半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 (2)課件

第七章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類

RAM特點(diǎn)：工作中，可隨機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器的任意單元進(jìn)行讀、寫。按功能分：RAM可分為靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩類；按所用器件分：可分為雙極型和MOS型兩種。7.1隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器(RAM)

按讀寫方式分：可分為單口形和雙口型兩種。靜態(tài)：數(shù)據(jù)寫入后，不掉電數(shù)據(jù)不會(huì)丟；動(dòng)態(tài)：指數(shù)據(jù)寫入后，要定時(shí)刷新，否則不掉電數(shù)據(jù)也會(huì)丟失。單口形：不能同時(shí)讀、寫；雙口型：能同時(shí)讀、寫。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱RAM，也叫做讀/寫存儲(chǔ)器，既能方便地讀出所存數(shù)據(jù)，又能隨時(shí)寫入新的數(shù)據(jù)。RAM的缺點(diǎn)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）寫操作Xi=1有效，T5，T6開通；Yj有效T7，T8開通。數(shù)據(jù)(D=1)被寫入存儲(chǔ)單元。（2）讀操作Xi有效，T5，T6開通；Yj有效T7，T8開通。數(shù)據(jù)(Q=1)從存儲(chǔ)單元讀出。1010010111QQ原存儲(chǔ)Q=0

T

存儲(chǔ)單元寫操作:X=1=0T導(dǎo)通，電容器C與位線B連通輸入緩沖器被選通，數(shù)據(jù)DI經(jīng)緩沖器和位線寫入存儲(chǔ)單元如果DI為1，則向電容器充電，C存1;反之電容器放電,C存0。

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刷新R行選線X讀/寫輸出緩沖器/靈敏放大器刷新緩沖器輸入緩沖器位線B2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)讀操作:X=1=1T導(dǎo)通，電容器C與位線B連通輸出緩沖器/靈敏放大器被選通，C中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)位線和緩沖器輸出

T

刷新R行選線X刷新緩沖器輸入緩沖器位線B每次讀出后，必須及時(shí)對(duì)讀出單元刷新，即此時(shí)刷新控制R也為高電平，則讀出的數(shù)據(jù)又經(jīng)刷新緩沖器和位線對(duì)電容器C進(jìn)行刷新。輸出緩沖器/靈敏放大器存儲(chǔ)器容量：

32行×32列矩陣

256×4（字?jǐn)?shù)）×（位數(shù)）256個(gè)字，寬度4位的陣需：32根行線、8根列線。（1）存儲(chǔ)矩陣

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM當(dāng)Xi和Yj有效時(shí)，一個(gè)字的四個(gè)存儲(chǔ)單元被選中。A7~A0=00011111時(shí)，選中哪個(gè)單元?256個(gè)字需要8根地址線A7~A0即可全部尋址。（2）地址譯碼25=32譯碼器A5A6A723=811111000字線位線[31，0]?

?????2）=0時(shí)，芯片被選中。R/W=1時(shí)，G5輸出“1”，G3導(dǎo)通；G4輸出“0”，G1、G2高阻態(tài)截止，讀操作；（3）片選與讀寫控制電路1）=1時(shí)，G4，G5輸出為“0”，三態(tài)門G1，G2，G3均為高阻態(tài)，芯片未選中，不能進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?）=0時(shí)，R/W=0，G4輸出“1”，G1、G2導(dǎo)通；G5輸出“0”，G3高阻態(tài)，寫操作。2.字?jǐn)U展例試用256×4RAM擴(kuò)展成1024×4存儲(chǔ)器。解：需用的256×4RAM芯片數(shù)為：

N=總存儲(chǔ)容量/單片存儲(chǔ)容量==4（片）

用256×4RAM組成1024×4存儲(chǔ)器3、全擴(kuò)展：字?jǐn)?shù)加倍，位數(shù)也加倍的擴(kuò)展方式。例：將4K×4的RAM擴(kuò)展為16K×8的存儲(chǔ)系統(tǒng)。片選地址線數(shù)=14–12=2數(shù)據(jù)線數(shù)=位線數(shù)=88個(gè)芯片構(gòu)成4組，每組2片。數(shù)據(jù)線D0～D7、片內(nèi)地址線A0～A11，片選地址線A12,A13需2/4線譯碼器來(lái)譯碼。輸出存儲(chǔ)矩陣字線位線000101111100110011001001地址A1A0D3D2D1D0內(nèi)容+VCCW3W0W1W2D0D1D2D3（2）MOS管的ROM矩陣矩陣中，字線和位線間有MOS管的單元，存儲(chǔ)“0”；無(wú)MOS管的，存儲(chǔ)“1”。以上兩種稱為掩膜ROM，其存儲(chǔ)矩陣中的內(nèi)容在出廠時(shí)已被固定，用戶不能修改。

（3）PROM字線位線熔斷絲

將熔絲燒斷，字線、位線在此交叉，該單元變成“0”。

PROM是一種可編程序的ROM，采用熔絲結(jié)構(gòu)，只給用戶一次編程機(jī)會(huì)。在出廠時(shí)全部存儲(chǔ)“1”，用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為“0”。ROMD/A計(jì)數(shù)器CP計(jì)數(shù)脈沖送示波器34A1A2A0D3D2D1D0D/A010000000000011111111111000000000000000000000011111111111248129637.2.2ROM的應(yīng)用舉例1.波形發(fā)生器ROMD/A計(jì)數(shù)器CP計(jì)數(shù)脈沖送示波器34uoA1A2A0D3D2D1D0D/A01000000000001111111111100000000000000000000001111111111124812963tuo0數(shù)學(xué)運(yùn)算是數(shù)控裝置和數(shù)字系統(tǒng)中需要經(jīng)常進(jìn)行的操作，如果事先把要用到的基本函數(shù)變量在一定范圍內(nèi)的取值和相應(yīng)的函數(shù)取值列成表格，寫入只讀存儲(chǔ)器中，則在需要時(shí)只要給出規(guī)定“地址”就可以快速地得到相應(yīng)的函數(shù)值。這種ROM，實(shí)際上已經(jīng)成為函數(shù)運(yùn)算表電路?！纠?.2—1】試用ROM構(gòu)成能實(shí)現(xiàn)函數(shù)y=x2的運(yùn)算表電路，x的取值范圍為0～15的正整數(shù)?！窘狻浚?）分析要求、設(shè)定變量自變量x的取值范圍為0～15的正整數(shù)，對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制正整數(shù)，用B=B3B2B1B0表示。根據(jù)y=x2的運(yùn)算關(guān)系，可求出y的最大值是152＝225，可以用8位二進(jìn)制數(shù)Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。2.作函數(shù)運(yùn)算表電路（4）畫ROM存儲(chǔ)矩陣節(jié)點(diǎn)連接圖為做圖方便，可將ROM矩陣中的二極管用節(jié)點(diǎn)表示。圖8.2—5例8.2—1ROM存儲(chǔ)矩陣連接圖當(dāng)我們把ROM存儲(chǔ)矩陣做一個(gè)邏輯部件應(yīng)用時(shí)，可將其用方框圖表示。說(shuō)明:在圖8.2—5所示電路中，字線W0～W15分別與最小項(xiàng)m0～m15一一對(duì)應(yīng)，我們注意到作為地址譯碼器的與門陣列，其連接是固定的，它的任務(wù)是完成對(duì)輸入地址碼（變量）的譯碼工作，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)具體的地址—地址碼（變量）的全部最小項(xiàng)；而作為存儲(chǔ)矩陣的或門陣列是可編程的，各個(gè)交叉點(diǎn)—可編程點(diǎn)的狀態(tài)，也就是存儲(chǔ)矩陣中的內(nèi)容，可由用戶編程決定。從ROM的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖可知，只讀存儲(chǔ)器的基本部分是與門陣列和或門陣列，與門陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入變量的譯碼，產(chǎn)生變量的全部最小項(xiàng)，或門陣列完成有關(guān)最小項(xiàng)的或運(yùn)算，因此從理論上講，利用ROM可以實(shí)現(xiàn)任何組合邏輯函數(shù)。2．實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)【例8.2—2】試用ROM實(shí)現(xiàn)下列函數(shù)：2.選用16×4位ROM，畫存儲(chǔ)矩陣連線圖圖8.2—7例8.2—2ROM存儲(chǔ)矩陣連線圖四．常用的EPRO