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第7章半导体存储器
和可编程逻辑器件
2
集成度高(体积小);
可靠性高;
功耗小;价格低;
外围电路简单且易于接口;便于自动化批量生产。
7.1 半导体存储器
大规模集成电路——LSI 器件LSI:L arge S cale I ntegration
一、LSI 器件的特点：
3
二、LSI 器件的类型：1.按结构分：
双极型
TTL STTL LSTTL 注入逻辑（多极电极的晶体管逻辑)
I 2L:特点：
工作速度快，功耗大，价格高。
MOS 型
NMOS
CMOS
特点：集成度高，功耗小，价格低。用于大容量存储系统，如微机内存。
4
通用型：常用的、已标准化、系列化的存
储器、微处理器、单片机等。
专用型：仅用于某些专门设备，如门阵
列。
三.半导体存储器：
定义：用半导体器件来存储二值信息的LSI 器
件叫半导体存储器。（主要用于计算机和某些数字系统中，存放程序、数据、资料等）
2.按应用分：
5
四.半导体存储器的分类：
1.按制作工艺分：双极型、MOS 型
2.按存取方式分：
?顺序存取存储器（SAM:S equential A ccess M emory )?随机存取存储器（RAM: R andom A ccess M emory )?只读存储器（ROM: R ead O nly M emory )
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v 存储容量?位(bit)?字(byte)
?存储容量:(字数) ×(位数)
五. 半导体存储器的主要技术指标
v 存取时间（读/写周期）
7 7.1.2 顺序存取存储器（SAM）1、动态CMOS反相器
V DD
TG
CP
8
2、动态
TG 2CP
C 1
TG 1CP
1位
3、1024位动态移存器示意图
串入
CP CP
9
10 FILO型SAM
··
·
CP
O0
EN
1
EN
1
m位双向
移位寄存器
O
···
SL/SR
1
··
·
3、顺序存取存储器（SAM）
FIFO型SAM
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7.1.3 只读存储器ROM
ROM 定义：固定存储器，将需要长期存放的程序、
表格、函数、常数、符号等数据固化在ROM 存储器内.
正常工作时只能读出，不能写入。掉电不消失。
?PROM: 熔断法，PN 结击穿法EPROM: 允许改写几百次
E 2PROM:允许改写100～10000次Flash Memory:快闪存储器
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由三部分组成：
地址译码器（完全译码方式）、存储矩阵、输出电路。例1.分析4×4位二极管固定ROM.
1. 固定ROM的结构
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D 0A A D 1D 2D 3
EN W 1W 0W 2W D 0D 1D 2D 3
与阵列
&&&&
14
1
1
1
1
1
1
011101100010000000D 0
D 1D 2D 3A 0A 1ROM 地址与输出的关系
D 0A
A D 1D 2D 3
0101310010132101013220
101323A A A A W W D A A A A W W D A A A A W W D A A A A W W D +=+=+=+=+=+=+=+=
15?ROM阵列图：
W
3
W
W
1
W
2
字线
与阵列
或
3
2
1
·
·
·
·
··
··
16
4. ROM 在组合逻辑设计中的应用
v ROM 中的地址译码器实际上是与门阵列，
存储矩阵实际上是或门阵列
v 用ROM 实现组合逻辑函数的步骤：
1）将输入变量作为地址输入变量，字线与最小项相对应，绘出与阵列；
2）位线作为逻辑函数的输出。列出该函数的真值表；3）将全部最小项相或，由真值表对应画出或阵列（存储矩阵）；
17
例.用ROM 阵列实现组合逻辑函数：
C
AB C A B A )C ,B ,A (F )
7.6.4.3()C ,B ,A (F 2m
1++==∑
解6
543127
643m
1m m m m m C
AB C A B A )C ,B ,A (F m m m m )
7.6.4.3()C ,B ,A (F ++++=++=+++==∑
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W W W W 字线
位与阵列
或2
1·············ROM 阵列图·
···W W W W ····
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例2.用ROM 阵列实现一位全加器。
0 0
1 01 0
0 1
1 0
0 10 1 1 1
0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1
F CO
CI A B )7.6.5.3(AB CI B A CI B A CO )
7.4.2.1(CI B A CI B A CI AB CI B A F m m ∑=+?+?=∑=?+?+?+?=
20
W W W W 字线
位与阵列
或·············ROM 阵列图·
···W W W W ····
第10章半导体存储器 10.1 学习要求 （1）理解只读存储器的基本工作原理。 （2）掌握用只读存储器进行逻辑设计的方法。 （3）了解随机存取存储器的基本工作原理。 （4）了解扩展存储器容量的方法。 10.2 学习指导 本章重点： （1）只读存储器的工作原理。 （2）利用只读存储器进行逻辑设计。 本章难点： （1）只读存储器的工作原理。 （2）利用只读存储器进行逻辑设计。 本章考点： （1）利用只读存储器实现各种组合逻辑函数。 （2）利用只读存储器实现给定功能的逻辑电路。 （3）与、或阵列图的意义和用法。 10.2.1 只读存储器（ROM） 1．ROM的结构 ROM由地址译码器、存储矩阵和读出电路组成，如图10.1所示。ROM的特点是存入的内容固定不变，工作时只能读出（取出），不能存入（写入），且在断电后存入的信息仍能保持，常用于存放固定的信息。 存储矩阵是存储器的主体，由大量的存储单元组成。一个存储单元只能存储1位二进制数码1或0。通常数据和指令用M位的二进制数表示，称为一个字，M为字长。M个存储单元为一组，存储一个字，称为字单元。每个字单元有一个地址，按地
电子技术学习指导与习题解答 246 址来选择所需要的字。图10.1中W 0、W 1、…、1N -W 称为字单元的地址选择线，简称字线；D 0、D 1、…、1M -D 称为输出信息的数据线，简称位线。存储矩阵有N 条字线和M 条位线，M N ?表示存储器的存储容量，这是存储器的主要技术指标之一。 地址译码器的作用是根据输入的地址代码011n A A A -，从N （n N 2=）条字线中选择一条字线，以确定与地址代码相对应的字单元的位置。至于选择哪—条字线，则决定于输入的是哪一个地址代码。任何时刻，只能有一条字线被选中。被选中的那条字线所对应的字单元中的各位数码便经M 条位线传送到数据输出端。 A 0A 1 A 0 地 址输入 数据输出 … 图10.1 ROM 的结构示意图 2．ROM 的工作原理 如图10.2所示是一个由二极管构成的容量为44?的ROM 。 A 0 地址输入 地址译码器 存储矩阵 A 1 图10.2 二极管ROM 电路
第七章半导体存储器 一、选择题 1．一个容量为1K ×8的存储器有个存储单元。 A.8 B.8K C.8000 D.8192 2．要构成容量为4K ×8的R AM ，需要片容量为256×4的R AM 。 A.2 B.4 C.8 D. 32 3．寻址容量为16K ×8的RAM 需要根地址线。 A.4 B. 8 C.14 D. 16 E.16K 4．若R AM 的地址码有8位，行、列地址译码器的输入端都为4个，则它们的 输出线（即字线加位线）共有条。 A.8 B.16 C.32 D.256 5．某存储器具有8根地址线和8根双向数据线，则该存储器的容量为。 A.8×3 B.8K ×8 C. 256×8 D. 256×256 6. 采用对称双地址结构寻址的1024×1的存储矩阵有。 A.10行10列 B.5行5列 C.32行32列 D. 1024行1024列 7．随机存取存储器具有功能。 A. 读/写 B. 无读/写 C. 只读 D. 只写 8．欲将容量为128×1的R AM 扩展为1024×8，则需要控制各片选端的辅助译
码器的输出端数为。 A.1 B.2 C.3 D. 8 9．欲将容量为256×1的R AM 扩展为1024×8，则需要控制各片选端的辅助译 码器的输入端数为。 A.4 B.2 C.3 D. 8 10．只读存储器ROM 在运行时具有功能。 A. 读/无写 B. 无读/写 C. 读/写 D. 无读/无写 11．只读存储器R OM 中的内容，当电源断掉后又接通，存储器中的内容。 A. 全部改变 B. 全部为0 C. 不可预料 D. 保持不变 12．随机存取存储器RAM 中的内容，当电源断掉后又接通，存储器中的内容。 A. 全部改变 B. 全部为1 C. 不确定 D. 保持不变 13．一个容量为512×1的静态RAM 具有。 A. 地址线9根，数据线1根 B. 地址线1根，数据线9根 C. 地址线512根，数据线9根 D. 地址线9根，数据线512根 14．用若干R AM 实现位扩展时，其方法是将相应地并联在一起。 A. 地址线 B. 数据线 C. 片选信号线 D. 读/写线 15．PROM 的与陈列（地址译码器）是。 A. 全译码可编程阵列 B. 全译码不可编程阵列
第五章存储器及其接口 1.单项选择题 （1）DRAM2164(64K╳1)外部引脚有（） A.16 条地址线、2 条数据线 B.8 条地址线、1 条数据线 C．16 条地址线、1 条数据线 D.8 条地址线、2 条数据线 (2)8086 能寻址内存贮器的最大地址范围为() A.64KB B.512KB C.1MB D.16KB （3）若用1K╳4b的组成2K╳8b的RAM，需要（）。 A．2 片 B.16 片 C.4 片 D.8 片 （4）某计算机的字长是否 2 位，它的存储容量是 64K 字节编址，它的寻址范围是（）。 A．16K B.16KB C.32K D.64K （5）采用虚拟存储器的目的是（） A．提高主存的速度 B.扩大外存的存储空间 C．扩大存储器的寻址空间 D.提高外存的速度 （6）RAM 存储器器中的信息是（） A．可以读/写的 B.不会变动的 C.可永久保留的 D.便于携带的 （7）用2164DRAM 芯片构成8086 的存储系统至少要（）片 A．16 B.32 C.64 D.8 （8）8086 在进行存储器写操作时，引脚信号 M/IO 和 DT/R 应该是（）A．00 B。01 C。10 D。11 （9）某SRAM 芯片上，有地址引脚线12 根，它内部的编址单元数量为（）A．1024 B。4096 C。1200 D。2K （11）Intel2167(16K╳1B)需要（）条地址线寻址。 A．10 B.12 C.14 D.16 （12）6116（2K╳8B）片子组成一个 64KB 的存贮器，可用来产生片选信号的地址线是（）。 A．A 0~A 10 B。A ~A 15 C。A 11 ~A 15 D。A 4 ~A 19 （13）计算一个存储器芯片容量的公式为（） A．编址单元数╳数据线位数B。编址单元数╳字节C．编址单元数╳字长D。数据线位数╳字长（14）与 SRAM 相比，DRAM（） A．存取速度快、容量大B。存取速度慢、容量小 C．存取速度快，容量小D。存取速度慢，容量大 （15）半导动态随机存储器大约需要每隔（）对其刷新一次。A．1ms B.1.5ms C.1s D.100μs （16）对EPROM 进行读操作，仅当（）信号同时有效才行，。A．OE、RD B。OE、CE C。CE、WE D。OE、WE 2.填空题 （1）只读存储器ROM 有如下几种类型：. （2）半导体存储器的主要技术指标是。
第六章半导体存储器2学时基本知识： 1、半导体存储器的基本概念、以及性能技术指标； 2、半导体存储器的功能分类； 3、SRAM存储单元的基本电路结构； 4、RAM的读/写操作； 5、掩膜ROM的基本结构与基本特性； 6、可编程ROM的基本结构与基本特性； 重点知识： 1、正确理解存储容量的概念； 2、正确理解RAM的基本结构组成； 3、熟练掌握RAM存储容量的扩展方法； 4、正确使用常规半导体存储器； 难点知识： 1、半导体存储器的结构组成的理解；
课后练习:P383-7.1.2、7.1.52、RAM存储容量的扩展方法；
序言 随着半导体集成工艺的不断进步，电路的集成度越来越高。目前，大规模集成电路LSI日新月异，LSI电路的一个重要应用领域就是半导体存储器。 半导体存储器就是存储大量二值数据的半导体器件，是数字系统必不可少的组成部分。这种存储包括：存储文字的编码数据、存储声音的编码数据、存储图像的编码数据。 衡量存储器性能的重要计数指标——存储容量（目前动态存储器的容量可达10亿位/片）、存取速度（一些高速存储器的存取时间仅10nS）。
1、存储容量 存储器由若干存储单元组成，每个存储单元存放一位二进制数。由若干二进制数组成的二进制数代码称为一个字，字所包含二进制 数的位数称为字长。 可见，存放一个字长为M的字需要M个存储单元，且M个存储单元为一个信息单元。 所以：存储容量就是字数N（信息单元）与字长M（位数）的乘积（即存储单元的总数）。 如：64M×8=512M （其中64M为字数或信息单元，8为字长或位数，512M为存储单元）
第七章 半导体存储器 数字信息在运算或处理过程中，需要使用专门的存储器进行较长时间的存储，正是因为有了存储器，计算机才有了对信息的记忆功能。存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。半导体存储器以其品种多、容量大、速度快、耗电省、体积小、操作方便、维护容易等优点，在数字设备中得到广泛应用。目前，微型计算机的内存普遍采用了大容量的半导体存储器。 存储器——用以存储一系列二进制数码的器件。 半导体存储器的分类 根据使用功能的不同，半导体存储器可分为随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）和只读存储器（ROM —Read-Only memory ）。 按照存储机理的不同，RAM 又可分为静态RAM 和动态RAM 。 存储器的容量 存储器的容量=字长（n ）×字数（m ） 7.1随机存取存储器（RAM ） 随机存取存储器简称RAM ，也叫做读/写存储器，既能方便地读出所存数据，又能随时写入新的数据。RAM 的缺点是数据的易失性，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。 一． RAM 的基本结构 由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片选控制等几部分组成。 存储矩阵 读/写控制器 地址译码器 地 址码输片选读/写控制输入/输出 入 图7.1—1 RAM 的结构示意框图
2 1. 存储矩阵 RAM 的核心部分是一个寄存器矩阵，用来存储信息，称为存储矩阵。 图7.1—5所示是1024×1位的存储矩阵和地址译码器。属多字1位结构，1024个字排列成32×32的矩阵，中间的每一个小方块代表一个存储单元。为了存取方便，给它们编上号，32行编号为X 0、X 1、…、X 31，32列编号为Y 0、Y 1、…、Y 31。这样每一个存储单元都有了一个固定的编号（X i 行、Y j 列），称为地址。 1 1 1 1 31 31 131******** 列 译 码 器 行译码器 .. .........位线 位线 位线 位线 位线 位线 . .. . . . . X X X Y Y Y 0 1 31 131 A A A A A A A A A A 地 址 输 入 地址 输入 012 34 5 67 89 D D 数据线 . .. . 图7.1－5 1024×1位RAM 的存储矩阵 2． 址译码器 址译码器的作用，是将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号，从而选中该存储单元。 存储器中的地址译码器常用双译码结构。上例中，行地址译码器用5输入32输出的译码器，地址线（译码器的输入）为A 0、A 1 、…、A 4，输出为X 0、X 1、…、X 31；列地址译码器也用5输入32输出的译码器，地址线（译码器的输入）为A 5、A 6 、…、A 9，输出为Y 0、Y 1、…、Y 31，这样共有10条地址线。例如，输入地址码A 9A 8A 7A 6A 5A 4A 3A 2A 1A 0=0000000001，则行选线X 1＝1、列选线Y 0＝1，选中第X 1行第
5 ．4 教材习题解答 １．如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？ 解：存储器和寄存器不是一回事。存储器在CPU 的外边，专门用来存放程序和数 据，访问存储器的速度较慢。寄存器属于CPU 的一部分，访问寄存器的速度很快。 ２．存储器的主要功能是什么？为什么要把存储系统分成若干个不同层次？主要有 哪些层次？ 解：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。存储系统是由几个容量、速度和价 存储系统和结构 第5 章 129 格各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。把存储系 统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。由高 速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速 缓存和主存间称为Cache －主存存储层次（Cache 存储系统）；主存和辅存间称为主存—辅
存存储层次（虚拟存储系统）。 ３．什么是半导体存储器？它有什么特点？ 解：采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。 半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。半导体随机存储器存储的 信息会因为断电而丢失。 ４．SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么？它和DRAM 记忆单元电路相比有何异 同点？ 解：SRAM 记忆单元由６个MOS 管组成，利用双稳态触发器来存储信息，可以对其 进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。DRAM 记忆单元可以由４个和单个MOS 管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。 ５．动态RAM 为什么要刷新？一般有几种刷新方式？各有什么优缺点？ 解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电容上的电 荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷， 这个过程就叫做刷新。
第七章半导体存储器习题 一、选择题 1．一个容量为1K×8的存储器有个存储单元。 A.8 B.8K C.8000 D.8192 2．要构成容量为4K×8的RAM，需要片容量为256×4的RAM。 A.2 B.4 C.8 D.32 3．寻址容量为16K×8的RAM需要根地址线。 A.4 B.8 C.14 D.16 E.16K 4．若RAM的地址码有8位，行、列地址译码器的输入端都为4个，则它们的输出线（即字线加位线）共有条。 A.8 B.16 C.32 D.256 5．某存储器具有8根地址线和8根双向数据线，则该存储器的容量为。 A.8×3 B.8K×8 C.256×8 D. 256×256 6.采用对称双地址结构寻址的1024×1的存储矩阵有。 A.10行10列 B.5行5列 C.32行32列 D.1024行1024列 7．随机存取存储器具有功能。 A.读/写 B.无读/写 C.只读 D.只写 8．欲将容量为128×1的RAM扩展为1024×8，则需要控制各片选端的辅助译码器的输出端数为。 A.1 B.2 C.3 D.8 9．欲将容量为256×1的RAM扩展为1024×8，则需要控制各片选端的辅助 译码器的输入端数为。 A.4 B.2 C.3 D.8 10．只读存储器ROM在运行时具有功能。 A.读/无写 B.无读/写 C.读/写 D.无读/无写 11．只读存储器ROM中的内容，当电源断掉后又接通，存储器中的内容。 A.全部改变 B.全部为0 C.不可预料 D.保持不变 12．随机存取存储器RAM中的内容，当电源断掉后又接通，存储器中的内容。 A.全部改变 B.全部为1 C.不确定 D.保持不变 13．一个容量为512×1的静态RAM具有。 A.地址线9根，数据线1根 B.地址线1根，数据线9根 C.地址线512根，数据线9根 D.地址线9根，数据线512根 14．用若干RAM实现位扩展时，其方法是将相应地并联在一起。 A.地址线 B.数据线 C.片选信号线 D.读/写线 15．PROM的与陈列（地址译码器）是。 A.全译码可编程阵列 B. 全译码不可编程阵列 C.非全译码可编程阵列 D.非全译码不可编程阵列 二、判断题（正确打√，错误的打×） １．实际中，常以字数和位数的乘积表示存储容量。（） ２． RAM由若干位存储单元组成，每个存储单元可存放一位二进制信息。（） ３．动态随机存取存储器需要不断地刷新，以防止电容上存储的信息丢失。（） ４．用2片容量为16K×8的RAM构成容量为32K×8的RAM是位扩展。（）５．所有的半导体存储器在运行时都具有读和写的功能。（）６． ROM和RAM中存入的信息在
6 习题参考答案 6.1 ROM 有哪些种类？各有何特点？ 6.2 指出下列的ROM 存储系统各具有多少个存储单元，应有地址线、数据线、字线和位线各多少根？ 6.3 一个有16384个存储单元的ROM ，它的每个字是8位。试问它应有多少个字？有多少根地址线和数据线？ 6.4 已知 ROM 如图6.21所示，试列表说明ROM 存储的内容。 A 1 A 图6.21 题6.4的图 解： 存储的数据为01、11、00、10 6.5 ROM 点阵图及地址线上的波形图如图6.22所示，试画出数据线D 3～D 0上的波形图。 A 1 A 0 图6.22 题6.5的图
解： 10A A 3210D D D D 0 00 11 01 10 0 1 11 1 1 00 1 0 0 1 0 1 1 A 1A 0 D 0 D 1D 2 D 3 6.6 试用ROM 设计一个组合逻辑电路，用来产生下列一组逻辑函数。画出存储矩阵的 点阵图。 D B D B Y D B D A C D C B B A Y D C A D B A D C B A Y D ABC D C AB D C B A D C B A Y +=+++=++=+++=4321 解： 1234(5,10,13,14)(9,10,11,13) (1,3,4,5,6,7,9,10,11,13,14)(1,3,4,6,9,11,12,14) Y ABCD ABCD ABCD ABCD m Y ABCD ABD ACD m Y AB BCD ACD BD m Y BD BD m =+++=∑=++=∑=+++=∑=+=∑ A B C D Y 4 Y 3 Y 2 Y 1 输出 6.7 试用ROM 设计一个实现8421BCD 码到余3码转换的逻辑电路，要求选择EPROM 的容量，画出简化阵列图。 解：列写真值表，作电路图，选用16×4的EPROM 。
第五章半导体存储器 一、简答题 1、存储器是如何分类的？内存和外存各有什么特点？ 2、RAM和ROM 各有何特点？静态RAM和动态RAM 各有何特点？ 3、如何判断有无地址重叠？有地址重叠时会出现什么问题？软件上应如何配合？ 4、若存储空间的首地址为1000H，写出存储器容量分别为1K×8，2K×8，4K×8和8K×8位时所对应的末地址。试确定每一片存储器的寻址范围。 5、外部存储器和内部存储器各有什么特点？用途如何？ [解答] 微型计算机中存储器分为外部存储器和内部存储器。外存容量大，但存取速度慢，且cpu使用外存信息时需先把信息送到内存中。内存容量小，存取速度快，其信息cpu可直接使用，故外存存放相对来说不经常使用的程序和数据。另外，外存总是和某个外部设备有关。内存容纳当前正在使用的或者经常使用的程序和数据。 6、什么是直接寻址范围？地址线的多少与它有什么关系？ [解答] 直接寻址范围就是利用地址线可寻址的最大地址范围，以地址线的位数为指数，以2为底数的幂为最大直接寻址范围。 7、根据你对CPU和各种存储器的了解，一个微型计算机是如何开始工作的？[解答] 计算机工作时，一般先由ROM中的引导程序，启动系统，再从外存中读取系统程序和应用程序，送到内存的RAM中。在程序的运行过程中，中间结果一般放在内存RAM中，程序结束时，又将结果送到外存。 8、存储器的存取时间是什么意思？它在系统设计时有什么实际意义？ [解答] 存储器的存取时间是指存储器接收到稳定的地址输入到完成操作的时间，系统设计时可以据此考虑数据传输、总线的选择和时序安排。 9、动态RAM为什么要进行刷新？刷新过程和读操作比较有什么差别？ [解答] 不管是哪一种动态RAM，都是利用电容存储电荷的原理来保存信息的，由于电容会逐渐放电，所以，对动态RAM必须不断进行读出和再写入，以使泄放的电荷受到补充，也就是进行刷新。在温度上升时，电容的放电会加快，所以两次刷新间的间隔是随温度而变化的，一般为1---100ms.在70摄氏度情况下，典型的刷新时间间隔为2ms。虽然进行一次读写操作实际上也进行刷新，但是，由
第七章半导体存储器 [题] 存储器和寄存器在电路结构和工作原理上有何不同 [解] 参见第节。 [题] 动态存储器和静态存储器在电路结构和读/写操作上有何不同 [解] 参见第7.3.1节和第节。 [题] 某台计算机的内存储器设置有32位的地址线，16位并行数据输入/输出端，试计算它的最大存储量是多少 [解] 最大存储量为232×16=210×210×210×26=1K×1K×1K×26=64G [题] 试用4片2114（1024×4位的RAM）和3线-8线译码器74LS138（见图3.3.8）组成4096×4位的RAM。 [解] 见图。 [题] 试用16片2114（1024×4位的RAM）和3线-8线译码器74LS138（见图3.3.8）接成一个8K×8位的RAM。 [解] 见图。
[题] 已知ROM的数据表如表所示，若将地址输入A3A2A1A0作为4个输入逻辑变量，将数据输出D3D2D1D0作为函数输出，试写出输出与输入间的逻辑函数式。 [ 解] D3= 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 A A A A A A A A A A A A A A A A+ + + D2=0 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A+ + + + +0 1 2 3 A A A A D1=0 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 A A A A A A A A A A A A A A A A+ + + D0=0 1 2 3 1 2 3 A A A A A A A A+ [题]图是一个16×4位的ROM，A3、、A2、A1、A0为地址输入，D3、D2、D1、D0是数据输出，若将D3、D2、D1、D0视为A3、、A2、A1、A0的逻辑函数，试写出D3、D2、D1、D0的逻辑函数式。 [解]0 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 3 A A A A A A A A A A A A A A A A D+ + + = 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 A A A A A A A A A A A A D+ + = 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A D+ + + + = 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A D+ + + + = 1 2 3 1 2 3 A A A A A A A A+ + 地址 输入 数据 输出 地址 输入 数据 输出 A3A2A1 A0 D3D2D1 D0 A3A2A1 A0 D3D2D1 D0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 0001 0010 0010 0100 0010 0100 0100 1000 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0010 0100 0100 1000 0100 1000 1000 0001
习题五 一.思考题 ⒈半导体存储器主要分为哪几类？简述它们的用途和区别。 答： 按照存取方式分，半导体存储器主要分为随机存取存储器RAM（包括静态RAM和动态RAM）和只读存储器ROM（包括掩膜只读存储器，可编程只读存储器，可擦除只读存储器和电可擦除只读存储器）。 RAM在程序执行过程中，能够通过指令随机地对其中每个存储单元进行读\写操作。一般来说，RAM中存储的信息在断电后会丢失，是一种易失性存储器；但目前也有一些RAM芯片，由于内部带有电池，断电后信息不会丢失，具有非易失性。RAM的用途主要是用来存放原始数据，中间结果或程序，与CPU 或外部设备交换信息。 而ROM在微机系统运行过程中，只能对其进行读操作，不能随机地进行写操作。断电后ROM中的信息不会消失，具有非易失性。ROM通常用来存放相对固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形符号等。 根据制造工艺的不同，随机读写存储器RAM主要有双极型和MOS型两类。双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储器；MOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适用于内存储器。 ⒉存储芯片结构由哪几部分组成？简述各部分的主要功能。 答： 存储芯片通常由存储体、地址寄存器、地址译码器、数据寄存器、读\写驱动电路及控制电路等部分组成。 存储体是存储器芯片的核心，它由多个基本存储单元组成，每个基本存储单元可存储一位二进制信息，具有0和1两种状态。每个存储单元有一个唯一的地址，供CPU访问。
地址寄存器用来存放CPU访问的存储单元地址，该地址经地址译码器译码后选中芯片内某个指定的存储单元。通常在微机中，访问地址由地址锁存器提供，存储单元地址由地址锁存器输出后，经地址总线送到存储器芯片内直接进行译码。 地址译码器的作用就是用来接收CPU送来的地址信号并对它进行存储芯片内部的“译码”，选择与此地址相对应的存储单元，以便对该单元进行读\写操作。 读\写控制电路产生并提供片选和读\写控制逻辑信号，用来完成对被选中单元中各数据位的读\写操作。 数据寄存器用于暂时存放从存储单元读出的数据，或暂时存放从CPU送来的要写入存储器的数据。暂存的目的是为了协调CPU和存储器之间在速度上的差异。⒊简述SRAM和DRAM的应用特点。 答： SRAM具有鲜明的应用特点： a、由电路结构的特点，可以保证存储的数据信息只要不断电，就不会丢失；不需要定时刷新，简化了外部电路。 b、相对动态RAM，存取速度更快。 c、内部电路结构复杂，集成度较低；制造价格成本较高。 d、双稳态触发电路总有一个处于导通状态，使得静态RAM的电功耗较大。 e、一般用作高速缓冲存储器（cache）。 DRAM的应用特点主要有： a、集成度高、功耗小，制作成本低，适合制作大规模和超大规模集成电路，微机内存储器几乎都是由DRAM组成。
第七章半导体存储器习题 [本次习题要求6月4日交] 7.1填空题： 1.半导体存储器从读、写的功能上可分为ROM和（）两大类。 2.工作中既可以读出信息，又可写入信息的存储器称为（）。 3.根据存储单元电路结构和工作原理的不同，将RAM分为静态RAM和（）RAM 两类。 4.一个ROM共有10根字线（地址线），8根位线（数据线），则其存储容量为（）。 A.10×28； B.102×8； C.10×82； D.210×8。 5.容量为8K×8位的RAM芯片，其地址线和数据线各为（）。 A.8和8根； B.10和8根； C.13和8根； D.8和13根。 6.要扩展成32K×16位的ROM，需要（）片32K×8位的ROM。 7.为了构成4096×8位的RAM，需要（）片1024×2位的RAM。 8.关于半导体存储器的描述，下列哪种说法是错误的是（）。 A.RAM读写方便，但一旦掉电，所存储的内容就会全部丢失。 B.ROM掉电以后数据不会丢失。 C.RAM可分为静态RAM和动态RAM。 D.动态RAM不必定时刷新。 9.二极管ROM的电路结构如图所示，当地址为A 1A =10时，该字单元的内容d 3 d 2 d 1 d 为（）。
10.ROM阵列逻辑图如图所示，当地址为A 1A =10时，该字单元的内容D 3 D 2 D 1 D 为 （）。 A.1l10； B.0111； C.1010； D.0100。 7.2试用2片1024×4位的RAM（2114）接成1024×8位的存储器。 7.3试用2片1024×4位的RAM（2114）接成2048×4位的存储器。 7.4用4×6位的ROM设计一个六段显示译码器。六段显示器如图所示（图中e 是水平线，f是垂直线）。它可以显示东南西北四个方向之一，实心线表示亮，虚心线表示不亮。 显示东南西北四个方向之一由ROM的两位地址输入码A 1和A 控制，控制要 求如下表所示。即六段显示译码器的输入为A 1和A ，并使输出a～f中适当的段 亮。设输出逻辑1表示亮，逻辑0表示不亮。 要求列出ROM 7.5试用8×2位容量的ROM设计一个能实现两个一位二进制数全加的逻辑电路。 输入为被加数A i 、加数B i 及来自低位的进位C i-1 ；输出为和S i 及向高位的进位C i 。 要求：(1)列出真值表；(2)直接在下图中画出用ROM点阵图实现全加的电路。
计算机组成原理第五章答案63950
5 ．4 教材习题解答 １．如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？ 解：存储器和寄存器不是一回事。存储器在CPU 的外边，专门用来存放程序和数 据，访问存储器的速度较慢。寄存器属于CPU 的一部分，访问寄存器的速度很快。 ２．存储器的主要功能是什么？为什么要把存储系统分成若干个不同层次？主要有 哪些层次？ 解：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。存储系统是由几个容量、速度和价 存储系统和结构 第5 章 129 格各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。把存储系 统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。由高 速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速 缓存和主存间称为Cache －主存存储层次（Cache 存储系统）；主存和辅存间称为主存—辅
存存储层次（虚拟存储系统）。 ３．什么是半导体存储器？它有什么特点？ 解：采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。 半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。半导体随机存储器存储的 信息会因为断电而丢失。 ４．SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么？它和DRAM 记忆单元电路相比有何异 同点？ 解：SRAM 记忆单元由６个MOS 管组成，利用双稳态触发器来存储信息，可以对其 进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。DRAM 记忆单元可以由４个和单个MOS 管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。 ５．动态RAM 为什么要刷新？一般有几种刷新方式？各有什么优缺点？ 解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电容上的电 荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷， 这个过程就叫做刷新。
第5章存储器系统 主要内容： 存储器系统的概念 半导体存储器的分类及其特点 半导体存储芯片的外部特性及其与系统的连接 存储器接口设计（存储器扩展技术） 高速缓存 §5.1 概述 主要内容： 存储器系统及其主要技术指标 半导体存储器的分类及特点 两类半导体存储器的主要区别 一、存储器系统 1. 存储器系统的一般概念 将两个或两个以上速度、容量和价格各不相同 的存储器用硬件、软件或软硬件相结合的方法 连接起来 系统的存储速度接近最快的存储器，容量接近 最大的存储器。 构成存储系统。 2. 两种存储系统 在一般计算机中主要有两种存储系统： 主存储器 Cache存储系统 高速缓冲存储器 主存储器 虚拟存储系统 磁盘存储器
Cache存储系统 对程序员是透明的 目标： 提高存储速度 Cache 主存储器 虚拟存储系统 对应用程序员是透明的。 目标： 扩大存储容量 主存储器 磁盘存储器 3. 主要性能指标 存储容量（S）（字节、千字节、兆字节等） 存取时间（T）（与系统命中率有关） 命中率（H） T=H*T1+（1-H）*T2 单位容量价格（C） 访问效率（e） 4. 微机中的存储器 通用寄存器组及 指令、数据缓冲栈片内存储部件 高速缓存 内存储部件 主存储器 联机外存储器 外存储部件 脱机外存储器
二、半导体存储器 1. 半导体存储器 半导体存储器由能够表示二进制数“0”和“1”的、具有记忆功能的半导体器件组成。 能存放一位二进制数的半导体器件称为一个存储元。 若干存储元构成一个存储单元。 2. 半导体存储器的分类 随机存取存储器（RAM） 内存储器 只读存储器（ROM 随机存取存储器（RAM） 静态存储器（SRAM） RAM 动态存储器（DRAM） 只读存储器（ROM） 掩模ROM 只读存储器一次性可写ROM EPROM EEPROM 3. 主要技术指标 存储容量 存储单元个数×每单元的二进制数位数 存取时间 实现一次读/写所需要的时间 存取周期 连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间 可靠性 功耗
思考题与习题 7.1 选择题 7.14 选择题 1）存储容量为8K×8位的ROM 存储器，其地址线为 条。 C A 、8 B 、12 C 、13 D 、14 2）只能按地址读出信息，而不能写入信息的存储器为 。 b A 、 RAM B 、ROM C 、 PROM D 、EPROM 3）一片ROM 有n 根地址输入，m 根位线输出，则ROM 的容量为 。a A 、m n ?2 B 、n m ? C 、m n 22? D 、n m ?2 4)一个6位地址码、8位输出的ROM ，其存储矩阵的容量为 。 A 、46 B 、64 C 、512 D 、256 5）为构成4096×8的RAM ，需要 片2024×2的RAM ，并需要有 位地址译码以完成寻址操作。 A 、8 ，15 B 、16，11 C 、10，12 D 、8，12 6）PAL 是一种的 可编程逻辑器件。 A 、与阵列可编程，或阵列固定 B 、与阵列列固，或阵可编程定 C 、与阵列、或阵列固定 D 、与阵列、或阵列可编程 7.2 试写出如图7-27所示阵列图的逻辑函数表达式和真值表，并说明其功能。 1 F 2 F 3 图6-1 例6-1逻辑图 图7-27 题7.2图 解：根据与阵列的输出为AB 的最小项和阵列图中有实心点“·”为1，无“·”为0， 可以写出： AB W F ==30 B A AB B A B A W W W F +=++=++=3211 B A B A B A F ⊕=+=2 AB B A B A B A B A W W W F =+=++=++=2103 从上述逻辑表达式可以看出，图7-1所示阵列图实现了输入变量A 、B 的四种逻辑运算：与、或、异或和与非。列出真值表如表7-1所示。 7.3 若存储器芯片的容量为128K× 8位，求： 表7-1 例7-1真值表
第七章 半导体存储器内容提要 本章将系统地介绍各种半导体存储器的工作原理和使用方法。半导体存储器包括只读存储器（ROM ） RAM ）。）。在只读存储器中，介绍了 在只读存储器中，介绍了和快闪存储器等不同类型的ROM 的工作原理和特点；而在随机存储器中，介绍了静态RAM （SRAM ）和动态RAM （DRAM ）两种类型。此外，也介绍了存储器扩展容量的连接方法以及用存储器设计组合逻辑电路，重点放在这里。
本章内容 7.5 用存储器实现组合逻辑函数
1. 半导体存储器的定义 路，由于计算机以及一些数字系统中要存储大量的数据，因此存储器是数字系统中不可缺少的组成部分，7.1.1所示。 输入 / 出 电 路I/O 输入输入//出控制图7.1.1
2.存储器的性能指标 存储量和存取速度作为衡量存储器的重要性能指标。 片，一些高速存储 3.半导体存储器的分类 （1）从存取功能上分类 从存取功能上可分为只读存储器（ Memory，简称ROM）和随机存储器（ Access Memory，简称RAM
a. ROM a. ROM 、可编程ROM（Programmable PROM）和可擦除的可编程ROM（Erasable Programmable Read－Only Memory，简称EPROM）。 *掩模ROM在制造时，生产厂家利用掩模技术把数据写入存储器中，一旦ROM 定不变，无法更改。
（或者全为0),用户可根据自己的需要写入，利用通用或专用的编程 1)。 是采用浮栅技术的可编程存储器，其数据不但可以由用户根据自己的需要写入，而且还能擦除重写，所以具有较大的使用灵活性。它的数据的写入需要通用或专用的编程器，其擦除为照射擦除，为一次全部擦除。电擦除的PROM ROM。