《電子與電工技術(shù)》課件第16章

16.1概述

16.2只讀存儲器(ROM)16.3隨機存取存儲器(RAM)小結(jié)

習題

第16章半導體存儲器簡介

1．存儲器

存儲器是計算機用來存儲信息的部件。按存取速度和用途可把存儲器分為兩大類：內(nèi)存儲器和外存儲器。

2．半導體存儲器的主要技術(shù)指標

由于計算機處理的數(shù)據(jù)量越來越大，運算速度越來越快，這就要求存儲器具有更大的容量和更快的存取速度。6.1概述

1．掩膜式ROM

1)掩膜式ROM的結(jié)構(gòu)

對于掩膜式ROM，用戶不可對其編程，其內(nèi)容已由廠家設(shè)定好，不能更改。ROM由地址譯碼器、存儲矩陣和讀出電路組成，如圖16－1所示。地址譯碼器的作用是根據(jù)輸入的地址代碼A0~An-1，從N(N=2n)條字線中選擇一條字線，以確定與地址代碼相對應(yīng)的字單元的位置。至于選擇哪一條字線，則決定于輸入的是哪一個地址代碼。16.2只讀存儲器(ROM)圖16－1ROM的電路結(jié)構(gòu)框圖

2)ROM的工作原理

圖16－2所示是一個由二極管構(gòu)成的容量為4×4的ROM。

地址譯碼器部分是由二極管(也可用三極管或場效應(yīng)管)構(gòu)成的與門陣列，稱為與陣列，每條字線上的各二極管構(gòu)成一個與門。

根據(jù)圖16－2的二極管存儲矩陣，可列出全部地址所對

應(yīng)存儲單元內(nèi)容的真值表，如表16－1所示。圖16－2二極管ROM電路

表16－1二極管存儲器矩陣的真值表為簡化電路圖，圖16－2所示的ROM可以畫成如圖16－3所示的陣列圖。在陣列圖中，每個交叉點表示一個存儲單元。有二極管的存儲單元用一黑點表示，意味著存儲的數(shù)據(jù)是1；沒有二極管的存儲單元不用黑點表示，意味著存儲的數(shù)據(jù)是0。圖16－3ROM的陣列圖

2．可擦除的PROM

對于可擦除的PROM(ErasablePROM，EPROM)，其內(nèi)容可用紫外線擦除，用戶可對其進行多次編程。EPROM的寫入需要專門的設(shè)備，而數(shù)據(jù)的擦除則需要把ROM上的保護標簽取下，把內(nèi)部芯片暴露在紫外光的照射下一段時間。實際上這種ROM稱為Programmable相當勉強，因為寫入電路是專用的，通常不會集成在計算設(shè)備之中，所以它通常做成不常更新，而且是插拔方式的。當需要更新的時候，才將其取下來放入專用的寫入設(shè)備進行改寫。

3．電擦除的PROM

電擦除的PROM(ElectricallyErasablePROM，EEPROM或E2PROM)能以字節(jié)為單位擦除和改寫。與EPROM不同，E2PROM的擦寫可以用電路而不是紫外線來完成。擦寫的

電壓比讀入電壓要高，通常在20V以上，擦寫速度也較EPROM快，在毫秒量級。E2PROM一度使用很多，不過目前被一種改進的ROM——FlashROM代替了。

4．快閃存儲器(FlashMemory)

這是目前最常見的可擦寫ROM了，廣泛用于主板和顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等擴展卡的BIOS存儲上。不過它的成本也是較高的，所以在很多低端設(shè)備中，仍有廠商使用MaskROM來降低成本，提高價格競爭力。

5．典型集成EPROM

集成電路中有多種類型的ROM。對于2716(2K×8位)、2732(32K×8位)、2764(8K×8位)、……、27512(64K×8位)等EPROM集成芯片，除存儲容量和編程電壓等參數(shù)不同外，其它參數(shù)基本相同。

常用EPROM芯片的主要技術(shù)特性如表16－2所示。表16－2常用EPROM芯片的主要技術(shù)特性圖16－42764引腳圖示意圖

2764是一個28腳雙列直插封裝的紫外線可擦除可編程ROM集成電路。2764共有213個字，存儲容量為8K×8位。其引腳圖如圖16－4所示。

2764有5種操作方式，如表16－3所示。表16－3EPROM2764的操作方式隨機存取存儲器簡稱RAM，也叫做讀/寫存儲器，它既能方便地讀出所存數(shù)據(jù)，又能隨時寫入新的數(shù)據(jù)。RAM的缺點是數(shù)據(jù)的易失性，即一旦掉電，所存的數(shù)據(jù)全部丟失。

1．RAM的基本結(jié)構(gòu)

RAM一般由存儲矩陣、地址譯碼器、片選控制和讀/寫控制電路等組成，如圖16－5所示。存儲器有三類信號線，即數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。16.3隨機存取存儲器(RAM)圖16－5RAM的結(jié)構(gòu)示意圖

1)存儲矩陣

一個存儲器內(nèi)有許多存儲單元，一般按矩陣形式排列，排成n行和m列，存儲器以字為單位組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)，一個字含有若干個存儲單元，一個字所含位數(shù)稱為字長。

2)地址譯碼

通常存儲器以字為單位進行數(shù)據(jù)的讀寫操作，每次讀出或?qū)懭胍粋€字，將存放同一個字的存儲單元編成一組，并賦予一個號碼，稱為地址。圖16－6256×4存儲矩陣

3)輸入/輸出控制

RAM中的輸入/輸出控制電路除了對存儲器實現(xiàn)讀或?qū)懖僮鞯目刂仆?，為了便于控制，還需要一些其他控制信號。圖16－7給出了一個簡單輸入/輸出控制電路，它不僅有讀/寫控制信號R/，還有片選控制信號CS。圖16－7輸入/輸出控制電路

2．RAM的分類

根據(jù)制造工藝的不同，隨機讀寫存儲器RAM主要有雙極型和MOS型兩類。

3．典型RAM芯片介紹

6116是一種典型SRAM存儲器芯片。6116芯片的存儲容量為2K×8位，片內(nèi)有16384(即16K)個存儲單元，排列成128×128的矩陣，構(gòu)成2K個字，字長8位，可構(gòu)成2KB的內(nèi)存。該芯片有11條地址線，分成7條行地址線A4～A0，4條列地址線A0～A3，一個11位地址碼選中一個8位存儲字，需有8條數(shù)據(jù)線D0～D7與同一地址的8位存儲單元相連，由這8條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)的讀出與寫入。

1)6116引腳圖

圖16－8所示是2K×8位靜態(tài)CMOSRAM6116的引腳排列圖。6116的24個引腳中除11條地址線(A0～A10)、8條數(shù)據(jù)線(D0～D7)、l條電源線VCC和1條接地線GND外，還有3條

控制線——片選信號、寫允許信號和輸出允許信號。圖16－8SRAM6116引腳排列圖

2)芯片工作方式與控制信號之間的關(guān)系

表16－4所列是6116的工作方式與控制信號之間的關(guān)系，讀出和寫入線是分開的，而且寫入優(yōu)先。表16－4靜態(tài)RAM6116的工作方式與控制信號之間的關(guān)系

(1)半導體存儲器是現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)特別是計算機系統(tǒng)中的重要組成部件，它可分為RAM和ROM兩大類。

(2)ROM是一種非易失性的存儲器，它存儲的是固定數(shù)據(jù)，一般只能被讀出。根據(jù)數(shù)據(jù)寫入方式的不同，ROM又可分成固定ROM和可編程ROM。后者又可細分為PROM、

EPROM、E2PROM和快閃存儲器等，特別是E2ROM和快閃存儲器可以進行電擦寫，已兼有了RAM的特性。小結(jié)

(3)RAM是一種時序邏輯電路，具有記憶功能。其存儲的數(shù)據(jù)隨電源斷電而消失，因此是一種易失性的讀寫存儲器。它包含有SRAM和DRAM兩種類型，前者用觸發(fā)器記憶數(shù)據(jù)，后者靠MOS管柵極電容存儲數(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。16－1填空題：

(1)存儲器的

和

是反映系統(tǒng)性能的兩個重要指標。

(2)ROM的種類很多，但按存儲內(nèi)容的寫入方式，可分為

。

(3)對于只讀存儲器ROM，當電源斷掉后又接通，存儲器中的內(nèi)容

。

(4)一個容量為1K×8的存儲器有

個存儲單元。習題

16－2半導體存儲器通?？?/p>