第六章半导体存储器

第六章习题及参考答案
1. 某半导体存储器容量16K ×8位，可选芯片容量为4K×4/片。

地址总线A15-A0（低），双向数据线D7-D0（低），由R
W/线控制读写。

请设计并画出该存储器逻辑图，注明地址分配、片选逻辑式及片选信号极性。

参考答案：
（1） 芯片选取与存储空间分配：
共需8片“4K×4/片”的芯片，存储空间分配如下图所示：
(2).地址分配与片选逻辑如下图所示：
(3).存储器逻辑图如下图所示：
2. 某半导体存储器总容量15k ×8位，其中固化区8k ×8，选用EPROM芯片4K ×8/片，可随机读写区7K ×8，可选用SRAM芯片有：4K ×4/片、2K ×4/片、1K ×4/片。

地址总线A15∼A0，双向数据总线D7∼D0，由R
W/线控制读写，MREQ为低电平时允许存储器工作。

请设计并画出该存储器逻辑图，注明地址分配、片选逻辑式及片选信号极性。

参考答案：
(1)芯片选取与存储空间分配如下图所示：
（2）地址信号与片选逻辑如下图所示：
（4）存储器逻辑图如下图所示：。

第六章存储器系统本章主要讨论内存储器系统，在介绍三类典型的半导体存储器芯片的结构原理与工作特性的基础上，着重讲述半导体存储器芯片与微处理器的接口技术。

6.1 重点与难点本章的学习重点是8088的存储器组织；存储芯片的片选方法（全译码、部分译码、线选）；存储器的扩展方法（位扩展、字节容量扩展）。

主要掌握的知识要点如下：6.1.1 半导体存储器的基本知识1.SRAM、DRAM、EPROM和ROM的区别RAM的特点是存储器中信息能读能写，且对存储器中任一存储单元进行读写操作所需时间基本上是一样的，RAM中信息在关机后立即消失。

根据是否采用刷新技术，又可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。

SRAM是利用半导体触发器的两个稳定状态表示“1”和“0”；DRAM是利用MOS管的栅极对其衬间的分布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“1”和“0”；ROM的特点是用户在使用时只能读出其中信息，不能修改和写入新的信息；EPROM可由用户自行写入程序和数据，写入后的内容可由紫外线照射擦除，然后再重新写入新的内容，EPROM可多次擦除，多次写入。

一般工作条件下，EPROM 是只读的。

2.导体存储器芯片的主要性能指标（1）存储容量：存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，以存储单元的总位数表示，通常也用存储器的地址寄存器的编址数与存储字位数的乘积来表示。

（2）存储速度：有关存储器的存储速度主要有两个时间参数：TA：访问时间（Access Time），从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间。

TMC：存储周期（Memory Cycle），启动两次独立的存储器操作之间所需的最小时间间隔。

（3）存储器的可靠性：用MTBF—平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures）来衡量。

MTBF越长，可靠性越高。

（4）性能/价格比：是一个综合性指标，性能主要包括存储容量、存储速度和可靠性。

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。

常见的刷新方式有集中式、分散式和异步式３种。

集中方式的特点是读写操作时不受刷新工作的影响，系统的存取速度比较高；但有死区，而且存储容量越大，死区就越长。

分散方式的特点是没有死区；但它加长了系统的存取周期，降低了整机的速度，且刷新过于频繁，没有充分利用所允许的最大刷新间隔。

半导体存储器概述半导体存储器（Semiconductor Memory）是一种用于存储和读取数字信息的电子设备，广泛应用于计算机、通信设备、嵌入式系统等各种电子设备中。

相比于传统的磁性存储器，半导体存储器具有速度快、功耗低以及体积小等优点，因此在现代电子设备中得到广泛使用。

半导体存储器的基本构成单元是存储单元，它是由一个或多个存储单元组成，每个存储单元可以存储一个或多个二进制位的信息。

存储单元可以分为静态存储单元（Static Random Access Memory，SRAM）和动态存储单元（Dynamic Random Access Memory，DRAM）两类。

静态存储单元由6个晶体管组成，其中包括两个交叉连接的反相非门（Inverter），一个传输门（Transfer Gate）和两个位线连接器（Bit Line）。

SRAM主要用于高速缓存等需要快速访问和读写的场景中，速度快、性能好，但是价格昂贵且功耗较高。

动态存储单元则由一个电容和一个开关管组成，电容用于存储信息，开关管用于控制读写操作。

DRAM的存储单元面积小，功耗低，但是随着时间的推移，电容中存储的电荷会逐渐泄漏导致信息丧失，因此需要定期刷新。

DRAM被广泛应用于主存储器（Main Memory）中。

除了SRAM和DRAM之外，还有一些其他的半导体存储器类型，如闪存（Flash Memory）、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）和EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory）等。

闪存是一种非易失性存储器，主要用于嵌入式系统和便携设备中。

它通过划分为多个块并使用电荷来存储信息，可以被分别擦除和写入。

闪存的特点是存储密度高、功耗低、可擦写次数有限。

EEPROM是可以通过电压改编信息的一种可擦写存储器，通常用于存储配置参数、固件等不需要频繁修改的数据，具有很高的擦写次数和可靠性。