楊志忠數(shù)電(第3版)9-半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

1、EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT概述概述第第 9 章章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 本章小結(jié)本章小結(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器( (RAM) ) 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器( (ROM) ) EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT9.1概述概述 主要要求：主要要求： 了解半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的了解半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的作用、類型與特點(diǎn)作用、類型與特點(diǎn)。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT例如計(jì)算機(jī)中的自檢程序、初例如計(jì)算機(jī)中的自檢程序、初始化程序便是固化在始化程序便是固化在 ROM 中的。中的。計(jì)算機(jī)接通電源后，首先運(yùn)行它，計(jì)算機(jī)接通電源后，首先運(yùn)行它，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)進(jìn)行自檢和初始對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系

2、統(tǒng)進(jìn)行自檢和初始化，自檢通過(guò)后，裝入操作系統(tǒng)，化，自檢通過(guò)后，裝入操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)才能正常工作。計(jì)算機(jī)才能正常工作。二、二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型與特點(diǎn)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型與特點(diǎn) 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器( (ROM，即即Read- -Only Memory) )隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器( (RAM，即即Random Access Memory) ) RAM 既能讀出既能讀出信息信息又能又能寫入寫入信息。信息。它用于存放需經(jīng)它用于存放需經(jīng)常改變的信息，常改變的信息，斷電后其數(shù)斷電后其數(shù)據(jù)將丟失據(jù)將丟失。常用于存放臨時(shí)。常用于存放臨時(shí)性數(shù)據(jù)或中間結(jié)果。性數(shù)據(jù)或中間結(jié)果。例如例如 計(jì)算機(jī)內(nèi)存就是計(jì)算機(jī)內(nèi)

3、存就是 RAM ROM 在工作時(shí)在工作時(shí)只能讀出只能讀出信息而不能寫入信息。信息而不能寫入信息。它用于它用于存放固定不變的信息，存放固定不變的信息，斷電后斷電后其數(shù)據(jù)不會(huì)丟失其數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。常用于存放。常用于存放程序、常數(shù)、表格等。程序、常數(shù)、表格等。 一、一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的作用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的作用 存放二值數(shù)據(jù)存放二值數(shù)據(jù) EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT主要要求：主要要求： 了解了解 ROM 的類型和結(jié)構(gòu)，理解其工作原理。的類型和結(jié)構(gòu)，理解其工作原理。 了解集成了解集成 EPROM 的使用。的使用。 理解理解字、位、存儲(chǔ)容量字、位、存儲(chǔ)容量等概念。等概念。 9.2只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)

4、器EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT按按數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)寫寫入入方方式式不不同同分分掩模掩模 ROM 可編程可編程 ROM( (Programmable ROM，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱 PROM) ) 可擦除可擦除 PROM( (Erasable PROM，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱 EPROM) ) 電可擦除電可擦除 EPROM( (Electrically EPROM，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱 E2PROM) ) 一、一、ROM 的類型及其特點(diǎn)的類型及其特點(diǎn) 寫入的數(shù)據(jù)可電擦除，用戶可以寫入的數(shù)據(jù)可電擦除，用戶可以多次改寫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。使用方便。多次改寫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。使用方便。 其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在制造時(shí)確定，用其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在制造時(shí)確定，用戶不

5、能改變。用于批量大的產(chǎn)品。戶不能改變。用于批量大的產(chǎn)品。 其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)由用戶寫入。但由用戶寫入。但只能寫一次。只能寫一次。 寫入的數(shù)據(jù)可用紫外線擦除，寫入的數(shù)據(jù)可用紫外線擦除，用戶可以多次改寫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。用戶可以多次改寫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。 EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT二、二、ROM 的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理 4 4 二極管二極管 ROM 的結(jié)構(gòu)和工作原理動(dòng)畫演示的結(jié)構(gòu)和工作原理動(dòng)畫演示 ( (一一) ) 存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣 由存儲(chǔ)單元按字由存儲(chǔ)單元按字 ( (Word) )和位和位( (Bit) )構(gòu)成的距陣構(gòu)成的距陣 由存儲(chǔ)距陣、地址譯碼器由存儲(chǔ)距陣、地址譯碼器( (和

6、讀出電路和讀出電路) )組成組成 EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT4 4 存儲(chǔ)矩陣結(jié)構(gòu)示意圖存儲(chǔ)矩陣結(jié)構(gòu)示意圖 W3W2W1W0D3D2D1D0字字線線位線位線字線與位線的交叉字線與位線的交叉點(diǎn)即為點(diǎn)即為存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元。 每個(gè)存儲(chǔ)單元可以每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)存儲(chǔ) 1 位二進(jìn)制數(shù)。位二進(jìn)制數(shù)。 交叉處的圓點(diǎn)交叉處的圓點(diǎn) “ ”表示存儲(chǔ)表示存儲(chǔ) “1”；交叉處；交叉處無(wú)圓點(diǎn)表示存儲(chǔ)無(wú)圓點(diǎn)表示存儲(chǔ) “0”。 當(dāng)某字線被選中時(shí)，當(dāng)某字線被選中時(shí)，相應(yīng)存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)從位相應(yīng)存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)從位線線 D3 D0 輸出。輸出。請(qǐng)看演示請(qǐng)看演示 10 1 110 1 1從位線輸出的每組二進(jìn)制代碼稱為一個(gè)

7、字。一個(gè)從位線輸出的每組二進(jìn)制代碼稱為一個(gè)字。一個(gè)字中含有的存儲(chǔ)單元數(shù)稱為字長(zhǎng)，即字長(zhǎng)字中含有的存儲(chǔ)單元數(shù)稱為字長(zhǎng)，即字長(zhǎng) = 位數(shù)。位數(shù)。 W31. 存儲(chǔ)矩陣的結(jié)構(gòu)與工作原理存儲(chǔ)矩陣的結(jié)構(gòu)與工作原理 EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT2. 存儲(chǔ)容量及其表示存儲(chǔ)容量及其表示用用“M”表示表示“1024 K”，即，即 1 M = 1024 K = 210 K = 220 。2. 存儲(chǔ)容量及其表示存儲(chǔ)容量及其表示 指存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的數(shù)量指存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的數(shù)量 例如，一個(gè)例如，一個(gè) 32 8 的的 ROM，表示它有，表示它有 32 個(gè)字，個(gè)字， 字長(zhǎng)為字長(zhǎng)為 8 位，存儲(chǔ)容量是位，存儲(chǔ)容

8、量是 32 8 = 256。 對(duì)于大容量的對(duì)于大容量的 ROM常用常用“K”表示表示“1024”，即，即 1 K = 1024 = 210 ；例如，一個(gè)例如，一個(gè) 64 K 8 的的 ROM，表示它有，表示它有 64 K 個(gè)字，個(gè)字， 字長(zhǎng)為字長(zhǎng)為 8 位，存儲(chǔ)容量是位，存儲(chǔ)容量是 64 K 8 = 512 K。 一般用一般用“字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù) 字長(zhǎng)字長(zhǎng)( (即位數(shù)即位數(shù))”)”表示表示EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT3. 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)3. 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu) ( (1) ) 固定固定 ROM 的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu) 二極管二極管 ROM TTL - - ROM MO

9、S - - ROM Wi Dj Wi Dj VCC Wi Dj +VDD 1接半導(dǎo)體管后成為儲(chǔ)接半導(dǎo)體管后成為儲(chǔ) 1 單元；單元；若不接半導(dǎo)體管，則為儲(chǔ)若不接半導(dǎo)體管，則為儲(chǔ) 0 單元。單元。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT( (2) ) PROM 的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu) PROM 出廠時(shí)，全部熔絲都連通，存儲(chǔ)單元的內(nèi)容為出廠時(shí)，全部熔絲都連通，存儲(chǔ)單元的內(nèi)容為全全 1( (或全或全 0) ) 。用戶可借助編程工具將某些單元改寫為。用戶可借助編程工具將某些單元改寫為 0 ( (或或 1) ) ,這只要將需儲(chǔ)這只要將需儲(chǔ) 0( (或或 1) )單元的熔絲燒斷即可。單元的熔絲燒斷即

10、可。 熔絲燒斷后不可恢復(fù)，因此熔絲燒斷后不可恢復(fù)，因此 PROM 只能一次編程。只能一次編程。 二極管二極管 ROM TTL - - ROM MOS - - ROM Wi Dj Wi Dj VCC Wi Dj +VDD 1熔絲熔絲熔絲熔絲熔絲熔絲EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT( (3) ) 可擦除可擦除 PROM 的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu) EPROM 利用編程器寫入數(shù)據(jù)，用紫外線擦除數(shù)據(jù)。利用編程器寫入數(shù)據(jù)，用紫外線擦除數(shù)據(jù)。其集成芯片上有一個(gè)石英窗口供紫外線擦除之用。芯片其集成芯片上有一個(gè)石英窗口供紫外線擦除之用。芯片寫入數(shù)據(jù)后，必須用不透光膠紙將石英窗口密封，以免寫入數(shù)據(jù)后

11、，必須用不透光膠紙將石英窗口密封，以免破壞芯片內(nèi)信息。破壞芯片內(nèi)信息。E2PROM 可以電擦除數(shù)據(jù)，并且能擦除與寫入一次可以電擦除數(shù)據(jù)，并且能擦除與寫入一次完成，性能更優(yōu)越。完成，性能更優(yōu)越。 用一個(gè)特殊的浮柵用一個(gè)特殊的浮柵 MOS 管替代熔絲。管替代熔絲。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT剛才介紹了剛才介紹了ROM中的存儲(chǔ)距陣，中的存儲(chǔ)距陣，下面將學(xué)習(xí)下面將學(xué)習(xí)ROM中的地址譯碼器。中的地址譯碼器。( (二二) )地址譯碼器地址譯碼器 ( (二二) ) 地址譯碼器地址譯碼器從從 ROM 中讀出哪個(gè)字由地址碼決定。地址中讀出哪個(gè)字由地址碼決定。地址譯碼器的作用是：根據(jù)輸入地址碼選中相

12、應(yīng)的字譯碼器的作用是：根據(jù)輸入地址碼選中相應(yīng)的字線，使該字內(nèi)容通過(guò)位線輸出。線，使該字內(nèi)容通過(guò)位線輸出。 例如，某例如，某 ROM 有有 4 位地址碼，則可選擇位地址碼，則可選擇 24 = 16 個(gè)字。個(gè)字。 設(shè)輸入地址碼為設(shè)輸入地址碼為 1010，則字線，則字線 W10 被選中，該被選中，該 字內(nèi)容通過(guò)位線輸出。字內(nèi)容通過(guò)位線輸出。存儲(chǔ)矩陣中存儲(chǔ)矩陣中存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元的編址方式編址方式單譯碼編址方式單譯碼編址方式雙譯碼編址方式雙譯碼編址方式適用于小適用于小容量存儲(chǔ)器。容量存儲(chǔ)器。適用于大適用于大容量存儲(chǔ)器。容量存儲(chǔ)器。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT 又稱單譯碼編址方式或單地址尋

13、址方式又稱單譯碼編址方式或單地址尋址方式D1D7地地址址譯譯碼碼器器0, 01, 031,031,10, 11, 1A0A1A431,70, 71, 7W0W1W31D0單地址譯碼方式單地址譯碼方式 32 8 存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖1. 單地址譯碼方式單地址譯碼方式一個(gè)一個(gè) n 位地址碼的位地址碼的 ROM 有有 2n 個(gè)字，對(duì)應(yīng)個(gè)字，對(duì)應(yīng) 2n 根字線，根字線，選中字線選中字線 Wi 就選中了該字的所有位。就選中了該字的所有位。 32 8 存儲(chǔ)矩陣排成存儲(chǔ)矩陣排成 32 行行 8 列，每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)字，每一列，每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)字，每一列對(duì)應(yīng)列對(duì)應(yīng) 32 個(gè)字的同一位。個(gè)字的同一位。32

14、個(gè)字需要個(gè)字需要 5 根地址輸入線。當(dāng)根地址輸入線。當(dāng) A4 A0 給出一個(gè)地址信號(hào)時(shí)，便可選中相應(yīng)字的所有存儲(chǔ)單元。給出一個(gè)地址信號(hào)時(shí)，便可選中相應(yīng)字的所有存儲(chǔ)單元。例如，當(dāng)例如，當(dāng) A4 A0 = 00000 時(shí)，選中字線時(shí)，選中字線 W0，可將，可將 (0，0) (0，7) 這這 8 個(gè)基本存儲(chǔ)單元的內(nèi)容同時(shí)讀出。個(gè)基本存儲(chǔ)單元的內(nèi)容同時(shí)讀出。 基本單元為基本單元為 存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXITA5A7行行地地址址譯譯碼碼器器W0W1W15W31W16W17A0A1A3W255W240W241X0X1X15A4雙地址譯碼方式雙地址譯碼方式 256 字存儲(chǔ)器的

15、結(jié)構(gòu)圖字存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖A2列列地地址址譯譯碼碼器器A6Y1Y15Y0又稱雙譯碼編址方式或雙地址尋址方式又稱雙譯碼編址方式或雙地址尋址方式地址碼分成行地址碼和列地址碼兩組地址碼分成行地址碼和列地址碼兩組2. 雙地址譯碼方式雙地址譯碼方式基本單元基本單元為字單元為字單元例如例如 當(dāng)當(dāng) A7 A0 = 00001111 時(shí)，時(shí)，X15 和和 Y0 地址線均地址線均 為高電平，字為高電平，字W15 被選中，其存儲(chǔ)內(nèi)容被讀出。被選中，其存儲(chǔ)內(nèi)容被讀出。若采用單地址譯碼方式，則需若采用單地址譯碼方式，則需 256 根內(nèi)部地址線。根內(nèi)部地址線。256 字存儲(chǔ)器需要字存儲(chǔ)器需要 8 根地址線，分為根地址線，分

16、為 A7 A4 和和 A3 A0 兩兩組。組。A3 A0 送入行地址譯碼器，產(chǎn)生送入行地址譯碼器，產(chǎn)生 16 根行地址線根行地址線 ( Xi ) ； A7 A4 送入列地址譯碼器，產(chǎn)生送入列地址譯碼器，產(chǎn)生 16 根列地址線根列地址線 ( Yi ) 。存儲(chǔ)矩。存儲(chǔ)矩陣中的某個(gè)字能否被選中，由行、列地址線共同決定。陣中的某個(gè)字能否被選中，由行、列地址線共同決定。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT三、集成三、集成 EPROM 舉例舉例 27 系列系列 EPROM 是最常用的是最常用的 EPROM，型，型號(hào)從號(hào)從 2716、2732、2764 一直到一直到 27C040。存儲(chǔ)容。存儲(chǔ)容量分別

17、為量分別為 2K 8、4K 8一直到一直到 512K 8。下面。下面以以 Intel 2716 為例，介紹其功能及使用方法。為例，介紹其功能及使用方法。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXITVCCIntel 2716A8A9VPPOEA10CSD7D6D5D4D3A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND123456789101112242322212019181716151413 A10 A0 為地址碼輸入端。為地址碼輸入端。D7 D0 為數(shù)據(jù)線，工作時(shí)為為數(shù)據(jù)線，工作時(shí)為數(shù)據(jù)輸出端，編程時(shí)為寫入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出端，編程時(shí)為寫入數(shù)據(jù)輸入端。輸入端。VCC 和和 GND：+5 V 工作

18、電源工作電源和地。和地。VPP 為編程高電平輸入端。編程時(shí)加為編程高電平輸入端。編程時(shí)加 +25 V 電壓，工作時(shí)加電壓，工作時(shí)加 +5 V 電壓。電壓。 ( (一一) ) 引腳圖及其功能引腳圖及其功能 CS 有兩種功能：有兩種功能： ( (1) )工作時(shí)為片選使能端，低電工作時(shí)為片選使能端，低電 平有效。平有效。CS = 0 時(shí)，芯片被時(shí)，芯片被 選中，處于工作狀態(tài)。選中，處于工作狀態(tài)。 ( (2) )編程時(shí)為編程脈沖輸入端。編程時(shí)為編程脈沖輸入端。OE 為允許數(shù)據(jù)輸出端，低電為允許數(shù)據(jù)輸出端，低電平有效。平有效。OE = 0 時(shí)，允許讀出數(shù)時(shí)，允許讀出數(shù)據(jù)；據(jù)；OE = 1 時(shí)，不能讀出數(shù)

19、據(jù)。時(shí)，不能讀出數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)容量為存儲(chǔ)容量為 2 K 字字 EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT ( (二二) )由由 CS、OE 和和 VPP 的不同狀態(tài)，確定的不同狀態(tài)，確定 2716 的下列的下列 5 種工作方式種工作方式 ( (1) )讀方式：讀方式： 當(dāng)當(dāng) CS = 0、OE = 0，并有地址碼輸入時(shí)，并有地址碼輸入時(shí)， 從從 D7 D0 讀出讀出該地址單元的數(shù)據(jù)。該地址單元的數(shù)據(jù)。( (2) )維持方式：當(dāng)維持方式：當(dāng) CS = 1 時(shí)，數(shù)據(jù)輸出端時(shí)，數(shù)據(jù)輸出端 D7 D0 呈高阻呈高阻 隔離態(tài)隔離態(tài)，此時(shí)芯片處于維持狀態(tài)，電源電，此時(shí)芯片處于維持狀態(tài)，電源電 流下降到維持電流

20、流下降到維持電流 27 mA 以下。以下。 EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT( (3) )編程方式：編程方式：OE = 1，在，在 VPP 加入加入 25 V 編程電壓，在地址編程電壓，在地址 線上輸入單元地址，數(shù)據(jù)線上輸入要寫入的線上輸入單元地址，數(shù)據(jù)線上輸入要寫入的 數(shù)據(jù)后，在數(shù)據(jù)后，在 CS 端送入端送入 50 ms 寬的編程正脈寬的編程正脈 沖沖， 數(shù)據(jù)就被寫入到由地址碼確定的存儲(chǔ)單數(shù)據(jù)就被寫入到由地址碼確定的存儲(chǔ)單 元中。元中。( (4) ) 編程禁止：編程禁止： 在編程方式下，如果在編程方式下，如果 CS 端不送入編程正脈端不送入編程正脈 沖，沖，而保持低電平，則芯片不能

21、被編程，此時(shí)為編而保持低電平，則芯片不能被編程，此時(shí)為編程禁止方式，數(shù)據(jù)端為高阻隔離態(tài)。程禁止方式，數(shù)據(jù)端為高阻隔離態(tài)。( (5) ) 編程檢驗(yàn)：編程檢驗(yàn)： 當(dāng)當(dāng) VPP = +25 V，CS 和和 OE 均為有效電平時(shí)，均為有效電平時(shí)， 送入地址碼，可以讀出相應(yīng)存儲(chǔ)單元中的送入地址碼，可以讀出相應(yīng)存儲(chǔ)單元中的 數(shù)據(jù)，以便檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)，以便檢驗(yàn)。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT 下面將根據(jù)二極管下面將根據(jù)二極管 ROM 的的 結(jié)構(gòu)圖加以說(shuō)明結(jié)構(gòu)圖加以說(shuō)明 ( (已編程二極管已編程二極管 PROM 的的 結(jié)構(gòu)與之同理結(jié)構(gòu)與之同理) ) ： 四、用四、用 PROM 實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)組合

22、邏輯函數(shù)1. 為什么為什么用用 PROM 能實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？能實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？ D3D2D1D044 二極管二極管 ROM 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 地地址址譯譯碼碼器器A1A0地地址址碼碼輸輸入入3103210211010100WAAmWA AmWAAmWA Am 字字 線線 信信 號(hào)號(hào)位線輸出信號(hào)位線輸出信號(hào)D3D2D1D04 4 二極管二極管 ROM 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 地地址址譯譯碼碼器器A1A0地地址址碼碼輸輸入入3103210211010100WAAmWA AmWAAmWA Am 字字 線線 信信 號(hào)號(hào)位線輸出信號(hào)位線輸出信號(hào) 地址譯碼器地址譯碼器能譯出地址碼的全部最小項(xiàng)能譯出地址碼的全部最小項(xiàng)

23、圖中圖中 當(dāng)當(dāng) A1 A0 = 11 時(shí)，只有時(shí)，只有 W3 =1 ，而，而 W0、W1、W2 = 0， 即譯出最小項(xiàng)即譯出最小項(xiàng) m3 ； 當(dāng)當(dāng) A1 A0 = 10 時(shí)，只有時(shí)，只有 W2 =1 ，而，而 W0、W1、W3 = 0， 即譯出最小項(xiàng)即譯出最小項(xiàng) m2 ； 其余類推。其余類推。存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成或門陣列存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成或門陣列圖中圖中 D3 = m3 + m2 +m0 D2 = m2 + m1 D1 = m3 + m0 D0 = m3 + m2 由于由于 PROM 的地址譯碼器能譯出地址碼的的地址譯碼器能譯出地址碼的全部最小項(xiàng)，全部最小項(xiàng)， 而而PROM 的存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成了可編的存儲(chǔ)矩陣構(gòu)

24、成了可編程或門陣列，因此，通過(guò)編程可從程或門陣列，因此，通過(guò)編程可從 PROM 的位的位線輸出端得到任意標(biāo)準(zhǔn)與線輸出端得到任意標(biāo)準(zhǔn)與 - - 或式。由于所有組或式。由于所有組合邏輯函數(shù)均可用標(biāo)準(zhǔn)與合邏輯函數(shù)均可用標(biāo)準(zhǔn)與 - - 或式表示，故理論或式表示，故理論上可用上可用 PROM 實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)。實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)。 1. 為什么為什么用用 PROM 能實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？能實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？ 五、用五、用 PROM 實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT 為了便于用為了便于用 PROM 實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)，實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)，首先需要理解首先需要理解

25、PROM 結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法。結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法。2. PROM 結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法AB與與門門和和或或門門的的習(xí)習(xí)慣慣畫畫法法CY&ABCY1ABCY&ABCY1EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXITA1A0地址地址譯碼器譯碼器( (為與陣列為與陣列) )D3D2D1D0W3W2W1W0&A1 A0 = m3A1 A0 = m2A1 A0 = m1A1 A0 = m01存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣( (為或陣列為或陣列) )1&A1地址譯碼器地址譯碼器( (為與陣列為與陣列) )W3W2W1W0D3 = m3 + m2 + m0D3 = m2 + m1D3 = m3

26、 + m0D3 = m3 + m2 &1&1A0 m3 m2 m1 m01111存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣( (為或陣列為或陣列) )PROM 結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法結(jié)構(gòu)的習(xí)慣畫法EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT3. 怎樣用怎樣用 PROM 實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)？ 例例 試用試用 PROM 實(shí)現(xiàn)下列邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)下列邏輯函數(shù) BCACABYCBCAY21解：解：( (1) ) 將函數(shù)化為標(biāo)準(zhǔn)與將函數(shù)化為標(biāo)準(zhǔn)與 - - 或式或式 )7 , 6 , 5 , 3()6 , 5 , 4 , 1(21mYmY( (2) ) 確定存儲(chǔ)單元內(nèi)容確定存儲(chǔ)單元內(nèi)容由函數(shù)由函數(shù) Y1、Y2 的

27、標(biāo)準(zhǔn)與的標(biāo)準(zhǔn)與 - - 或式知：或式知： 與與 Y1 相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，字線相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，字線 W1、W4、W5、W6 對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元應(yīng)為對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元應(yīng)為 1；對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng) m1、m4、m5、m6與與 Y2 相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，字線相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，字線 W3、W5、W6、W7 對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元應(yīng)為對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元應(yīng)為 1。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT( (3) ) 畫出用畫出用 PROM 實(shí)現(xiàn)的邏輯圖實(shí)現(xiàn)的邏輯圖A11B1C1&1m0m1m2m3m4m5m6m7地地址址譯譯碼碼器器Y1Y2EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT主要要求：主要要求： 了解了解 RAM 的類

28、型、結(jié)構(gòu)和工作原理。的類型、結(jié)構(gòu)和工作原理。 了解集成了解集成 RAM 的使用。的使用。 了解了解 RAM 和和 ROM 的異同的異同。 9.3 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 了解了解 RAM 的擴(kuò)展方法。的擴(kuò)展方法。 EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT一、一、RAM 的結(jié)構(gòu)、類型和工作原理的結(jié)構(gòu)、類型和工作原理 地地址址譯譯碼碼器器存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣讀讀/ 寫控制電路寫控制電路2n m RAM 的結(jié)構(gòu)圖的結(jié)構(gòu)圖 A0A0An-1I/O0I/O1I/Om-1R/WCSEXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXITRAM 與與 ROM 的比較的比較 相相同同處處 都含有地址譯碼器和存儲(chǔ)矩陣都含

29、有地址譯碼器和存儲(chǔ)矩陣 尋址原理相同尋址原理相同 相相異異處處 ROM 的存儲(chǔ)矩陣是或陣列，的存儲(chǔ)矩陣是或陣列，是組合邏輯電路是組合邏輯電路。 ROM 工作時(shí)工作時(shí)只能讀出不能寫入。掉電后數(shù)據(jù)只能讀出不能寫入。掉電后數(shù)據(jù) 不會(huì)丟失不會(huì)丟失。 RAM 的存儲(chǔ)矩陣由觸發(fā)器或動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元構(gòu)的存儲(chǔ)矩陣由觸發(fā)器或動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元構(gòu) 成，成， 是時(shí)序邏輯電路是時(shí)序邏輯電路。RAM 工作時(shí)工作時(shí)能讀出，能讀出， 也能寫入也能寫入。讀或?qū)懹勺x。讀或?qū)懹勺x / 寫控制電路進(jìn)行控制。寫控制電路進(jìn)行控制。 RAM 掉電后數(shù)據(jù)將丟失掉電后數(shù)據(jù)將丟失。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXITRAM 分類分類靜態(tài)靜態(tài) RA

30、M( (即即 Static RAM，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱 SRAM) )動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) RAM( (即即 Dynamic RAM，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱 DRAM) )DRAM 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，價(jià)格便宜，廣泛地用于計(jì)算機(jī)中，但速度較價(jià)格便宜，廣泛地用于計(jì)算機(jī)中，但速度較慢，且需要慢，且需要刷新刷新及讀出放大器等外圍電路。及讀出放大器等外圍電路。 DRAM 的存儲(chǔ)單元是利用的存儲(chǔ)單元是利用 MOS 管具有極高的輸入電阻，管具有極高的輸入電阻，在柵極電容上可暫存電荷的特點(diǎn)來(lái)存儲(chǔ)信息的。由于柵極電容在柵極電容上可暫存電荷的特點(diǎn)來(lái)存儲(chǔ)信息的。由于柵極電容存在漏電，因此工作時(shí)需要周期性地對(duì)存

31、儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新。存在漏電，因此工作時(shí)需要周期性地對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新。SRAM 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)較復(fù)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，集成度較低，但速度快。雜，集成度較低，但速度快。 EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT二、集成二、集成 RAM 舉例舉例 A0 A9 為地址碼輸入端。為地址碼輸入端。4 個(gè)個(gè) I/O 腳為雙向數(shù)據(jù)線，用腳為雙向數(shù)據(jù)線，用于讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。于讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。VDD 接接 +5 V。R/W 為讀為讀/寫控制端。當(dāng)寫控制端。當(dāng) R/W = 1 時(shí)，從時(shí)，從 I/O 線讀出數(shù)據(jù)；當(dāng)線讀出數(shù)據(jù)；當(dāng) R/W = 0 時(shí)，將從時(shí)，將從 I/O 線輸入的數(shù)線輸入的數(shù)據(jù)寫入據(jù)寫入RAM。VDD

32、Intel 2114A7A8A9I/OI/OI/OI/OR/WA6A5A4A3A0A1A2CSGND1234567891817161514131211101 K 4 位位 SRAM Intel 2114 引腳圖引腳圖信號(hào)與信號(hào)與 TTL 電平兼容。電平兼容。CS 為片選控制端，低電平有為片選控制端，低電平有效。效。CS = 1 時(shí)，讀時(shí)，讀/寫控制電路處寫控制電路處于禁止?fàn)顟B(tài)，不能對(duì)芯片進(jìn)行讀于禁止?fàn)顟B(tài)，不能對(duì)芯片進(jìn)行讀/寫操作。當(dāng)寫操作。當(dāng) CS = 0 時(shí)，允許芯片時(shí)，允許芯片讀讀/寫操作。寫操作。存儲(chǔ)矩陣有存儲(chǔ)矩陣有 1 K 個(gè)字，每個(gè)字個(gè)字，每個(gè)字 4 位。位。1K = 1024 =

33、210，故需，故需 10 根地址輸入線。根地址輸入線。EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT三、三、RAM 的擴(kuò)展的擴(kuò)展 RAM的擴(kuò)展動(dòng)畫演示的擴(kuò)展動(dòng)畫演示EXIT 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EXIT半導(dǎo)體存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存半導(dǎo)體存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元可存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)儲(chǔ)單元可存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù) 。根據(jù)存取功能。根據(jù)存取功能的不同，的不同，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分為只讀存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分為只讀存儲(chǔ)器( (ROM) )和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器( (RAM) )，兩者的存，兩者的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)不同。儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)不同。ROM 屬于大規(guī)模組合邏輯屬于大規(guī)模組合邏輯電路，電路，RAM 屬于大規(guī)模時(shí)序邏輯電路