數(shù)字電子技術(shù) 第六版 課件 9ch3 隨機存取存儲器（RAM）

第9章半導(dǎo)體存儲器9.3

隨機存儲讀取器(RAM)9.3.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理9.3.2RAM的存儲單元9.3.3RAM的擴展一、RAM的基本結(jié)構(gòu)9.3.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和讀寫過程RAM的電路結(jié)構(gòu)

1.存儲矩陣：由大量以矩陣形式排列的存儲單元組成。圖中存儲器的容量是：字數(shù)×位數(shù)=32×16=512字位一、RAM的基本結(jié)構(gòu)RAM的電路結(jié)構(gòu)

2.地址譯碼器：為了能方便地選擇到存儲器中的任一個存儲單元，將地址譯碼器分為行、列地址譯碼器，然后根據(jù)行、列地址去選通相應(yīng)的存儲單元進行讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。一、RAM的基本結(jié)構(gòu)RAM的電路結(jié)構(gòu)

3.I/O和讀/寫控制電路：為了滿足存儲容量擴展要求，每片RAM都設(shè)有片選CS端和讀/寫(R/W)控制端，用于對選通的存儲單元寫入或讀出數(shù)據(jù)。二、RAM的讀/寫過程當(dāng)片選端CS=1時，G1和G2輸出低電平，所有I/O端均為高阻態(tài)，使存儲器和I/O線隔離，不能進行讀寫操作；當(dāng)CS=0時，RAM工作，可對選通的存儲單元進行讀出或?qū)懭氩僮鳌?/p>

當(dāng)R/W=1時，進行讀出操作，再通過I/O端輸出數(shù)據(jù)；當(dāng)R/W=0時，則進行寫入操作，將I/O端輸入的數(shù)據(jù)寫入到存儲單元中。9.3.2RAM的存儲單元

一、

靜態(tài)存儲單元

靜態(tài)存儲單元由CMOS觸發(fā)器和門控管組成，它的工作狀態(tài)受行、列譯碼輸出的行選擇線和列選擇線控制。當(dāng)靜態(tài)存儲單元被選通時，其中的門控管導(dǎo)通，這時可通過讀/寫控制電路對選通的靜態(tài)存儲單元進行讀/寫操作。對于沒有被選通的靜態(tài)存儲單元，由于門控管截止，靜態(tài)存儲單元被封鎖，不能進行讀/寫操作。靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)的優(yōu)點是：在不斷電情況下，可長期保存二進制信息，讀/寫控制電路簡單，存取速度快。缺點是：存儲容量小，靜態(tài)功耗大，適用于小容量存儲器。9.3.2RAM的存儲單元

二、動態(tài)存儲單元

動態(tài)存儲單元是利用MOS管柵極電容的存儲效應(yīng)組成的，由于柵極電容的容量很小，且存在漏電，因此柵極電容上存儲的信息不可能長期保存。為防止信息丟失，必須定時給柵極電容補充電荷，這種補充電荷的過程稱為刷新。動態(tài)存儲單元的工作受行選擇線和列選擇線控制。當(dāng)動態(tài)存儲單元被選通時，門控管導(dǎo)通，這時可對動態(tài)存儲單元進行寫操作和讀操作，并對該存儲單元進行一次刷新。對于沒有被選通的動態(tài)存儲單元，由于門控管截止，不能進行讀/寫操作。動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)的優(yōu)點是：存儲單元電路簡單，集成度高，功耗低，在大容量存儲器中采用較多。缺點是：外圍電路較復(fù)雜。9.3.3RAM的擴展

一、RAM的位擴展如一片RAM的字數(shù)已夠用，而每個字的位數(shù)不夠用，則采用位擴展的方法來擴展每個字的位數(shù)。其方法是將各片

RAM的地址輸入端、讀/寫控制端R/W和片選端CS對應(yīng)地并接在一起。下圖為用兩片1k×4位的RAM進行位擴展，擴展后的容量為1k×8位。RAM的位擴展接法

RAM的字擴展接法

二、RAM的字擴展

如一片RAM的位數(shù)已夠用，而字數(shù)不夠用，則采用字擴展的方法來擴展存儲器的字數(shù)。字擴展通常需用外加譯碼器來控制芯片的片選輸入信號CS實現(xiàn)。如字數(shù)和位數(shù)都不夠用，則可將字數(shù)和位數(shù)同時進行擴展，便組成了大容量的存儲器。半導(dǎo)體存儲器的核心是存儲矩陣，它由許多存儲單元構(gòu)成，每個存儲單元存儲一位二進制數(shù)。根據(jù)功能不同，半導(dǎo)體存儲器分為只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)兩大類。本章小結(jié)只讀存儲器(ROM)主要由地址譯碼器、存儲矩陣和輸出緩沖級組成，沒有觸發(fā)器，為大規(guī)模集成組合邏輯電路。ROM用于存放固定不變的數(shù)據(jù)，不能隨意改寫。工作時，只能根據(jù)地址讀出數(shù)據(jù)。工作可靠，斷電后其數(shù)據(jù)不會丟失。只讀存儲器有固定ROM(又稱掩模ROM)和可編程ROM之分。固定ROM由制造商向芯片寫入數(shù)據(jù)，而可編程ROM則由用戶向芯片寫入數(shù)據(jù)?？删幊蘎OM又分為一次可編程的PROM和可重復(fù)改寫、重復(fù)編程的EPROM和E2PROM。EPROM為電寫入紫外擦除型，E2PROM為電寫入電擦除型，后者比前者快捷方便?？删幊蘎OM都要用專用的編程器對芯片進行編程。只讀存儲器(ROM)主要由地址譯碼器、存儲矩陣和輸出緩沖級組成，沒有觸發(fā)器，為大規(guī)模集成組合邏輯電路。ROM用于存放固定不變的數(shù)據(jù)，不能隨意改寫。工作時，只能根據(jù)地址讀出數(shù)據(jù)。工作可靠，斷電后其數(shù)據(jù)不會丟失。只讀存儲器有固定ROM(又稱掩模ROM)和可編程ROM之分。固定ROM由制造商向芯片寫入數(shù)據(jù)，而可編程ROM則由用戶向芯片寫入數(shù)據(jù)?？删幊蘎OM又分為一次可編程的PROM和可重復(fù)改寫、重復(fù)編程的EPROM和E2PROM。EPROM為電寫入紫外擦除型，E2PROM為電寫入電擦除型，后者比前者快捷方便?？删幊蘎OM都要用專用的編程器對芯片進行編程?？扉W存儲器為新一代E2PROM產(chǎn)品，具有擦除快、改寫方便的優(yōu)點，集成度高、存儲容量大、工作速度快、使用方便。隨機存取存儲器（RAM）主要由存儲矩陣、譯碼器和讀/寫控制電路等部分組成。存儲單元為觸發(fā)器，為大規(guī)模集成時序邏輯電路。工作時可以根據(jù)地址碼很快地從任一存儲單元中讀出數(shù)據(jù)或向該單元寫入數(shù)據(jù)。RAM多用于需要經(jīng)常更換數(shù)據(jù)的場合。斷電后RAM中的數(shù)據(jù)將全部丟失。靜態(tài)RAM的存儲單元為MOS觸發(fā)器，存儲容量小，功耗較大，但讀/寫控制電路簡單，存取速度快。動態(tài)RAM的存儲單元是利用MOS管的柵極電容來存儲信息的，由于柵極電容存在漏電，工作時需要進行