藝上分 雙極型雙極型MOS型型UVEPROME2PROM快閃存儲(chǔ)器快閃存儲(chǔ)器 （FLASH）掩模掩模ROMPROM EPROM第2頁(yè)/共47頁(yè)第三頁(yè)，共48頁(yè)。三、存儲(chǔ)器的主

2、要技術(shù)指標(biāo)三、存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)1.存儲(chǔ)容量：所存放信息的多少，用存儲(chǔ)容量：所存放信息的多少，用Bit表示表示(biosh)2.存儲(chǔ)時(shí)間：用讀（寫）周期表示存儲(chǔ)時(shí)間：用讀（寫）周期表示(biosh)第3頁(yè)/共47頁(yè)第四頁(yè)，共48頁(yè)。6.2 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM定義：只讀存儲(chǔ)器定義：只讀存儲(chǔ)器ROM（ReadOnly memory）是存儲(chǔ)固定）是存儲(chǔ)固定(gdng)信息的存儲(chǔ)器件，即先把信息和數(shù)據(jù)寫信息的存儲(chǔ)器件，即先把信息和數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器中，在正常工作時(shí)它存儲(chǔ)的入到存儲(chǔ)器中，在正常工作時(shí)它存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是固定數(shù)據(jù)是固定(gdng)不變的，只能讀不變的，只能讀出，不能迅速寫入，故稱為只讀存

3、儲(chǔ)器出，不能迅速寫入，故稱為只讀存儲(chǔ)器。特點(diǎn)特點(diǎn)(tdin)：掉電后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失：掉電后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。第4頁(yè)/共47頁(yè)第五頁(yè)，共48頁(yè)。按使用的器件按使用的器件(qjin)的的類型類型ROM的分類的分類(fn li)二極管二極管ROM 雙極型三極管雙極型三極管ROM MOS管管ROM第5頁(yè)/共47頁(yè)第六頁(yè)，共48頁(yè)。固定固定ROM： 出廠時(shí)已完全固定下來，使用時(shí)無法再更出廠時(shí)已完全固定下來，使用時(shí)無法再更 改，也稱掩模編程改，也稱掩模編程ROM。 PROM： 允許用戶根據(jù)需要允許用戶根據(jù)需要(xyo)寫入，但只能寫一次。寫入，但只能寫一次。EPROM： 允許用戶根據(jù)需要允許用戶根據(jù)

4、需要(xyo)寫入，可以擦除后重新寫入寫入，可以擦除后重新寫入， 但但 操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)。操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)。EEPROM： 允許用戶根據(jù)需要允許用戶根據(jù)需要(xyo)寫入，可以擦除后重新寫入寫入，可以擦除后重新寫入， 操作比較簡(jiǎn)便、快捷。操作比較簡(jiǎn)便、快捷。閃速存儲(chǔ)器：仍是閃速存儲(chǔ)器：仍是ROM，兼有，兼有EPROM、EEPROM、RAM 的特點(diǎn)，既有存儲(chǔ)內(nèi)容非丟失性，又有快速擦的特點(diǎn)，既有存儲(chǔ)內(nèi)容非丟失性，又有快速擦寫和寫和 讀取的特性。讀取的特性。按數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)(shj)的寫入方式分的寫入方式分第6頁(yè)/共47頁(yè)第七頁(yè)，共48頁(yè)。ROM的用途的用途(yngt)1、存儲(chǔ)、存儲(chǔ)(cn ch)各種程序代

5、各種程序代碼；碼；2、實(shí)現(xiàn)、實(shí)現(xiàn)(shxin)多輸入、多輸出邏輯函數(shù)真值多輸入、多輸出邏輯函數(shù)真值表；表；3、代碼的變換、符號(hào)和數(shù)字顯示等有關(guān)數(shù)字、代碼的變換、符號(hào)和數(shù)字顯示等有關(guān)數(shù)字電路及存儲(chǔ)各種函數(shù)等。電路及存儲(chǔ)各種函數(shù)等。第7頁(yè)/共47頁(yè)第八頁(yè)，共48頁(yè)。一、掩模只讀存儲(chǔ)器一、掩模只讀存儲(chǔ)器1、ROM的電路結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu) ROM的電路結(jié)構(gòu)包含存儲(chǔ)矩陣、地址的電路結(jié)構(gòu)包含存儲(chǔ)矩陣、地址(dzh)譯碼譯碼器和輸出緩沖器三個(gè)組成部分器和輸出緩沖器三個(gè)組成部分輸出緩沖器：既有緩沖作用，又可以提供輸出緩沖器：既有緩沖作用，又可以提供(tgng)不同的不同的 輸出結(jié)輸出結(jié) 構(gòu)，如三態(tài)輸出、構(gòu)，如三態(tài)

6、輸出、OC輸出等。輸出等。第8頁(yè)/共47頁(yè)第九頁(yè)，共48頁(yè)。2、ROM電路電路(dinl)的工作的工作原理原理與邏輯(lu j)陣列或邏輯(lu j)陣列字線字線位線位線第9頁(yè)/共47頁(yè)第十頁(yè)，共48頁(yè)。地 址數(shù) 據(jù)A1A0D3D2D1D0000101011011100100111110第10頁(yè)/共47頁(yè)第十一頁(yè)，共48頁(yè)。二、二、可編程只讀存儲(chǔ)器可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)(PROM) PROM在出廠時(shí)，制在出廠時(shí)，制作的是一個(gè)完整作的是一個(gè)完整(wnzhng)的二極管的二極管或三極管存儲(chǔ)單元矩或三極管存儲(chǔ)單元矩陣，相當(dāng)于所有的存陣，相當(dāng)于所有的存儲(chǔ)單元全部存入儲(chǔ)單元全部存入1。在每個(gè)單元的

7、三極管在每個(gè)單元的三極管發(fā)射極上都接有快速發(fā)射極上都接有快速熔絲，它是用低熔點(diǎn)熔絲，它是用低熔點(diǎn)的合金或很細(xì)的多晶的合金或很細(xì)的多晶硅導(dǎo)線制成的。硅導(dǎo)線制成的。第11頁(yè)/共47頁(yè)第十二頁(yè)，共48頁(yè)。第12頁(yè)/共47頁(yè)第十三頁(yè)，共48頁(yè)。第13頁(yè)/共47頁(yè)第十四頁(yè)，共48頁(yè)。三、可擦除的可編三、可擦除的可編ROM(EPROM) 在研制在研制(ynzh)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的過程中，用戶常常希望能夠按照一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的過程中，用戶常常希望能夠按照自己的需要對(duì)自己的需要對(duì)ROM 進(jìn)行編程，這樣的進(jìn)行編程，這樣的ROM叫做可編程叫做可編程PROM或或EPROM。 第14頁(yè)/共47頁(yè)第十五頁(yè)，共48頁(yè)。采用浮柵型

8、采用浮柵型MOS器件作為器件作為(zuwi)存儲(chǔ)單元的一個(gè)元件，需存儲(chǔ)單元的一個(gè)元件，需紫外線照射才能擦除，大概需要紫外線照射才能擦除，大概需要1030分鐘，可擦除上萬分鐘，可擦除上萬次。次。第15頁(yè)/共47頁(yè)第十六頁(yè)，共48頁(yè)。2 2PROMPROM同樣采用浮柵工藝同樣采用浮柵工藝(gngy)，但可利用一定寬度電脈沖擦除。，但可利用一定寬度電脈沖擦除。第16頁(yè)/共47頁(yè)第十七頁(yè)，共48頁(yè)。3、快閃存儲(chǔ)器、快閃存儲(chǔ)器快閃存儲(chǔ)器既吸收了快閃存儲(chǔ)器既吸收了EPROM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(jindn)、編程可靠的優(yōu)點(diǎn)，又保留了、編程可靠的優(yōu)點(diǎn)，又保留了E2PROM用隧道效應(yīng)檫除的快捷特性，而且集用隧道效

9、應(yīng)檫除的快捷特性，而且集成度可以做得很高。成度可以做得很高。第17頁(yè)/共47頁(yè)第十八頁(yè)，共48頁(yè)?？勺x可寫 讀寫方便 所存儲(chǔ)(cn ch)信息會(huì)因斷電而丟失用途用途(yngt)特點(diǎn)特點(diǎn)(tdin)常用來放一些采樣值、運(yùn)算的中間 結(jié)果，數(shù)據(jù)暫存、緩沖和標(biāo)志位等。6.3 隨機(jī)存取器隨機(jī)存取器第18頁(yè)/共47頁(yè)第十九頁(yè)，共48頁(yè)。一、一、 靜態(tài)隨機(jī)靜態(tài)隨機(jī)(su j)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(SRAM)1、SRAM的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理 SRAM電路通常由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和讀寫控制電路通常由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和讀寫控制電路三部分組成。電路三部分組成。第19頁(yè)/共47頁(yè)第二十頁(yè)，共48頁(yè)。（1）存

10、儲(chǔ)矩陣）存儲(chǔ)矩陣 每個(gè)存儲(chǔ)單元能存放一位二值信息每個(gè)存儲(chǔ)單元能存放一位二值信息(xnx)。存儲(chǔ)器的容量是指。存儲(chǔ)器的容量是指 存儲(chǔ)單元的數(shù)目。存儲(chǔ)單元的數(shù)目。存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量(cn ch rn lin)=存儲(chǔ)單元的數(shù)目存儲(chǔ)單元的數(shù)目=行數(shù)行數(shù)*列數(shù)列數(shù) =字線數(shù)字線數(shù)*位線數(shù)位線數(shù)（2）地址譯碼）地址譯碼 一個(gè)一個(gè)RAM由若干字和位組成。通常信息的讀出和寫入是以由若干字和位組成。通常信息的讀出和寫入是以字為單位字為單位(dnwi)進(jìn)行的。為了區(qū)分不同的字，將存放同進(jìn)行的。為了區(qū)分不同的字，將存放同一個(gè)字的各個(gè)存儲(chǔ)單元編為一組，并賦予一個(gè)號(hào)碼，稱為地一個(gè)字的各個(gè)存儲(chǔ)單元編為一組，并賦予一個(gè)號(hào)碼，

11、稱為地址。址。第20頁(yè)/共47頁(yè)第二十一頁(yè)，共48頁(yè)。 地址的選擇是借助于地址譯碼器實(shí)現(xiàn)的。容量小的可以只用一個(gè)(y )譯碼器，容量大的通常采用雙譯碼結(jié)構(gòu)，即將輸入地址分為兩部分，分別由行譯碼器和列譯碼器進(jìn)行譯碼。行列譯碼器的輸出即為存儲(chǔ)矩陣的字線和位線，由它們共同確定欲選擇的存儲(chǔ)單元。第21頁(yè)/共47頁(yè)第二十二頁(yè)，共48頁(yè)。X1例如：例如：1024*1的存儲(chǔ)器，可以的存儲(chǔ)器，可以(ky)排列成排列成32*32的矩陣。的矩陣。 A5 A6 A7 A8 A9A0A1A2A3A4行 譯 碼 器列 譯 碼 器（ 0，0）（ 0，1）（ 0，2）（0，30）（ 0，31 ）（ 1，0）（ 1，1）（

12、1，2）（1，30）（ 1，31）（ 2，0）（ 2，1）（ 2，2）（2，30）（ 2，31 ）（30，0）（30，1）（30，2）（30，30）（30，31 ）X0X30X2X31（31，0）（31，1）（3，2）（31，30）（31，31 ）Y0Y31Y1Y2Y30第22頁(yè)/共47頁(yè)第二十三頁(yè)，共48頁(yè)。X1例如：例如：1024*2的存儲(chǔ)器，可以的存儲(chǔ)器，可以(ky)排列成排列成32*64的矩陣。的矩陣。 A5 A6 A7 A8 A9 A0A1A2A3A4行 譯 碼 器列 譯 碼 器（ 0，0）（ 0，1）（ 0，2）（ 0，3）（ 0，63）（ 0，64 ） （ 1，0）（ 1，1）（

13、 1，2）（ 1，3）（ 1，63）（ 1，64）（ 2，0）（ 2，1）（ 2，2）（ 2，3）（ 2，63）（ 2，64 ）（30，0）（30，1）（30，2）（30，3）（30，63）（30，64）X0X30X2X31（31，0）（31，1）（ 3，2）（31，3）（31，63）（31，64 ）Y0Y1Y2Y30Y31第23頁(yè)/共47頁(yè)第二十四頁(yè)，共48頁(yè)。第24頁(yè)/共47頁(yè)第二十五頁(yè)，共48頁(yè)。（六管（六管NMOS靜態(tài)靜態(tài)(jngti)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元）2、SRAM的靜態(tài)的靜態(tài)(jngti)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元靜態(tài)靜態(tài)(jngti)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元=觸發(fā)器觸發(fā)器+控制電路控制電路第25頁(yè)/

14、共47頁(yè)第二十六頁(yè)，共48頁(yè)。nc、0/, 0WRCS1/, 0WRCS1CS第26頁(yè)/共47頁(yè)第二十七頁(yè)，共48頁(yè)。二、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器二、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)1、DRAM的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的特點(diǎn)1）利用）利用MOS管柵極電容的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)來組成動(dòng)態(tài)存管柵極電容的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)來組成動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。儲(chǔ)器。 2）柵極電容的容量）柵極電容的容量(rngling)很小很小(通常僅為幾皮法通常僅為幾皮法)，漏電流又不可能絕對(duì)等于零，所以電荷保存的時(shí)間有限漏電流又不可能絕對(duì)等于零，所以電荷保存的時(shí)間有限3）為了及時(shí)補(bǔ)充漏掉的電荷以避免存儲(chǔ)的信號(hào)丟失，）為了及時(shí)補(bǔ)充漏掉的電荷以避免存儲(chǔ)的信

15、號(hào)丟失，必須定時(shí)地給柵極電容補(bǔ)充電荷必須定時(shí)地給柵極電容補(bǔ)充電荷-刷新或再生。刷新或再生。第27頁(yè)/共47頁(yè)第二十八頁(yè)，共48頁(yè)。1）讀操作程序）讀操作程序A. 先加預(yù)充電脈沖先加預(yù)充電脈沖(michng)，使，使C0、C0充電充電至高電平至高電平B.使使X、Y同時(shí)為高電平同時(shí)為高電平2）寫操作程序：使）寫操作程序：使X、Y同時(shí)為高電平即可寫入。同時(shí)為高電平即可寫入。三三管管MOS動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)(dngti)存存儲(chǔ)儲(chǔ)單單元元第28頁(yè)/共47頁(yè)第二十九頁(yè)，共48頁(yè)。2、DRAM整體整體(zhngt)結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖第29頁(yè)/共47頁(yè)第三十頁(yè)，共48頁(yè)。 實(shí)用實(shí)用(shyng)存儲(chǔ)器芯片存儲(chǔ)器芯片1、E

16、PROM2716第30頁(yè)/共47頁(yè)第三十一頁(yè)，共48頁(yè)。第31頁(yè)/共47頁(yè)第三十二頁(yè)，共48頁(yè)。工作方式VPP輸出D讀出00+5V數(shù)據(jù)輸出維持1+5V高阻浮置編程1+25V數(shù)據(jù)寫入編程禁止01+25V高阻浮置編程校驗(yàn)00+25V數(shù)據(jù)輸出PGM/CEPGMCE/OE第32頁(yè)/共47頁(yè)第三十三頁(yè)，共48頁(yè)。2、EEPROM2864第33頁(yè)/共47頁(yè)第三十四頁(yè)，共48頁(yè)。3、SRAM6116第34頁(yè)/共47頁(yè)第三十五頁(yè)，共48頁(yè)。性。1, 0, 0OEWECS0, 1, 0OEWECS1CS第35頁(yè)/共47頁(yè)第三十六頁(yè)，共48頁(yè)。一、思路一、思路1、存儲(chǔ)器的譯碼器輸出包含了輸入、存儲(chǔ)器的譯碼器輸出包

17、含了輸入地址變量全部的最小項(xiàng)地址變量全部的最小項(xiàng);2、存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸出又都是若干個(gè)最、存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸出又都是若干個(gè)最小項(xiàng)之和小項(xiàng)之和;3、而任何、而任何(rnh)的組合邏輯函數(shù)可的組合邏輯函數(shù)可用輸入邏輯變量的最小項(xiàng)之和表示。用輸入邏輯變量的最小項(xiàng)之和表示。第36頁(yè)/共47頁(yè)第三十七頁(yè)，共48頁(yè)。二、推論二、推論 n位輸入地址、位輸入地址、m位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)(shj)輸出的存儲(chǔ)器可以設(shè)計(jì)一組輸出的存儲(chǔ)器可以設(shè)計(jì)一組(最多為最多為m個(gè)個(gè))任何形式的任何形式的n輸入邏輯變量組合邏輸入邏輯變量組合邏輯函數(shù)輯函數(shù)三、方法三、方法只要根據(jù)只要根據(jù)(gnj)函數(shù)的形式向存函數(shù)的形式向存儲(chǔ)器寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可。儲(chǔ)器

18、寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可。第37頁(yè)/共47頁(yè)第三十八頁(yè)，共48頁(yè)。四、步驟四、步驟1、根據(jù)輸入變量數(shù)和輸出端個(gè)數(shù)確、根據(jù)輸入變量數(shù)和輸出端個(gè)數(shù)確定存儲(chǔ)器的類型；定存儲(chǔ)器的類型； 2、將函數(shù)化為最小項(xiàng)之和的形式（、將函數(shù)化為最小項(xiàng)之和的形式（列出函數(shù)的真值表）；列出函數(shù)的真值表）；3、列出函數(shù)的數(shù)據(jù)表；、列出函數(shù)的數(shù)據(jù)表；4、畫出相應(yīng)、畫出相應(yīng)(xingyng)的電路的結(jié)的電路的結(jié)點(diǎn)圖（編程寫入數(shù)據(jù)）。點(diǎn)圖（編程寫入數(shù)據(jù)）。 第38頁(yè)/共47頁(yè)第三十九頁(yè)，共48頁(yè)。1、作函數(shù)運(yùn)算表電路（、作函數(shù)運(yùn)算表電路（Y=X2）2、實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)、實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)3、用、用ROM設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)8段字符顯示段字

19、符顯示(xinsh)的譯碼的譯碼器器4、數(shù)字波形發(fā)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)字波形發(fā)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器舉例舉例(j l)第39頁(yè)/共47頁(yè)第四十頁(yè)，共48頁(yè)。xY2解：(1)分析要求、設(shè)定變量x的取值范圍(fnwi)為015的正整數(shù)，用B=B3B2B1B0表示；Y的最大位是225，用Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。 (2)列真值表、函數(shù)運(yùn)算表第40頁(yè)/共47頁(yè)第四十一頁(yè)，共48頁(yè)。mmmmYmmmmmmYmmmmmmYmmmmmmYmmmmYmmmmYYmmmmmmmmY15141312715141110986151311107651211975441311533141062211513119753100第41頁(yè)/共47頁(yè)第四十二頁(yè)，共48頁(yè)。第