數(shù)字電路 半導(dǎo)體存儲器PPT課件

1、第7章 半導(dǎo)體存儲器7.1 概述概述7.2 只讀存儲器只讀存儲器( ROM )7.3 隨機(jī)存儲器隨機(jī)存儲器( RAM )7.4 存儲容量的擴(kuò)展存儲容量的擴(kuò)展7.5 用存儲器實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路用存儲器實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路第1頁/共31頁7.1 概述半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器1、功能、功能2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)利用利用地址碼地址碼分配輸入輸出。分配輸入輸出。寄存器寄存器 一種能存儲一種能存儲大量大量二值信息二值信息（二值數(shù)據(jù)）的半導(dǎo)體器件；（二值數(shù)據(jù)）的半導(dǎo)體器件；輸入輸出輸入輸出直接引出直接引出；半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器第2頁/共31頁3、分類按半導(dǎo)體器件雙極型雙極型MOS型型工作速度快，在微機(jī)中作工作速度快，

2、在微機(jī)中作高速緩存高速緩存功耗小，因而集成度高；用于大容量功耗小，因而集成度高；用于大容量存儲，如微機(jī)中的存儲，如微機(jī)中的內(nèi)存條內(nèi)存條。第3頁/共31頁3、分類按存取方式只讀存儲器只讀存儲器ROMRead Only Memory隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取存儲器RAMRandom Access Memory信息可長期保存，信息可長期保存，斷電也不丟失斷電也不丟失隨寫隨讀，隨寫隨讀，斷電后信息就丟失斷電后信息就丟失。EPROMROMPROMprogrammableErasableDRAMSRAMstaticdynamic第4頁/共31頁7.2 只讀存儲器( ROM ) 7.2.1 掩模只讀存儲器ROM

3、 7.2.2 可編程只讀存儲器PROM 7.2.3 可擦除的PROMEPROM第5頁/共31頁7.2.1 掩模只讀存儲器ROM1、電路結(jié)構(gòu)MOS 、二極管、二極管、三極管三極管地址譯成控地址譯成控制信號制信號提高負(fù)載能力提高負(fù)載能力三態(tài)控制，總線結(jié)構(gòu)三態(tài)控制，總線結(jié)構(gòu)第6頁/共31頁2、簡單的二極管ROM電路第7頁/共31頁2、簡單的二極管ROM電路存儲矩存儲矩陣陣(4個(gè)個(gè)或門或門)地 址 譯 碼地 址 譯 碼器器(4個(gè)與個(gè)與門門)緩 沖緩 沖輸出輸出位線位線字字線線地址地址線線第8頁/共31頁3、數(shù)據(jù)表110101111000001100001111地地 址址A1A0D3D2D1D0內(nèi)內(nèi) 容

4、容4、容量表示、容量表示字線字線位線位線存 儲存 儲單元單元第9頁/共31頁4、MOS構(gòu)成ROM電路0011100101111100第10頁/共31頁7.2.2 可編程只讀存儲器PROM1、思想：出廠時(shí)存儲數(shù)據(jù)全部為1，用戶根據(jù)需要自行寫入0，但一旦寫入就無法修改。2、方法：、方法：熔絲未熔為熔絲未熔為1熔絲熔斷為熔絲熔斷為0第11頁/共31頁缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：只能寫入一次只能寫入一次第12頁/共31頁7.2.3 可擦除的PROMEPROM1、思想：可以多次重寫，多次修改2、實(shí)現(xiàn)：、實(shí)現(xiàn)：3、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu):總體是一樣，只是存儲單元的結(jié)構(gòu)不同總體是一樣，只是存儲單元的結(jié)構(gòu)不同UVEPROM紫外線可擦除的

5、紫外線可擦除的PROME2PROM電可擦除的電可擦除的PROMFlash Memory快閃存儲器快閃存儲器第13頁/共31頁4、三者比較UVEPROM E2PROMFlash Memory存儲存儲單元單元SIMOS(疊柵注入疊柵注入MOS)Flotox（浮柵隧道氧（浮柵隧道氧化層化層MOS）寫入類似寫入類似EPROM，擦除類似擦除類似E2PROM特點(diǎn)特點(diǎn) 單單MOS管管2個(gè)個(gè)MOS管管單單MOS，集成度高，集成度高擊穿電壓高擊穿電壓高擊穿電壓高擊穿電壓高結(jié)構(gòu)簡單，編程可靠結(jié)構(gòu)簡單，編程可靠操作復(fù)雜，操作復(fù)雜，防止光照防止光照讀寫時(shí)間長讀寫時(shí)間長擦除快擦除快應(yīng)用應(yīng)用 ROMROM移動(dòng)磁盤移動(dòng)磁盤

6、第14頁/共31頁7.3 隨機(jī)存儲器( RAM ) 1、特點(diǎn)：可讀可寫，斷電易失； 2、結(jié)構(gòu)： 與ROM類似， 增加了讀寫控制電路； 3、分類： SRAM靜態(tài)RAM SR鎖存器門控管，利用鎖存器門控管，利用自保自保功能存儲數(shù)據(jù)功能存儲數(shù)據(jù) DRAM動(dòng)態(tài)RAM 利用利用MOS管柵極電容管柵極電容存儲電荷存儲電荷原理原理第15頁/共31頁7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲器( SRAM )1、電路結(jié)構(gòu)第16頁/共31頁RAM 2114（ 10244 ）第17頁/共31頁管腳圖123456789181716151413121110A2A1A0A3A4A5A6A7A8A9CSGNDVCCD3D2D1D0R/WR

7、AM 2114 102442345678910232221201918171615A0A1D0A3A4A5A6A9A10CSGNDVCCD3D2D1D4RAM 6116 20488A2A711112141324A8D5D6D7RDWR第18頁/共31頁2、靜態(tài)存儲單元SR鎖存器鎖存器門控管門控管字線字線位位線線讀寫控讀寫控制電路制電路存儲存儲單元單元第19頁/共31頁*7.3.2 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲器( DRAM )1、單管動(dòng)態(tài)、單管動(dòng)態(tài)MOS存儲單元存儲單元破壞性讀出破壞性讀出存儲存儲單元單元需要配置靈敏恢復(fù)需要配置靈敏恢復(fù)/讀出放大器讀出放大器第20頁/共31頁7.4 存儲容量的擴(kuò)展 需要： 當(dāng)

8、一片ROM或RAM不能滿足存儲容量要求時(shí)，就需要將ROM或RAM組合起來，組成一個(gè)容量更大的存儲器。 擴(kuò)展方式： 位擴(kuò)展方式 字?jǐn)U展方式 字、位同時(shí)擴(kuò)展方式第21頁/共31頁7.4.1 位擴(kuò)展方式例：用8片10241擴(kuò)展成10248方法：方法：地址線共用，而數(shù)據(jù)線并行使用地址線共用，而數(shù)據(jù)線并行使用第22頁/共31頁7.4.2 字?jǐn)U展方式例：用4片2568擴(kuò)展成10248思路：思路：(1) 訪問訪問1024個(gè)單元，必然有個(gè)單元，必然有 10 根地址線；根地址線；(2) 訪問訪問 256個(gè)單元，只需個(gè)單元，只需 8 根地址線，根地址線，尚余尚余 2 根地址線根地址線 ；(3) 設(shè)法用設(shè)法用剩余的

9、剩余的2根地址線去控制根地址線去控制4個(gè)個(gè)2568RAM的片選端的片選端 。（需要一個(gè)（需要一個(gè)2線線4線譯碼器）線譯碼器）數(shù)據(jù)線共用，地址線擴(kuò)展數(shù)據(jù)線共用，地址線擴(kuò)展第23頁/共31頁7.4.2 字?jǐn)U展方式第24頁/共31頁各片RAM的地址分配A9A8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 1RAM(1)RAM(2)RAM(3)RAM(4)000 255256 511512 767768 1023 0 1 1 0第25頁/共31頁7.4.3 字、位同時(shí)擴(kuò)展方式思路：例：例：用用RAM2114（1K4）擴(kuò)展成）擴(kuò)展成4K8，需要幾片？需要幾片？8片片一般先位擴(kuò)展再字?jǐn)U展一般先位擴(kuò)展再字?jǐn)U展第26頁/共31頁7.5 用存儲器實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路一個(gè)ROM的數(shù)據(jù)表000011111011010001011101地地 址址A1A0D3D2D1D0內(nèi)內(nèi) 容容也是一個(gè)多輸出組合邏輯電路的真值表也是一個(gè)多輸出組合邏輯電路的真值表函數(shù)函數(shù)輸出輸出變量變量輸入輸入函數(shù)函數(shù)取值取值第27頁/共31頁例：試用ROM產(chǎn)生如下一組多輸出邏輯函數(shù)1234YABCABCYABCDBCDABCDYABCDABC DYABCDABCD化成最小項(xiàng)之和形式化成最小項(xiàng)之和形式12367267101434144215YmmmmYmmmmYmmYmm