數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)第7章-半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件課件

《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》11第7章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件7.1

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器7.1.1

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型、特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)7.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）7.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）7.1.4

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）7.2

可編程邏輯器件7.2.1

PLD的基本結(jié)構(gòu)7.2.2

可編程邏輯陣列（PLA）7.2.3

可編程陣列邏輯（PAL）7.2.4

通用陣列邏輯（GAL）7.2.5

現(xiàn)場(chǎng)可編程陣列（FPGA）1第7章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件7.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器227.1

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器7.1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型、特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)7.1.2 順序存儲(chǔ)器（SAM）7.1.3 只讀存儲(chǔ)器（ROM）7.1.4 隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是用半導(dǎo)體器件來(lái)存儲(chǔ)二值信息的大規(guī)模集成電路。它具有集成度高、體積小、可靠性高、價(jià)格低廉、存儲(chǔ)速度快、外圍電路簡(jiǎn)單且易于接口、便于自動(dòng)化批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器主要用于電子計(jì)算機(jī)和某些數(shù)字系統(tǒng)中，用來(lái)存放程序、數(shù)據(jù)、資料等。因此，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器就成了這些數(shù)字系統(tǒng)不可缺少的組成部分。27.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器7.1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型、特點(diǎn)和337.1.1

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型、特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)分類標(biāo)準(zhǔn)分 類特 點(diǎn)制造工藝雙極型工作速度快、功耗大、價(jià)格較高；主要用于對(duì)速度要求較高的場(chǎng)合。MOS型集成度高、功耗小、工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低；主要用于大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)中。存取方式順序存取存儲(chǔ)器（SAM）對(duì)信息的存取按順序進(jìn)行。即：“先入先出（FIFO）”或“先入后出（FILO）”隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）隨時(shí)隨機(jī)地對(duì)任意一個(gè)單元直接存取信息。缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)易失，一旦掉電，數(shù)據(jù)全部丟失。（靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM）只讀存儲(chǔ)器（ROM）內(nèi)容只能讀出不能寫入。

存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)因斷電而消失，即具有非易失性。（固定ROM、PROM、EPROM等。）表7-1

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型和特點(diǎn)（P258）37.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型、特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)分類標(biāo)準(zhǔn)分 447.1.1

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型、特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)表7-2

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)（P259）主要技術(shù)指標(biāo)說(shuō) 明存儲(chǔ)容量是指存儲(chǔ)器存放信息的多少，存儲(chǔ)容量越大，說(shuō)明它能存儲(chǔ)的信息越多。位（bit）：存儲(chǔ)器最基本的存儲(chǔ)單元，可以存儲(chǔ)一個(gè)0或一個(gè)1。字（byte）：若干個(gè)基本存儲(chǔ)單元排列在一起組成一個(gè)字。存儲(chǔ)容量＝字?jǐn)?shù)×位數(shù)存取時(shí)間是用來(lái)表征存儲(chǔ)器工作速度的高低，一般用讀（或?qū)懀┲芷趤?lái)描述。讀（或?qū)懀┲芷诙?，即存取時(shí)間短，存儲(chǔ)器的工作速度就越高。連續(xù)兩次讀?。ɑ?qū)懭耄┎僮魉g隔的最短時(shí)間稱為讀（或?qū)懀┲芷凇?7.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型、特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)表7-2半557.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）順序存儲(chǔ)器（P259）SAM（Sequential

AccessMemory）由動(dòng)態(tài)移存器組成；動(dòng)態(tài)移存器由動(dòng)態(tài)移存單元串接而成；動(dòng)態(tài)移存單元由兩個(gè)傳輸門和CMOS反相器串接而成。動(dòng)態(tài)移存器電路簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模集成。它利用MOS管柵極和源級(jí)（基片）之間的電容（柵電容）來(lái)暫存信息。由于MOS管的輸入電阻極大，在柵電容上沖入電荷后，電荷經(jīng)輸入電阻的自然泄漏（放電）比較緩慢，至少可以保持幾毫秒，如果移位脈沖（CP）的周期在微秒數(shù)量級(jí)，則在一個(gè)周期內(nèi)柵電容上的電荷基本不變，柵極電位也基本不變。若長(zhǎng)時(shí)間沒有移位脈沖的推動(dòng)，存放在柵電容上的二值信息就會(huì)隨著電荷的泄漏而消失。因此，它只能在移位脈沖的推動(dòng)下，也就是在動(dòng)態(tài)中運(yùn)用。故稱它為動(dòng)態(tài)移存器。57.1.2順序存儲(chǔ)器（SAM）順序存儲(chǔ)器（P259）62.5

CMOS門電路CMOS反相器（P66）A

0V

VGSN0

VGS(th)N截止

GSPDDDDGS(th)PV

A

V

V

V導(dǎo)通SDDSRoffonRVDDFRon?

RoffDDDDoff onRoffF

V

VR

R62.5CMOS門電路CMOS反相器（P66）A0V 72.5

CMOS門電路CMOS反相器（P66）DDAV

VGSN

A0

VDD

VGS(th)N導(dǎo)通

GSPDDGS(th)PV

A

V0

V截止SDDSRonoffRVDDFRon?

RoffDDoff onRonF

V

0VR

R72.5CMOS門電路CMOS反相器（P66）DDAV 87.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）動(dòng)態(tài)CMOS反相器（P259）TGCPCPGGSDDSVCVT2VT1vOvICR圖7-1

動(dòng)態(tài)CMOS反相器為了長(zhǎng)期保持C上的1信號(hào)，需要每隔一定時(shí)間對(duì)C補(bǔ)充一次電荷，使信號(hào)得到“再生”，通常稱這一操作過程為“刷新”。CP周期不能太長(zhǎng)，一般要小于1ms。動(dòng)態(tài)CMOS反相器能夠暫存信息，并且在不斷刷新的前提下，長(zhǎng)期儲(chǔ)存信息。87.1.2順序存儲(chǔ)器（SAM）動(dòng)態(tài)CMOS反相器（P25997.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）動(dòng)態(tài)CMOS移存單元（P259）InTG1CPCPGGSDDSVCVT1VT2C1TG2OutCPCPGGSDDSVCVT3VT4C2圖7-2動(dòng)態(tài)CMOS移存單元主動(dòng)態(tài)CMOS反相器 從動(dòng)態(tài)CMOS反相器1位97.1.2順序存儲(chǔ)器（SAM）動(dòng)態(tài)CMOS移存單元（P251010InTG1CPCPGGSDDSVCVT1VT2C1TG2OutCPCPGGSDDSVCVT3VT4C2圖7-2

動(dòng)態(tài)CMOS移存單元當(dāng)CP＝1時(shí)，主動(dòng)態(tài)反相器接收信息；從動(dòng)態(tài)反相器保持原存信息。當(dāng)CP＝0時(shí)，主動(dòng)態(tài)反相器保持原存信息；從動(dòng)態(tài)反相器跟隨主動(dòng)態(tài)反相器變化。經(jīng)過一個(gè)CP的推動(dòng)，數(shù)據(jù)即可向右移動(dòng)一位。10InTG1CPCPGGSDDSVCVT1VT2C1T117.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）1024位動(dòng)態(tài)移存器（P259）0121023……串入串出CPCP圖7-3

1024位動(dòng)態(tài)移存器1位動(dòng)態(tài)移存單元117.1.2順序存儲(chǔ)器（SAM）1024位動(dòng)態(tài)移存器（P25圖7-4

1024×1位FIFO型SAM7.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）1024×1位FIFO（First-In-First-Out）型SAM（P260）片選＝0封鎖封鎖封鎖開放工作方式：循環(huán)刷新12圖7-41024×1位FIFO型SAM7.1.2順序存儲(chǔ)圖7-4

1024×1位FIFO型SAM7.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）開放封鎖開放1024×1位FIFO（First-In-First-Out）型SAM（P260）片選＝1寫/循環(huán)＝1封鎖讀＝0工作方式：寫入13圖7-41024×1位FIFO型SAM7.1.2順序存儲(chǔ)圖7-4

1024×1位FIFO型SAM7.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）開放開放開放1024×1位FIFO（First-In-First-Out）型SAM（P260）片選＝1寫/循環(huán)＝1封鎖讀＝1工作方式：寫入＋讀取14圖7-41024×1位FIFO型SAM7.1.2順序存儲(chǔ)圖7-4

1024×1位FIFO型SAM7.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）封鎖封鎖封鎖1024×1位FIFO（First-In-First-Out）型SAM（P260）片選＝1寫/循環(huán)＝0開放讀＝0工作方式：循環(huán)刷新15圖7-41024×1位FIFO型SAM7.1.2順序存儲(chǔ)圖7-4

1024×1位FIFO型SAM7.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）封鎖開放封鎖1024×1位FIFO（First-In-First-Out）型SAM（P260）片選＝1寫/循環(huán)＝0開放讀＝1工作方式：讀?。h(huán)刷新16圖7-41024×1位FIFO型SAM7.1.2順序存儲(chǔ)7.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）1024×1位FILO（First-In-Last-Out）型SAM（P260）讀/寫＝0工作截止SL/SR＝0圖7-5

1024×1位FILO型SAM177.1.2順序存儲(chǔ)器（SAM）1024×1位FILO（Fi7.1.2

順序存儲(chǔ)器（SAM）1024×1位FILO（First-In-Last-Out）型SAM（P260）讀/寫＝1截止工作SL/SR＝1圖7-5

1024×1位FILO型SAM187.1.2順序存儲(chǔ)器（SAM）1024×1位FILO（Fi197.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）只讀存儲(chǔ)器（P261）只讀存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱ROM（Read

Only

Memory），它是各種存儲(chǔ)器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。ROM是一種固定存儲(chǔ)器，它把需要長(zhǎng)期存放的程序、表格、函數(shù)以及常數(shù)、符號(hào)等數(shù)據(jù)固定于這種存儲(chǔ)器內(nèi)，所存內(nèi)容在斷電時(shí)也不丟失，具有非易失性。正常工作時(shí)只能讀出，不能寫入。ROM可分為：①固定ROM②可編程ROM（PROM）：

Programmable

Read

Only

Memory③可擦除可編程ROM（EPROM）：

Erasable

Programmable

ReadOnly

Memory④電可擦可編程ROM（EEPROM，E2PROM）：

ElectronicsErasableProgrammableReadOnly Memory197.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）只讀存儲(chǔ)器（P261）E20207.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）1、固定ROM（P261）固定ROM又稱為掩模ROM，這種ROM出廠時(shí)其內(nèi)部存儲(chǔ)的信息由生產(chǎn)廠家采用掩模工藝固化在里面（即廠家編程）。它在使用時(shí)只能讀出，不能寫入，因此通常只用來(lái)存放固定數(shù)據(jù)、固定程序和函數(shù)表等。207.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）1、固定ROM（P26121217.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）1、固定ROM（P261）圖7-6

ROM的基本結(jié)構(gòu)字線位線存儲(chǔ)容量：2n×m

位217.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）1、固定ROM（P2612222地址譯碼器W0W1W2W3存儲(chǔ)矩陣RR R RA10A輸出緩沖器三態(tài)控制D’

D’

D’

D’3 2 1 0D3 D2 D1 D0圖7-7

4×4位二極管固定ROM（P262）22W0W1W2W3存儲(chǔ)矩陣RR R RA10A輸出緩沖器三234×4位二極管固定ROM（P262）地址數(shù)據(jù)A1A0D3D2D1D0001001010111101110110101表7-3

4×4位ROM數(shù)據(jù)表W

0W

12WW

3R圖7-8

二極管或門233D’2D’

W

W3 04×4位二極管固定ROM（P262）地址數(shù)據(jù)A1A0D3D22 12302?

W0

A1

A0?

D0

W0

W1

W3???

D1

W1

W2?

W1

A1

A0??D

W

W

W??

W2

A1

A0??

D

W

W?

3??

W3

A1

A011A10A＆＆＆＆≥1D3≥1≥1D2

D1≥1D0W0W1W2W3圖7-9

圖7-7所示ROM的與或陣列圖242 12302?W0A1A0?D0W07.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）2、可編程ROM（PROM）（P262）PROM在出廠時(shí)，存儲(chǔ)的內(nèi)容為全

0（或全

1），用戶根據(jù)需要，可將某些單元改寫為

1（或0）。這種ROM采用熔絲或PN結(jié)擊穿的方法編程，由于熔絲燒斷或PN結(jié)擊穿后不能再恢復(fù)，

因此PROM只能改寫一次。圖7-10

熔絲型PROM的存儲(chǔ)單元WiDiV1V2DiWi25(a) (b)圖7-11

PN結(jié)擊穿法PROM的存儲(chǔ)單元7.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）2、可編程ROM（PROM）267.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）3、可擦除的可編程ROM（EPROM）（P263）EPROM利用浮柵MOS管進(jìn)行編程，ROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行多次擦除和改寫。最早出現(xiàn)的是用紫外線照射擦除的EPROM（Ultra-VioletErasableProgrammableRead-Only

Memory,

簡(jiǎn)稱UVEPROM）。隨后出現(xiàn)了用電信號(hào)可擦除的可編程ROM（ElectricallyErasableProgrammableRead-Only

Memory,

簡(jiǎn)稱EEPROM或E2PROM）。近年來(lái)已廣泛使用的快閃存儲(chǔ)器（Flash

Memory）也是一種用電信號(hào)擦除的可編程ROM。目前用紫外線照射擦除的EPROM已被EEPROM和FLASH所代替。267.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）3、可擦除的可編程ROM7.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）EPROM的存儲(chǔ)單元WiYj位線N＋N＋P型硅襯底S DG控制柵浮柵SiO2疊層?xùn)臡OS管圖7-12

EPROM的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)277.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）EPROM的存儲(chǔ)單元WiYj287.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）EPROM的存儲(chǔ)單元編程在漏源極間加高壓（+25V），溝道內(nèi)形成雪崩擊穿，而控制柵加正脈沖（

25V/50ms），吸引部分高能電子穿透SiO2絕緣層，被浮柵俘獲并聚集于浮柵，當(dāng)去掉高壓電源后，由于包圍浮柵的SiO2的高絕緣性能，被俘獲電子難以泄漏并將長(zhǎng)期保存，使浮柵帶上負(fù)電，該負(fù)電壓的存在，必須施加比閾值電壓VGS(th)更高的控制柵電壓才能抵消浮柵上負(fù)電荷的作用，而形成導(dǎo)電溝道。正常工作時(shí)＋5V的控制柵電壓不能再使管子導(dǎo)通，說(shuō)明該存儲(chǔ)單元被長(zhǎng)期寫入0。如此，可將全部該寫0的單元寫0，實(shí)現(xiàn)用戶編程。287.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）EPROM的存儲(chǔ)單元編程7.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）EPROM的存儲(chǔ)單元擦除若要擦除所寫入的數(shù)據(jù)，可將其置于EPROM擦除器產(chǎn)生的強(qiáng)紫外光照射之下，并持續(xù)一定時(shí)間（幾到十幾分鐘），浮柵上的電子通過紫外光獲得光子能量，而穿透絕緣層回到襯底中，芯片又恢復(fù)到全部存儲(chǔ)單元為1的初始狀態(tài)。該芯片又可以再一次被用戶改寫編程（用戶多次編程），數(shù)據(jù)可保存約10年。為區(qū)別于固定ROM，這些可編程單元在陣列圖中的交叉點(diǎn)上用“×”表示，而不再用圓點(diǎn)。Wi29Yj×7.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）EPROM的存儲(chǔ)單元擦除Wi7.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）EEPROM的存儲(chǔ)單元（P263）圖7-13

EEPROM的存儲(chǔ)單元307.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）EEPROM的存儲(chǔ)單元（P2317.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）EEPROM的特點(diǎn)（P263）一般EEPROM集成片允許擦寫1000~100000次，擦寫共需時(shí)間幾十毫秒左右，數(shù)據(jù)可保存5~10年。早期的E2PROM集成芯片如2815、2817等需用高電壓脈沖擦寫，一般需用專用編程器來(lái)完成。而新型E2PROM如28l6A、2864A等內(nèi)部設(shè)置了升壓電路、使擦、寫、讀都在5V電源下進(jìn)行，不需要編程器，而是在用戶系統(tǒng)中用讀／寫端的邏輯電平來(lái)控制，這種在線改寫非常方便，與RAM的讀／寫操作類似，但斷電后不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。317.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）EEPROM的特點(diǎn)（P2327.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）快閃存儲(chǔ)器（FlashMemory）（P263）它是新一代電信號(hào)擦除的可編程ROM。它不僅吸收了EPROM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程可靠的優(yōu)點(diǎn)，而且保留了E2PROM用隧道效應(yīng)擦除快捷的特性，而且集成度可以做得很高。N＋N＋P型硅襯底SDG浮柵SiO2WiYj位線DSVSSG隧道區(qū)圖7-14

快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元327.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）快閃存儲(chǔ)器（Flash33337.1.3

只讀存儲(chǔ)器（ROM）4、ROM在組合邏輯設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（P264）ROM除用作存儲(chǔ)器外，還可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯函數(shù)。因?yàn)镽OM中的地址譯碼器實(shí)際上是個(gè)與陣列，若把地址端A0～An當(dāng)作邏輯函數(shù)的輸入變量，則可在地址譯碼器的輸出端對(duì)應(yīng)產(chǎn)生全部最小項(xiàng)；而存儲(chǔ)矩陣是個(gè)或陣列，可把有關(guān)最小項(xiàng)相或后獲得輸出變量，ROM有幾個(gè)數(shù)據(jù)輸出端，就可得到幾個(gè)邏輯函數(shù)的輸出，所以可以用ROM實(shí)現(xiàn)任何組合邏輯函數(shù)。用ROM實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)的方法很簡(jiǎn)單，只要列出該函數(shù)的真值表，以最小項(xiàng)相或的原則，即可直接畫出存儲(chǔ)矩陣的陣列圖。337.1.3只讀存儲(chǔ)器（ROM）4、ROM在組合邏輯設(shè)計(jì)例1：試用一個(gè)ROM實(shí)現(xiàn)下列函數(shù) 1?

2?

F＝AB＋CD＋AC＋ABCD?

F＝A＋CD＋BC解：（1）

寫出各函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與-或式F1＝ABCD＋ABCD＋ABCD＋ABCD＋ABCD34＋ABCD＋ABCD＋ABCD＋ABCD＝m1

m2

m6

m10

m11

m12

m13

m14

m15F2＝ABCD

ABCD

ABCD

ABCD

ABCD

ABCDABCD

ABCD＋ABCD

ABCD＋ABCD

ABCD＝m0

m1

m3

m7

m8

m9

m10

m11

m12

m13

m14

m15（2）

確定地址和輸出4??輸入變量：A、B、C、D

地址：4位?

2

2位ROM輸出函數(shù)：F1、F2

輸出：2個(gè)例1：試用一個(gè)ROM實(shí)現(xiàn)下列函數(shù) 1? 2?F＝AB＋CDEN（3） 畫出陣列圖A1B1C1D1W0W1

W2W3W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13

W14W1511F135F2EN（3） 畫出陣列圖W0W1W2W3W4W5W6W6例2：用PROM構(gòu)成將4位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成循環(huán)碼的碼制轉(zhuǎn)換電路。解： 二進(jìn)制碼數(shù)據(jù)字Wi循環(huán)碼B3B2B1B0G3G2G1G00000W000000001W100010010W200110011W300100100W401100101W501110110W601010111W701001000W811001001W911011010W1011111011W1111101100W1210101101W1310111110W1410011111W15100036例2：用PROM構(gòu)成將4位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成循環(huán)碼的碼制轉(zhuǎn)換電373 3B(A

)2 2B(A

)1 1B

(

A

)＆0 0B(A

)W0W1W2W3W4W5W6W7W8WW9W10W11W12W1314W151111≥1 ≥1 ≥1 ≥1地址譯碼器=與陣列（固定）37G3(D3)G2(D2)G1(D1)

G0(D0)存儲(chǔ)矩陣=或陣列（可編程）Y3 Y2 Y1 Y0未編程的16×4位PROM3 3B(A)2 2B(A)1 1B(A)B3(

A3)B2(

A2)B1

(

A1

)＆B0(

A0)Y3

Y2

Y1

Y0W0W1W2W3W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15≥1 ≥1 ≥1 ≥11111編程后的16×4位PROM38G3(D3)G2(D2)G1(D1)

G0(D0)B3(A3)B2(A2)B1(A1)＆B0397.1.3

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM：

RandomAccessMemory

）（266）隨機(jī)存儲(chǔ)器也稱隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或隨機(jī)讀

/

寫存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱RAM。RAM可以隨時(shí)從任一指定地址取出（讀出）數(shù)據(jù)，也可以隨時(shí)將數(shù)據(jù)存入（寫入）任何指定地址的存儲(chǔ)單元中去。其存儲(chǔ)單元可以是靜態(tài)的（觸發(fā)器），也可以是動(dòng)態(tài)的（動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元），因此有靜態(tài)RAM（SRAM：StaticRandomAccessMemory）和動(dòng)態(tài)RAM（DRAM：Dynamic

RandomAccessMemory）之分。優(yōu)點(diǎn)：讀、寫方便，使用靈活；缺點(diǎn)：一旦斷電數(shù)據(jù)隨之丟失，即數(shù)據(jù)具有易失性。397.1.3隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM：R7.1.3

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）RAM的基本結(jié)構(gòu)（P266）圖7-15

RAM的基本結(jié)構(gòu)407.1.3隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）RAM的基本結(jié)構(gòu)（P266）41256×1位RAM示意圖X地址譯碼器A

01AA

23AX

（0

行）X

15……1,11,1616,116,16行 列位線位線00T01515T'

T'15TY（列）

… YY

地

址

譯碼器A4 A5 A6 A711ENI/

O＆＆CSR

/W存儲(chǔ)矩陣I/O電路G

13EN GG

4G

5D

G

2D 1EN41256×1位RAM示意圖XA01AA23AX（0 4242分析：

256×1位RAM???當(dāng)CS＝1時(shí)，未選中該片片選端CS??當(dāng)CS＝0時(shí)，選中該片讀/

寫控制端R

/

W

?

??當(dāng)R

/

W＝1時(shí)，執(zhí)行讀操作??當(dāng)R

/

W＝0時(shí)，執(zhí)行寫操作地址碼位數(shù)n可尋址數(shù)2n101024（1K）112048（2K）124096（4K）138192（8K）1416384（12K）1532768（32K）1665536（64K）17131072（128K）18262144（256K）19524288（512K）201048576（1024K＝1M）表 地址碼位數(shù)與可尋址數(shù)關(guān)系存儲(chǔ)容量：28＝256（bit）行地址：A3

A2

A1

A0列地址：A7

A6

A5

A4AB（地址線：Adress

Bus）：8根（A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0）DB（數(shù)據(jù)線：Data Bus）：1根（I

/

O）CB（控制線：Controll Bus）：2根（CS、R

/

W）42分析：256×1位RAM???當(dāng)CS＝1時(shí)，未選中該片4343圖7-16

6管CMOS靜態(tài)存儲(chǔ)單元UCC42QQ135678YDD7.1.3

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）1、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）（P266）X43圖7-166管CMOS靜態(tài)存儲(chǔ)單元UCC42QQ13544447.1.3

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）1、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）（P266）采用六管CMOS存儲(chǔ)單元的常用SRAM芯片有6116（2K×8位）、6264（8K×8位）、62256（32x×8位）等。由于采用CMOS構(gòu)造，使其靜態(tài)功耗極小，當(dāng)它們的片選端加入無(wú)效電平時(shí)，立即進(jìn)入微功耗保持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)，可以保持原存數(shù)據(jù)不丟失。因此在交流電源斷電時(shí)，可用電池供電。447.1.3隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）1、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SR457.1.3

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）2、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）（P267）動(dòng)態(tài)RAM的存儲(chǔ)矩陣由動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元組成。動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元利用MOS管的柵極電容來(lái)存儲(chǔ)信息，但由于柵極電容的容量很小，而漏電流又不可能絕對(duì)等于0，所以電荷保存的時(shí)間有限。為了避免存儲(chǔ)信息的丟失，必須定時(shí)地給電容補(bǔ)充漏掉的電荷，因此DRAM內(nèi)部要有刷新控制電路，其操作也比靜態(tài)RAM復(fù)雜。盡管如此，由于DRAM存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)常簡(jiǎn)單，所用元件少，功耗低，所以目前大容量RAM主要采用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)。457.1.3隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）2、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DR圖7-17 四管動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元（P268）46圖7-17 四管動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元（P268）467.1.3

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）單管動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元（P268）圖7-18 單管動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元477.1.3隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）單管動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元（P2487.1.3

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）4、隨機(jī)存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展（P268）①位擴(kuò)展：存儲(chǔ)器芯片的字長(zhǎng)多數(shù)為一位、四位、八位等。當(dāng)實(shí)際的存儲(chǔ)系統(tǒng)的字長(zhǎng)超過存儲(chǔ)器芯片的字長(zhǎng)時(shí)，需要進(jìn)行位擴(kuò)展。位擴(kuò)展可以利用芯片的并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)，如圖7-19所示。②字?jǐn)U展：如果一片RA