數(shù)字電路第7章(半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)_3

1、第第7 7章章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器21-2第第7 7章章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器本章內(nèi)容本章內(nèi)容u7.1 概述概述u7.2 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）u7.3 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）u7.4 存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展u7.5 用存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)用存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)31-3第第7 7章章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器內(nèi)容提要內(nèi)容提要 本章將系統(tǒng)地介紹各種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的工作原理和使本章將系統(tǒng)地介紹各種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的工作原理和使用方法。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器包括只讀存儲(chǔ)器（用方法。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器包括只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)器（RAM）。在只讀存儲(chǔ)器中，

2、介紹了）。在只讀存儲(chǔ)器中，介紹了掩模掩模ROM、PROM和快閃存儲(chǔ)器等不同類型的和快閃存儲(chǔ)器等不同類型的ROM的工作原理和特的工作原理和特點(diǎn)；而在隨機(jī)存儲(chǔ)器中，介紹了點(diǎn)；而在隨機(jī)存儲(chǔ)器中，介紹了靜態(tài)靜態(tài)RAM（SRAM）和和動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）兩種類型。此外，也介紹了）兩種類型。此外，也介紹了存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器擴(kuò)展容量的連接方法擴(kuò)展容量的連接方法以及用以及用存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)組合邏輯電路存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)組合邏輯電路。41-4（1） 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的定義半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的定義 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器就是能存儲(chǔ)大量二值信息（或稱作二值半導(dǎo)體存儲(chǔ)器就是能存儲(chǔ)大量二值信息（或稱作二值數(shù)據(jù)）的半導(dǎo)體器件。它是屬于大規(guī)模集成電路，由于

3、計(jì)數(shù)據(jù)）的半導(dǎo)體器件。它是屬于大規(guī)模集成電路，由于計(jì)算機(jī)以及一些數(shù)字系統(tǒng)中要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，因此存儲(chǔ)器算機(jī)以及一些數(shù)字系統(tǒng)中要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，因此存儲(chǔ)器是數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。是數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。7.1 概述概述51-5（1） 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的定義半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的定義7.1 概述概述u 存在矛盾：存在矛盾：- 單元數(shù)龐大單元數(shù)龐大- 輸入輸入/ /輸出引腳數(shù)目有限輸出引腳數(shù)目有限u 解決方法：解決方法：- 對(duì)存儲(chǔ)器每個(gè)存儲(chǔ)單元編了地址，只有被地址對(duì)存儲(chǔ)器每個(gè)存儲(chǔ)單元編了地址，只有被地址代碼指定的存儲(chǔ)單元才能與公共的輸入輸出引腳代碼指定的存儲(chǔ)單元才能與公共的輸入輸出引腳接通，進(jìn)行

4、數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭耄〗油?，進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭耄?1-6輸入輸入/ /出電路出電路I/O輸入輸入/ /出控制出控制7.1 概述概述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成框圖如圖示：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成框圖如圖示：71-7（2）存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)）存儲(chǔ)器的性能指標(biāo) 由于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)量很大，運(yùn)算速度越來(lái)由于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)量很大，運(yùn)算速度越來(lái)越快，故對(duì)存儲(chǔ)器的速度和容量有一定的要求。越快，故對(duì)存儲(chǔ)器的速度和容量有一定的要求。衡量存儲(chǔ)器的重要性能指標(biāo)：衡量存儲(chǔ)器的重要性能指標(biāo)：u存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)容量：動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的容量已達(dá)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的容量已達(dá)109位位/片片u存取速度：存取速度：高速存儲(chǔ)器的存取時(shí)間僅高速存儲(chǔ)器的存取時(shí)間僅10n

5、s左右。左右。7.1 概述概述81-8（3）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類u從存取功能上分類從存取功能上分類 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ReadReadOnly MemoryOnly Memory，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱ROMROM） 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（Random Access MemoryRandom Access Memory，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱RAMRAM）。）。u從制造工藝上分類從制造工藝上分類 雙極型：使用空穴和電子兩種粒子導(dǎo)電；雙極型：使用空穴和電子兩種粒子導(dǎo)電； 單極型：由于單極型：由于MOSMOS電路（特別是電路（特別是CMOSCMOS電路，互補(bǔ)金屬電路，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體），具有

6、功耗低、集成度高的優(yōu)點(diǎn)，所以氧化物半導(dǎo)體），具有功耗低、集成度高的優(yōu)點(diǎn)，所以目前大容量的存儲(chǔ)器都是采用目前大容量的存儲(chǔ)器都是采用MOSMOS工藝制作的。工藝制作的。7.1 概述概述91-9（3）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROMROM）n 其特點(diǎn)是只能從中讀取數(shù)據(jù)，不能快速隨時(shí)修改或其特點(diǎn)是只能從中讀取數(shù)據(jù)，不能快速隨時(shí)修改或重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)。重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)。n 優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且斷電后數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且斷電后數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。n 缺點(diǎn)是只能用于存儲(chǔ)一些固定數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是只能用于存儲(chǔ)一些固定數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。n ROMROM可分為：掩模可分為：掩

7、模ROMROM、可編程、可編程ROMROM（Programmable ROM，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱PROM）和可擦除的可編程）和可擦除的可編程ROMROM（Erasable PROM，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱EPROM）。）。7.1 概述概述101-10（3）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROMROM）n 掩模掩模ROMROM在制造時(shí)，生產(chǎn)廠家利用掩模技術(shù)把數(shù)據(jù)寫(xiě)在制造時(shí)，生產(chǎn)廠家利用掩模技術(shù)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器中，一旦入存儲(chǔ)器中，一旦ROMROM制成，其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就固定不變，制成，其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就固定不變，無(wú)法更改。無(wú)法更改。n PROMPROM在出廠時(shí)存儲(chǔ)內(nèi)容全為在出廠時(shí)存儲(chǔ)內(nèi)容全為1

8、1，用戶可根據(jù)自己的需，用戶可根據(jù)自己的需要，利用通用或?qū)Ｓ玫木幊唐?，將某些單元改?xiě)為要，利用通用或?qū)Ｓ玫木幊唐?，將某些單元改?xiě)為0 0。n EPROMEPROM是采用浮柵技術(shù)的可編程存儲(chǔ)器，其數(shù)據(jù)不但是采用浮柵技術(shù)的可編程存儲(chǔ)器，其數(shù)據(jù)不但可以由用戶根據(jù)自己的需要寫(xiě)入，而且還能擦除重寫(xiě)可以由用戶根據(jù)自己的需要寫(xiě)入，而且還能擦除重寫(xiě), ,所以具有較大的使用靈活性。所以具有較大的使用靈活性。7.1 概述概述111-11（3）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAMRAM）n 其特點(diǎn)是隨時(shí)向存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)或從中讀出數(shù)據(jù)；其特點(diǎn)是隨時(shí)向存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)或從中讀出數(shù)據(jù)；n 優(yōu)

9、點(diǎn)是使用靈活方便；優(yōu)點(diǎn)是使用靈活方便；n 缺點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)的易失性，即一旦失電，所存儲(chǔ)的缺點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)的易失性，即一旦失電，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)立即丟失。數(shù)據(jù)立即丟失。n 根據(jù)采用的存儲(chǔ)單元工作原理不同隨機(jī)存儲(chǔ)器又可根據(jù)采用的存儲(chǔ)單元工作原理不同隨機(jī)存儲(chǔ)器又可分為靜態(tài)存儲(chǔ)器（分為靜態(tài)存儲(chǔ)器（Static Random Access Memory，簡(jiǎn)，簡(jiǎn)稱稱SRAM）和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（）和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（Dynamic Random Access Memory，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱DRAM）7.1 概述概述121-12（3）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAMRAM）n SRAMSRAM的特

10、點(diǎn)是數(shù)據(jù)由觸發(fā)器記憶，只要不斷電，數(shù)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)由觸發(fā)器記憶，只要不斷電，數(shù)據(jù)就能永久保存。但據(jù)就能永久保存。但SRAMSRAM存儲(chǔ)單元所用的管子數(shù)量多，存儲(chǔ)單元所用的管子數(shù)量多，功耗大，集成度受到限制功耗大，集成度受到限制; ;n 為了克服這些缺點(diǎn)，則產(chǎn)生了為了克服這些缺點(diǎn)，則產(chǎn)生了DRAMDRAM。它的集成度要。它的集成度要比比SRAMSRAM高得多，缺點(diǎn)是速度不如高得多，缺點(diǎn)是速度不如SRAMSRAM。7.1 概述概述131-13n 7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器n 7.2.2 可編程只讀存儲(chǔ)器（可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM）n 7.2.3 可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器（可擦除的可編

11、程只讀存儲(chǔ)器（EPROM）7.2 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）141-147.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器 在采用掩模工藝制作在采用掩模工藝制作ROM時(shí)，其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是由制時(shí)，其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是由制作過(guò)程中使用的掩模板決定的，此模板是廠家按照用戶的作過(guò)程中使用的掩模板決定的，此模板是廠家按照用戶的要求專門(mén)設(shè)計(jì)的，因此出廠時(shí)數(shù)據(jù)已經(jīng)要求專門(mén)設(shè)計(jì)的，因此出廠時(shí)數(shù)據(jù)已經(jīng)“固化固化”在里面了。在里面了。151-15（1） ROM的組成：的組成：7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣由許多存儲(chǔ)單元排列而成。存儲(chǔ)單元可以是二極管、由許多存儲(chǔ)單元排列而成。存儲(chǔ)單元可以是二極管、

12、雙極型三極管或雙極型三極管或MOS管，每個(gè)單元存放管，每個(gè)單元存放1位二值代碼，而每位二值代碼，而每一個(gè)一個(gè)/組存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的地址代碼組存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的地址代碼。161-16（1） ROM的組成：的組成：7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器地址譯碼器地址譯碼器將輸入的地址代碼譯成相應(yīng)的控制信號(hào)，利用將輸入的地址代碼譯成相應(yīng)的控制信號(hào)，利用控制信號(hào)從存儲(chǔ)矩陣中把指定的單元選出，并將其中的數(shù)控制信號(hào)從存儲(chǔ)矩陣中把指定的單元選出，并將其中的數(shù)據(jù)送到輸出緩沖器。據(jù)送到輸出緩沖器。171-17（1） ROM的組成：的組成：7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器輸出緩沖器輸出緩沖器的作

13、用提高存儲(chǔ)器的帶負(fù)載能力，另外是實(shí)現(xiàn)的作用提高存儲(chǔ)器的帶負(fù)載能力，另外是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出狀態(tài)的三態(tài)控制，以便與系統(tǒng)的總線相聯(lián)。對(duì)輸出狀態(tài)的三態(tài)控制，以便與系統(tǒng)的總線相聯(lián)。181-18（2） 二極管二極管ROM電路電路7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器三態(tài)輸出的緩沖器三態(tài)輸出的緩沖器二極管實(shí)現(xiàn)的與門(mén)二極管實(shí)現(xiàn)的與門(mén)二極管實(shí)現(xiàn)的或門(mén)二極管實(shí)現(xiàn)的或門(mén)191-19（2） 二極管二極管ROM電路電路7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器2 2 位位地地址址輸輸入入碼碼4 4位數(shù)據(jù)輸出位數(shù)據(jù)輸出由三態(tài)門(mén)組成由三態(tài)門(mén)組成201-20（2） 二極管二極管ROM電路電路

14、7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器工作原理：工作原理：u 地址譯碼器將地址譯碼器將4個(gè)地個(gè)地址碼譯成址碼譯成W0 W3 （稱（稱為字線）為字線） 四根線上的高四根線上的高電平信號(hào)。電平信號(hào)。W0 = A1A0W1 = A1A0W2 = A1A0W3 = A1A0211-21（2） 二極管二極管ROM電路電路7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器工作原理：工作原理：u存儲(chǔ)矩陣相當(dāng)于編碼存儲(chǔ)矩陣相當(dāng)于編碼器；當(dāng)器；當(dāng)W0W3每根線分每根線分別給出高電平信號(hào)時(shí)，別給出高電平信號(hào)時(shí)，都會(huì)在都會(huì)在d0d3（稱為位（稱為位線或數(shù)據(jù)線）四根線上線或數(shù)據(jù)線）四根線上輸出二進(jìn)制代碼。輸出二進(jìn)制代碼。d0

15、 = W0+W1d1 = W1+W3 d2 = W0+W2+W3 d3 = W1+W3221-22（2） 二極管二極管ROM電路電路7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器工作原理：工作原理：字線字線位線位線“與與”陣列陣列(地址譯碼地址譯碼器器)“或或”陣列陣列（存儲(chǔ)矩（存儲(chǔ)矩陣）陣）輸出輸出地址地址A0An-1W0W2n-1“與與” 項(xiàng)項(xiàng)d0d2n-1231-23（2） 二極管二極管ROM電路電路7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器工作原理：工作原理：u在讀出數(shù)據(jù)時(shí)，只要在讀出數(shù)據(jù)時(shí)，只要輸入指定的地址代碼，輸入指定的地址代碼，同時(shí)令同時(shí)令 EN 0，則指，則指定的地址內(nèi)各存儲(chǔ)單元定的

16、地址內(nèi)各存儲(chǔ)單元所存數(shù)據(jù)便出現(xiàn)在數(shù)據(jù)所存數(shù)據(jù)便出現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸出端。輸出端。241-24工作原理：工作原理：7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器（2） 二極管二極管ROM電路電路W0 = A1A0W1 = A1A0W2 = A1A0W3 = A1A0d0 = W0+W1d1 = W1+W3 d2 = W0+W2+W3 d3 = W1+W3251-257.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器（2） 二極管二極管ROM電路電路凡有二極管的位置，均用交叉點(diǎn)凡有二極管的位置，均用交叉點(diǎn)“.”表示，并且省略電表示，并且省略電阻、輸出緩沖器和電源等符號(hào)，如上圖示：阻、輸出緩沖器和電源等符號(hào)，如上圖示：26

17、1-267.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器（2） 二極管二極管ROM電路電路兩個(gè)概念：兩個(gè)概念： a. 存儲(chǔ)矩陣的每個(gè)交叉點(diǎn)是存儲(chǔ)矩陣的每個(gè)交叉點(diǎn)是一個(gè)存儲(chǔ)單元一個(gè)存儲(chǔ)單元，其中有二極，其中有二極管的相當(dāng)于存管的相當(dāng)于存“1”, 無(wú)二極無(wú)二極管相當(dāng)于存管相當(dāng)于存“0”. b. 用存儲(chǔ)單元的數(shù)目表示存用存儲(chǔ)單元的數(shù)目表示存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)量?jī)?chǔ)器的存儲(chǔ)量:存儲(chǔ)容量字?jǐn)?shù)存儲(chǔ)容量字?jǐn)?shù)位數(shù)位數(shù)如上述如上述ROM的存儲(chǔ)量為的存儲(chǔ)量為4416位。位。271-277.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩模只讀存儲(chǔ)器（3） 掩模掩模ROM的總結(jié)的總結(jié)u出廠時(shí)已經(jīng)固定，不能更改，適合大量生產(chǎn)出廠時(shí)已經(jīng)固定，不能更改，適合大量

18、生產(chǎn)u電路簡(jiǎn)單，集成度高，便宜，非易失性；電路簡(jiǎn)單，集成度高，便宜，非易失性；u可以把可以把ROM看成一個(gè)組合邏輯電路，看成一個(gè)組合邏輯電路，每一條字線就是每一條字線就是對(duì)應(yīng)輸入變量的最小項(xiàng)，而位線是最小項(xiàng)的或?qū)?yīng)輸入變量的最小項(xiàng)，而位線是最小項(xiàng)的或，故，故ROM可實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的可實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的與或與或標(biāo)準(zhǔn)式。如下圖：標(biāo)準(zhǔn)式。如下圖：281-28100WWD311WWD3202WWWD313WWD W3=A1A0m3m2W2=A1A0m1W1=A1A0m0W0=A1A0A0A1地地址址譯譯碼碼器器D3D2D1D0 簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化的ROMROM存儲(chǔ)矩陣陣列圖存儲(chǔ)矩陣陣列圖7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩

19、模只讀存儲(chǔ)器291-297.2.2 可編程只讀存儲(chǔ)器（可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM ） 在開(kāi)發(fā)數(shù)字電路新產(chǎn)品的工作過(guò)程中，或小在開(kāi)發(fā)數(shù)字電路新產(chǎn)品的工作過(guò)程中，或小批量生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，由于需要的批量生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，由于需要的ROM數(shù)量有限，數(shù)量有限，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常希望按照自己的設(shè)想迅速寫(xiě)入所需設(shè)計(jì)人員經(jīng)常希望按照自己的設(shè)想迅速寫(xiě)入所需要內(nèi)容的要內(nèi)容的ROM。這就出現(xiàn)了。這就出現(xiàn)了PROM可編程只可編程只讀存儲(chǔ)器。讀存儲(chǔ)器。301-30PROM的整體結(jié)構(gòu)和掩模的整體結(jié)構(gòu)和掩模ROM一樣。存儲(chǔ)單元不同。一樣。存儲(chǔ)單元不同。u出廠時(shí)，在存儲(chǔ)矩陣的所有出廠時(shí)，在存儲(chǔ)矩陣的所有交叉點(diǎn)上制作了存儲(chǔ)元件。交叉點(diǎn)上制作了

20、存儲(chǔ)元件。u三極管的三極管的 “be結(jié)結(jié)” 接在字線接在字線和位線之間，相當(dāng)于二極管。和位線之間，相當(dāng)于二極管。u快速熔斷絲接在發(fā)射極，當(dāng)快速熔斷絲接在發(fā)射極，當(dāng)想寫(xiě)入想寫(xiě)入0時(shí)，只要把相應(yīng)的存時(shí)，只要把相應(yīng)的存儲(chǔ)單元的熔斷絲燒斷即可。儲(chǔ)單元的熔斷絲燒斷即可。7.2.2 可編程只讀存儲(chǔ)器（可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM ）（1）PROM的電路結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)311-31圖為圖為168位位PROM結(jié)構(gòu)原理圖；結(jié)構(gòu)原理圖；寫(xiě)入時(shí)要使用編程器。寫(xiě)入時(shí)要使用編程器。7.2.2 PROM（1）PROM的電路的電路321-32u PROM一旦寫(xiě)入則無(wú)法更改，只可寫(xiě)一次；一旦寫(xiě)入則無(wú)法更改，只可寫(xiě)一次；u為了能夠

21、經(jīng)常修改存儲(chǔ)的內(nèi)容，滿足設(shè)計(jì)的要求，為了能夠經(jīng)常修改存儲(chǔ)的內(nèi)容，滿足設(shè)計(jì)的要求，需要能多次修改的需要能多次修改的ROM，這就是可擦除重寫(xiě)的，這就是可擦除重寫(xiě)的ROM。這種擦除分為紫外線擦除（這種擦除分為紫外線擦除（EPROM）和電擦除）和電擦除E2PROM，及快閃存儲(chǔ)器（，及快閃存儲(chǔ)器（Flash Memory）。）。7.2.2 可編程只讀存儲(chǔ)器（可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM ）331-33種類種類信息存取方式信息存取方式特點(diǎn)特點(diǎn)用途用途掩膜掩膜ROM內(nèi)容只能讀出，內(nèi)容只能讀出，不能改變不能改變.半導(dǎo)體廠家用掩膜技術(shù)寫(xiě)半導(dǎo)體廠家用掩膜技術(shù)寫(xiě)入程序入程序,成本低成本低適用于批量生產(chǎn)適用于批量生產(chǎn)不

22、不適用研究工作適用研究工作PROM內(nèi)容只能讀出，內(nèi)容只能讀出，不能改變不能改變.用戶使用特殊方法進(jìn)行編用戶使用特殊方法進(jìn)行編程程,只能寫(xiě)一次只能寫(xiě)一次,不能修改不能修改適用于批量生產(chǎn)適用于批量生產(chǎn)不不適用研究工作適用研究工作EPROM固化程序用紫固化程序用紫外線光照外線光照515min擦除，擦除，擦除后可重新擦除后可重新固化數(shù)據(jù)。固化數(shù)據(jù)。用戶可以對(duì)芯片進(jìn)行多次用戶可以對(duì)芯片進(jìn)行多次編程和擦除。編程和擦除。適用于研究工作不適用于研究工作不適用批量生產(chǎn)適用批量生產(chǎn)E2PROM實(shí)現(xiàn)全片和字實(shí)現(xiàn)全片和字節(jié)擦寫(xiě)與改寫(xiě)節(jié)擦寫(xiě)與改寫(xiě)集成度和速度不及集成度和速度不及EPROM,價(jià)格高價(jià)格高,擦寫(xiě)在原擦寫(xiě)在原

23、系統(tǒng)中在線進(jìn)行。系統(tǒng)中在線進(jìn)行。作為非易失性作為非易失性RAM使用。使用。Flash Memory可以整體電擦可以整體電擦除（時(shí)間除（時(shí)間1S）和按字節(jié)重新和按字節(jié)重新高速編程。高速編程。CMOS 低功耗；低功耗；編程快編程快（每個(gè)字節(jié)編程（每個(gè)字節(jié)編程100s，整個(gè)芯片整個(gè)芯片0. 5s）；）；擦寫(xiě)次擦寫(xiě)次數(shù)多數(shù)多（通常可達(dá)到（通?？蛇_(dá)到10萬(wàn)萬(wàn)）與與E2PROM比較：容量大、比較：容量大、價(jià)格低、可靠性高等優(yōu)勢(shì)。價(jià)格低、可靠性高等優(yōu)勢(shì)。需要周期性地修改需要周期性地修改被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)表的被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)表的場(chǎng)合。場(chǎng)合。341-34n 隨機(jī)存儲(chǔ)器也叫隨機(jī)讀隨機(jī)存儲(chǔ)器也叫隨機(jī)讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器，即可以隨時(shí)從

24、寫(xiě)存儲(chǔ)器，即可以隨時(shí)從任一指定的地址讀出數(shù)據(jù)，也可隨時(shí)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入指任一指定的地址讀出數(shù)據(jù)，也可隨時(shí)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入指定的存儲(chǔ)單元。定的存儲(chǔ)單元。n 優(yōu)點(diǎn)：讀、寫(xiě)方便，使用靈活。優(yōu)點(diǎn)：讀、寫(xiě)方便，使用靈活。n 缺點(diǎn)：存入的數(shù)據(jù)易丟失（即停電后數(shù)據(jù)隨之丟缺點(diǎn)：存入的數(shù)據(jù)易丟失（即停電后數(shù)據(jù)隨之丟失）。失）。n 分類：分類：靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）7.3 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）351-35（1） SRAM的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理 SRAM電路一般由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和讀電路一般由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和讀/寫(xiě)控制電路（也叫輸入寫(xiě)

25、控制電路（也叫輸入/輸出電路）三部分組成。輸出電路）三部分組成。7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）361-36（1） SRAM的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）u存儲(chǔ)矩陣：存儲(chǔ)矩陣：由許多存儲(chǔ)單元排列由許多存儲(chǔ)單元排列而成，每個(gè)存儲(chǔ)單元而成，每個(gè)存儲(chǔ)單元都能存儲(chǔ)都能存儲(chǔ)1位二值數(shù)據(jù)位二值數(shù)據(jù)（1或或0)，在譯碼器和，在譯碼器和讀讀/寫(xiě)電路的控制下，寫(xiě)電路的控制下，即可寫(xiě)入數(shù)據(jù)，也可即可寫(xiě)入數(shù)據(jù)，也可讀出數(shù)據(jù)。讀出數(shù)據(jù)。371-37（1） SRAM的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（S

26、RAM）u地址譯碼器：地址譯碼器：行地址譯碼器行地址譯碼器將輸入將輸入的地址代碼的若干位的地址代碼的若干位A0Ai譯成某一條字譯成某一條字線的輸出高、低電平線的輸出高、低電平信號(hào)，信號(hào)，從存儲(chǔ)矩陣中從存儲(chǔ)矩陣中選中一行存儲(chǔ)單元選中一行存儲(chǔ)單元。381-38（1） SRAM的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）u地址譯碼器：地址譯碼器：列地址譯碼器列地址譯碼器將輸入將輸入地址代碼的其余幾位地址代碼的其余幾位Ai+1 An-1譯成某一根譯成某一根輸出線上的高、低電輸出線上的高、低電平信號(hào)，平信號(hào)，從字線選中從字線選中的一行存儲(chǔ)單元中再的一行存儲(chǔ)單元中

27、再選選1位（或幾位），位（或幾位），使這些被選中的單元經(jīng)讀使這些被選中的單元經(jīng)讀/寫(xiě)控制電路與輸入寫(xiě)控制電路與輸入/輸出接通，輸出接通，以便對(duì)這些單元進(jìn)行讀、寫(xiě)操作。以便對(duì)這些單元進(jìn)行讀、寫(xiě)操作。391-39（1） SRAM的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）u讀讀/寫(xiě)控制電路：寫(xiě)控制電路：讀寫(xiě)控制信號(hào)讀寫(xiě)控制信號(hào)R/W ：當(dāng)當(dāng) R/W =1時(shí)時(shí): 讀操作；讀操作；當(dāng)當(dāng) R/W =0時(shí)時(shí): 寫(xiě)操作。寫(xiě)操作。片選輸入端片選輸入端 CS :當(dāng)當(dāng)CS 0時(shí)，時(shí)，RAM為正常工作狀態(tài)；為正常工作狀態(tài)；當(dāng)當(dāng)CS 1時(shí)，所有的輸入時(shí)，所有的輸入/輸出端均為

28、高阻態(tài)輸出端均為高阻態(tài);表示一組可雙向表示一組可雙向傳輸數(shù)據(jù)的導(dǎo)線傳輸數(shù)據(jù)的導(dǎo)線401-40（1） SRAM的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）總之，總之，RAM有三根線：有三根線：地址線是單向的，它地址線是單向的，它傳送地址碼，以便按地傳送地址碼，以便按地址訪問(wèn)存儲(chǔ)單元。址訪問(wèn)存儲(chǔ)單元。數(shù)據(jù)線是雙向的，它數(shù)據(jù)線是雙向的，它將數(shù)據(jù)碼（二進(jìn)制數(shù)）將數(shù)據(jù)碼（二進(jìn)制數(shù)）送入存儲(chǔ)矩陣或從存儲(chǔ)送入存儲(chǔ)矩陣或從存儲(chǔ)矩陣讀出。矩陣讀出。讀讀/寫(xiě)控制線傳送讀（寫(xiě)）命令，即讀時(shí)不寫(xiě)，寫(xiě)時(shí)不讀。寫(xiě)控制線傳送讀（寫(xiě)）命令，即讀時(shí)不寫(xiě)，寫(xiě)時(shí)不讀。411-41下圖為下圖

29、為10244位的位的RAM2114的邏輯符號(hào)圖及工作原理圖：的邏輯符號(hào)圖及工作原理圖：7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）421-42A9431-43地址譯碼器：地址譯碼器：10根地址線根地址線A0A9，分，分2組，組，6根行地址根行地址輸入線輸入線A8A3加到行地址譯碼器上，其輸出為加到行地址譯碼器上，其輸出為2664根行地址輸出線根行地址輸出線X0X63；4根列地址輸入線根列地址輸入線A9 A2A1A0加到列地址譯碼器上，譯出加到列地址譯碼器上，譯出24 16列地址輸出線，其列地址輸出線，其輸出信號(hào)從已選中一行里挑出要讀寫(xiě)的輸出信號(hào)從已選中一行里挑出要讀寫(xiě)的4個(gè)存儲(chǔ)單元，

30、個(gè)存儲(chǔ)單元，即每個(gè)字線包含即每個(gè)字線包含4位位I/O1 I/O4。存儲(chǔ)單元：存儲(chǔ)單元：64644096，排列成排列成64行和行和64列的矩陣列的矩陣7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）441-44讀讀/寫(xiě)控制：當(dāng)寫(xiě)控制：當(dāng) CS 0， R/W 1時(shí)，為讀出狀態(tài)，存儲(chǔ)時(shí)，為讀出狀態(tài)，存儲(chǔ)矩陣地?cái)?shù)據(jù)被讀出，數(shù)據(jù)從矩陣地?cái)?shù)據(jù)被讀出，數(shù)據(jù)從I/O1 I/O4輸出。當(dāng)輸出。當(dāng)CS 0, R/W 0時(shí)，執(zhí)行寫(xiě)入操作，時(shí)，執(zhí)行寫(xiě)入操作，I/O1 I/O4上的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到上的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)矩陣中。若存儲(chǔ)矩陣中。若CS 1 ，則所有的，則所有的I/O端都處于禁止?fàn)顟B(tài)，端都處于禁止?fàn)顟B(tài)，將存儲(chǔ)器內(nèi)

31、部電路與外部連線隔離，此時(shí)可以直接把將存儲(chǔ)器內(nèi)部電路與外部連線隔離，此時(shí)可以直接把I/O1 I/O4與系統(tǒng)總線相連，或?qū)⒍嗥c系統(tǒng)總線相連，或?qū)⒍嗥?114的輸入的輸入/輸出端輸出端并聯(lián)使用。并聯(lián)使用。I/O1 I/O4：數(shù)據(jù)輸入端也：數(shù)據(jù)輸入端也是數(shù)據(jù)讀出端。讀是數(shù)據(jù)讀出端。讀/寫(xiě)操作寫(xiě)操作是由是由 R/W 和和 CS 控制的?？刂频摹?.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）451-45如：如：A9A2A0=0001,A8A3=111110時(shí)，則時(shí)，則Y1=1,X62=1,這樣可這樣可對(duì)它們交點(diǎn)對(duì)它們交點(diǎn)D4D1進(jìn)行讀寫(xiě)操作。進(jìn)行讀寫(xiě)操作。存儲(chǔ)矩陣：存儲(chǔ)矩陣：2114中有中有6

32、4行行（164)列列4096個(gè)存?zhèn)€存儲(chǔ)單元（每個(gè)存儲(chǔ)單元都是由儲(chǔ)單元（每個(gè)存儲(chǔ)單元都是由6個(gè)個(gè)NMOS管組成）。管組成）。7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）461-46（2） SRAM的靜態(tài)存儲(chǔ)單元的靜態(tài)存儲(chǔ)單元靜態(tài)存儲(chǔ)單元是在靜靜態(tài)存儲(chǔ)單元是在靜態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上附態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上附加門(mén)控管而成，它是加門(mén)控管而成，它是靠觸發(fā)器的靠觸發(fā)器的自保持自保持功功能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。右圖是由六只右圖是由六只N N溝道溝道增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSMOS管組成的管組成的靜態(tài)存儲(chǔ)單元。靜態(tài)存儲(chǔ)單元。1.MOS管構(gòu)成：管構(gòu)成：7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）471-4

33、7（2） SRAM的靜態(tài)存儲(chǔ)單元的靜態(tài)存儲(chǔ)單元1.MOS管構(gòu)成：管構(gòu)成：7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）T1T4：組成基本：組成基本SR鎖存器，用于記憶一鎖存器，用于記憶一位二值代碼；位二值代碼；T5T6 ：是門(mén)控管，：是門(mén)控管，作模擬開(kāi)關(guān)使用，用作模擬開(kāi)關(guān)使用，用來(lái)控制觸發(fā)器的來(lái)控制觸發(fā)器的Q、Q ，和和 位線位線Bj、Bj 之間的聯(lián)系。之間的聯(lián)系。 481-48（2） SRAM的靜態(tài)存儲(chǔ)單元的靜態(tài)存儲(chǔ)單元1.MOS管構(gòu)成：管構(gòu)成：7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）T5、T6的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是由由 字線字線Xi 決定：決定：當(dāng)當(dāng)Xi 1時(shí)時(shí)，

34、T5、T6導(dǎo)通，鎖存器的輸出導(dǎo)通，鎖存器的輸出和位線接通；和位線接通；當(dāng)當(dāng) Xi0時(shí)時(shí)， T5、T6截止，鎖存器與位線截止，鎖存器與位線斷開(kāi)。斷開(kāi)。491-49（2） SRAM的靜態(tài)存儲(chǔ)單元的靜態(tài)存儲(chǔ)單元1.MOS管構(gòu)成：管構(gòu)成：7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）T7、T8 ：是每一列：是每一列存儲(chǔ)單元公用的門(mén)存儲(chǔ)單元公用的門(mén)控管，用于和讀控管，用于和讀/寫(xiě)寫(xiě)緩沖器間的連接。緩沖器間的連接。T7、T8是由列地址是由列地址譯碼器的輸出端譯碼器的輸出端Yj來(lái)來(lái)控制。當(dāng)控制。當(dāng) Yj =1，T7、T8導(dǎo)通，第導(dǎo)通，第i行第行第j 列列的單元與緩沖器相的單元與緩沖器相連；當(dāng)連；當(dāng)Y

35、j j =0 時(shí)，時(shí)， T7、T8截止。截止。501-50（2） SRAM的靜態(tài)存儲(chǔ)單元的靜態(tài)存儲(chǔ)單元2.工作原理：工作原理：7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）當(dāng)存儲(chǔ)單元所在的一當(dāng)存儲(chǔ)單元所在的一行和所在地一列同時(shí)行和所在地一列同時(shí)被選中以后，即被選中以后，即Xi 1 ，Yj1 ，T5、T6 、T7、T8均處于導(dǎo)通狀均處于導(dǎo)通狀態(tài)，態(tài)， Q、Q 和和 Bj、Bj 之間接通。之間接通。若這時(shí)若這時(shí)CS 0，R/W 1,則讀則讀/寫(xiě)緩沖器的寫(xiě)緩沖器的A1接通，接通，A2、A3不通，不通，Q的狀態(tài)經(jīng)的狀態(tài)經(jīng)A1送到送到I/O端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。若若 CS 0，R/

36、W 0 ，則，則A1不通，不通， A2、A3接通，加到接通，加到I/O的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入存儲(chǔ)單元。的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入存儲(chǔ)單元。注：由于注：由于CMOS電路功耗極低，大容量的電路功耗極低，大容量的靜態(tài)存儲(chǔ)器幾乎全部采用靜態(tài)存儲(chǔ)器幾乎全部采用CMOS存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元511-51 當(dāng)使用一片當(dāng)使用一片ROM或或RAM器件不能滿足對(duì)存儲(chǔ)器件不能滿足對(duì)存儲(chǔ)容量的需求時(shí)，則需要將若干片容量的需求時(shí)，則需要將若干片ROM或或RAM組合組合起來(lái)，構(gòu)成更大容量的存儲(chǔ)器。起來(lái)，構(gòu)成更大容量的存儲(chǔ)器。7.4 存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展方式有兩種：存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展方式有兩種：u 位擴(kuò)展方式位擴(kuò)展方式u 字?jǐn)U展方式。

37、字?jǐn)U展方式。521-52u 若每一片若每一片ROM或或RAM的的字?jǐn)?shù)夠用而位數(shù)不足字?jǐn)?shù)夠用而位數(shù)不足時(shí)，應(yīng)采用位擴(kuò)展方式。時(shí)，應(yīng)采用位擴(kuò)展方式。 u 接法：接法：將各片的地址線、讀寫(xiě)線、片選線并將各片的地址線、讀寫(xiě)線、片選線并聯(lián)即可。聯(lián)即可。7.4.1 位擴(kuò)展方式位擴(kuò)展方式531-53下圖是用下圖是用8片片10241的的RAM構(gòu)成構(gòu)成10248的的RAM接線圖。接線圖。7.4.1 位擴(kuò)展方式位擴(kuò)展方式541-54下圖是由兩片下圖是由兩片2114擴(kuò)展成擴(kuò)展成10248位的位的RAM電路連線圖。電路連線圖。7.4.1 位擴(kuò)展方式位擴(kuò)展方式551-55u若每一片存儲(chǔ)器若每一片存儲(chǔ)器(ROM或或RAM）的數(shù)據(jù)位數(shù)）的數(shù)據(jù)位數(shù)夠而字?jǐn)?shù)不夠時(shí)，則需要采用字?jǐn)U展方式，以擴(kuò)夠而字?jǐn)?shù)不夠時(shí)，則需要采用字?jǐn)U展方式，以擴(kuò)大整個(gè)存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)，得到字?jǐn)?shù)更多的存儲(chǔ)器。大整個(gè)存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)，得到字?jǐn)?shù)更多的存儲(chǔ)器。7.4.2 字?jǐn)U展方式字?jǐn)U展方式561-56例：用例：用4片片2568位的位的RAM接成一個(gè)接成一個(gè)10248位的位的RAM接線圖接線圖SCWRAAOIOI片選信號(hào)：寫(xiě)信號(hào)：讀地址線：數(shù)據(jù)線：/7070解：解：7.4.2 字?jǐn)U展方式字?jǐn)U展方式70OIOI.9870,.AAAAWR10248 RAMWRAAAAOIOI寫(xiě)信