27半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器主講：陸學(xué)斌數(shù)字電子技術(shù)目

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1.

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2.只讀存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器就是數(shù)字系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的器件。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有容量大、體積小、功耗低、存取速度快、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。存儲(chǔ)器的容量等于字長乘以字?jǐn)?shù)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器按照內(nèi)部信息的存取方式不同分為兩大類：1、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）：用于存放一些臨時(shí)性的數(shù)據(jù)或中間結(jié)果，需要經(jīng)常改變存儲(chǔ)內(nèi)容。2、只讀存儲(chǔ)器（ROM）：用于存放永久性的、不變的數(shù)據(jù)。例如計(jì)算機(jī)的內(nèi)存（條）就是RAM，主板上的BIOS就是ROM。1.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器又叫隨機(jī)讀/寫存儲(chǔ)器，RandomAccessMemory簡稱RAM，指的是可以從任意選定的單元讀出數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入任意選定的存儲(chǔ)單元。優(yōu)點(diǎn)是讀寫方便，使用靈活，缺點(diǎn)是一旦掉電會(huì)丟失信息。RAM又分為：靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（StaticRandomAccessMemory，SRAM）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DynamicRandomAccessMemory，DRAM）。SRAM使用觸發(fā)器記憶數(shù)據(jù)，DRAM依靠MOS管柵極電容存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。因此在不停電的情況下，SRAM的數(shù)據(jù)可以長久保持，而DRAM則必須定期刷新。1.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM的基本結(jié)構(gòu)包括存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器、讀寫控制器、輸入/輸出控制、片選控制等幾部分。1.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器1024個(gè)字的存儲(chǔ)矩陣結(jié)構(gòu)圖，這是一個(gè)32×32的矩陣。地址輸入線有10根，A9~A0，其中A4~A0為行輸入，A9~A5為列輸入，行譯碼器輸出32條行地址線用X31~X0表示，列譯碼器輸出32條列地址線用Y31~Y0表示。這樣每一個(gè)存儲(chǔ)單元都有了一個(gè)固定的編號，稱為地址。1.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器若輸入地址碼A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000000，則行選線X0＝1、列選線Y0＝1，選中第X0行第Y0列的那個(gè)存儲(chǔ)單元，即圖7.2中單元[00]；若輸入地址碼A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000111111，則行選線X31＝1、列選線Y1＝1，選中第X31行第Y1列的那個(gè)存儲(chǔ)單元，即圖7.2中單元[311]。1.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器1.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器以讀或?qū)懭霝槔f明六管NMOS靜態(tài)存儲(chǔ)單元的工作原理。

例如對單元[XjYj]讀或?qū)懭?，令Xj=1，Yj=1，數(shù)據(jù)線D=1，D'=0。則T5~T8全部導(dǎo)通，T6的源極和漏極均為0，T5的源極和漏極均為1。這就是數(shù)據(jù)讀或?qū)懭脒^程，若令Xj=0，Yj=0，則此單元沒有被選中，T5的左側(cè)端點(diǎn)的高電平使得T3導(dǎo)通，進(jìn)而使得T6右側(cè)端點(diǎn)的低電平保持；同時(shí)，T6右側(cè)端點(diǎn)的低電平使得T1截止，但由于T2導(dǎo)通，使得T5左側(cè)端點(diǎn)的高電平保持，這就是存儲(chǔ)單位的存儲(chǔ)過程。1.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器為了增加存儲(chǔ)容量，可以進(jìn)行位擴(kuò)展和字?jǐn)U展。例如利用8個(gè)1024×1的RAM構(gòu)成1024×8的RAM系統(tǒng)。1024×8的RAM系統(tǒng)1.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器還可以進(jìn)一步擴(kuò)展，例如利用8個(gè)1024×8的RAM系統(tǒng)構(gòu)成8K×8的RAM系統(tǒng)（1K=1024）8K×8的RAM系統(tǒng)2.只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（ROM）的內(nèi)容只能讀出不能寫入。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)因掉電而消失，即具有非易失性。按照數(shù)據(jù)寫入方式特點(diǎn)不同，ROM可分為以下幾種：（1）固定ROM。廠家把數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器中，用戶無法進(jìn)行任何修改。（2）一次性可編程ROM（PROM）。出廠時(shí)，存儲(chǔ)內(nèi)容全為1（或全為0），用戶可根據(jù)自己的需要編程設(shè)定存儲(chǔ)內(nèi)容，但只能編程一次。（3）光可擦除可編程ROM（EPROM）。EPROM是采用浮柵技術(shù)生產(chǎn)的可編程存儲(chǔ)器。其內(nèi)容可通過紫外線照射而被擦除，可多次編程。2.只讀存儲(chǔ)器（4）電可擦除可編程ROM（E2PROM）。E2PROM是采用浮柵技術(shù)生產(chǎn)的可編程ROM，但是構(gòu)成其存儲(chǔ)單元的是隧道MOS管，具有可用電擦除特性，并且擦除的速度非常快（一般為毫秒數(shù)量級）。E2PROM的電擦除過程就是改寫過程，具有ROM的非易失性，又具備類似RAM的功能，可以隨時(shí)改寫，可重復(fù)擦寫達(dá)到上萬次以上。（5）快閃存儲(chǔ)器（FlashMemory）。FlashMemory也是采用浮柵型MOS管，存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的擦除和寫入是分開進(jìn)行的，數(shù)據(jù)寫入方式與EPROM相同，一般一只芯片可以擦除/寫入百萬次以上。2.只讀存儲(chǔ)器ROM的基本結(jié)構(gòu)2.只讀存儲(chǔ)器二極管固定ROM2.只讀存儲(chǔ)器二極管固定ROM由二極管與門陣列和二極管或門陣列構(gòu)成。與門陣列組成譯碼器，或門陣列構(gòu)成編碼器字線：W0=A1'A0'，W1=A1'A0，W2=A1A0'，W3=A1A0；位線：D0=W0+W2，D1=W1+W2+W3，D2=W0+W2+W3，D3=W1+W3。地址存儲(chǔ)數(shù)據(jù)0001010110101001111