數(shù)字電路 第九章 半導(dǎo)體存儲器課件

第九章半導(dǎo)體存儲器§9.1概述§9.2只讀存儲器(ROM)§9.3隨機存取存儲器(RAM)§9.1概述半導(dǎo)體存儲器是由半導(dǎo)體器件構(gòu)成的大規(guī)模集成電路,專門用來存放二進制信息的,是任何數(shù)字電路不可缺少的一部分.按所用半導(dǎo)體器件的不同,半導(dǎo)體存儲器分為:1.雙極型-----工作速度快,在微機中作高速緩存2.MOS型-----功耗小,因而集成度高.用于大容量存儲,如微機中的內(nèi)存條2.隨機存取存儲器RandomAccessMemoryRAM1)SRAM靜態(tài)隨機存取存儲器

(static)2)DRAM動態(tài)隨機存儲存取器(Dynamic)任何時刻對任何單元都能直接寫入或讀出二進制信息,斷電后信息就丟失。3.順序存取存儲器SequentialAccessMemorySAMFIFOFirstinFirstoutFILOFirstinLastout順序存取存儲器的特點是先入先出或先入后出§9.2只讀存儲器(ROM)只讀存儲器在工作時其存儲內(nèi)容是固定不變的，因此，只能讀出，不能隨時寫入，所以稱為只讀存儲器。7.2.1ROM的基本結(jié)構(gòu)及工作原理ROM主要組成部分：1.地址譯碼器2.存儲矩陣3.輸出電路。ReadOnlyMemory...000011111111111000000001地址A1A0D3D2D1D0內(nèi)容位線A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC譯碼器K:輸出控制端字線輸入任意一個地址碼，譯碼器就可使與之對應(yīng)的某條字線為高電平，進而從位線上讀出四位輸出數(shù)字量。+VCCW3W0W1W2D0D1D2D3有MOS管的單元存儲“0”；無MOS管的單元存儲“1”。下圖是使用MOS管的ROM矩陣：固定ROM：在前面介紹的兩種存儲器中，其存儲單元中的內(nèi)容在出廠時已被完全固定下來，使用時不能變動。

PROM：有一種可編程序的ROM，在出廠時全部存儲“1”，用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為“0”,然而只能改寫一次。ROM的類型:

EPROM：一種可以改寫多次的ROM。它所存儲的信息可以用紫外線或X射線照射檫去（Erasable），然后又可以重新編制信息。存儲容量是ROM的主要技術(shù)指標(biāo)之一，它一般用[存儲字?jǐn)?shù)：2N].[輸出位數(shù)：M]來表示(其中N為存儲器的地址線數(shù))。例如：128(字).8(位)、1024(字)8(位)等等。.EPROM的結(jié)構(gòu)及工作原理可見《數(shù)字電子技術(shù)》P301（閻石主編）PN+N+G1DSG2SIO2層SIMOS---迭柵注入MOS管G1控制極G2浮柵極符號當(dāng)S、D極間加以較高電壓（約+20~+25V)時,將發(fā)生雪崩擊穿,如果同時在控制極加上高壓脈沖(幅度約+25V,寬度約50ms),一些速度較高的電子就能穿過SIO2層到達浮置柵極,行成注入電荷。注入了電荷的SIMOS管相當(dāng)于寫入了1，沒注入電荷的相當(dāng)于存入了0。SIMOS--StackedgateInjuntionMetalOxideSemiconductor9.2.2ROM的應(yīng)用舉例例1.用于存儲固定的專用程序。例2.利用ROM可實現(xiàn)查表或碼制變換等功能。查表功能－－例：查某個角度的三角函數(shù)碼制變換：地址——欲變換的編碼相應(yīng)ROM中的內(nèi)容——目的編碼地址碼——變量值（角度）“造表”相應(yīng)ROM中的內(nèi)容——函數(shù)值輸入地址(角度)輸出函數(shù)值“查表”例3.ROM在波形發(fā)生器中的應(yīng)用。ROMD/A計數(shù)器CP計數(shù)脈沖送示波器34A1A2A0D3D2D1D0D/A01000000000001111111111100000000000000000000001111111111124812963tuo0tuo0ROMD/A計數(shù)器CP計數(shù)脈沖送示波器34uoA1A2A0D3D2D1D0D/A010000000000011111111111000000000000000000000011111111111248129639.3.1SRAM的基本存儲單元WiDD符號VCCWiDDO/IR/W123T2T3T4T5T6QQT1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線工作原理:O/IWiDDR/W123T2T3T4T5T6QT1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線VCCQVCCT2T1T3T4工作原理:1.信息的基本存儲單元：由增強型NMOS管T1和T2、T3和T4構(gòu)成一個基本R-S觸發(fā)器。2.T5和T6是門控管，由字線Wi控制其導(dǎo)通或截止：

Wi＝1則導(dǎo)通，否則截止。VCCWiDDI/OR/W123T2T3T4T5T6QQT1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線4.R/W的控制作用R/W=0時，三態(tài)門1、3接通，而門2處于高阻，使I/O信號得以經(jīng)過門1、3送到數(shù)據(jù)線上，以便寫入；R/W＝1時，門1、3處于高阻狀態(tài)，門2接通，將數(shù)據(jù)線上電位送到I/O，以便讀出。R/W123數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線9.3.2單管動態(tài)存儲單元(DRAM)是目前所有大容量DRAM首選存儲單元,結(jié)構(gòu)簡單但需要配置靈敏恢復(fù)/讀出放大器破壞性讀出字線位線CSCBW3W2W1W0地址譯碼器讀寫及輸入/輸出控制I/O1I/O0CSR/WA0A1D1D1D0D0存儲矩陣9.3.3存儲器的整體結(jié)構(gòu)64×64存儲矩陣D3D2D1D0D3D2D1D0I/O電路列地址譯碼A4A9A0A3A1A29.3.4RAM組件及其連接123456789181716151413121110A2A1A0A3A4A5A6A7A8A9CSGNDVCCD3D2D1D0R/WRAM2114管腳圖2345678910232221201918171615A0A1D0A3A4A5A6A9A10CSGNDVCCD3D2D1D4RAM6116管腳圖A2A711112141324A8D5D6D7RDWR一、擴大RAM(如2114)的位數(shù)要達到這個目的方法很簡單，只要把各片地址線對應(yīng)連接在一起，而數(shù)據(jù)線并行使用即可，示范接線如下圖：D7A9A0R/WCSD1D3D2D0A9A0R/WCSD1D3D2D0......D6D5D4D1D3D2D0...CSR/WA0A92114(1)2114(2)用(兩片2114)1024×4構(gòu)成1024×8二、增加RAM(如2114)的字?jǐn)?shù)通過用1024×4(4片2114)構(gòu)成4096×4為例，介紹解決這類問題的辦法。(1)訪問4096個單元，必然有12根地址線；(2)訪問RAM2114，只需10根地址線，尚余2根地址線；(3)設(shè)法用剩余的2根地址線去控制4個2114的片選端。思路：CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D324譯碼器A11A10A0A9D3D2D1D02114