数电第七章 半导体存储器

第七章半导体存储器7.1 随机存取存储器（RAM）RAM的基本结构RAM的存储单元RAM的容量扩展RAM的芯片介绍7.2 只读存储器（ROM）ROM的分类ROM的结构及工作原理ROM的应用ROM的容量扩展存储器的基本概念存储器——用以存储二进制信息的器件。

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两大类：（1）随机存取存储器（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的缺点是数据易失，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。

（2）只读存储器（ROM）。

其内容只能读出不能写入。

存储的数据不会因断电而消失，即具有非易失性。

存储器的容量：存储器的容量=字长（n）×字数（m）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。

7.1 随机存取存储器（RAM ）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······11&&G G G CS R/W3451G DDI/OG 24. 片选及输入/输出控制电路当选片信号CS ＝1时，G 5、G 4输出为0，三态门G 1、G 2、G 3均处于高阻状态，I/O 端与存储器内部完全隔离，存储器禁止读/写操作，即不工作。

当CS ＝0时，芯片被选通：当R /W ＝1时，G 5输出高电平，G 3被打开，被选中的单元所存储的数据出现在I/O 端，存储器执行读操作；当R /W ＝0时，G 4输出高电平，G 1、G 2被打开，此时加在I /O 端的数据以互补的形式出现在内部数据线上，存储器执行写操作。

三．RAM 的容量扩展1．位扩展用8片1024（1K ）×1位RAM 构成的1024×8位RAM 系统。

1024×1RAM A A AR/W CS01...I/O I/O ...1024×1RAM A A AR/W CS01...I/O I/O 1024×1RAM A A AR/W CS019...I/O I/O ...A A 01017999A CSR/W2．字扩展..A C Y Y G G 0B G 17....Y 174LS138+5VA 122A 2B1024×8RAMA A AR/W CS01...I/O ...1024×8RAMA A AR/W CS01...1024×8RAMA A AR/W CS019...I/O A A 01R/W17999A 0I/O 0I/O 0I/O I/O 1I/O 1I/O 17I/O 7I/O 7I/O ...............A 11A 10例：用8片1K ×8位RAM 构成的8K ×8位RAM 。

通常将每个输出代码叫一个“字”，并把 W0—W3叫做字线，把D0—D3叫做位线（或数据 线），而A1、A0称为地址线。输出端的缓冲器用来 提高带负载的能力，并将输出的高、低电平变换为
标准的逻辑电平。同时，通过给定 EN 信号实现对 输出的三态控制。
在读取数据时，只要输入指定的地址码并
令 EN = 0 ，则指定地址内各存储单元所存数据就会出现 在数据线上.
相当 于负 载电 阻
2、可编程只读存储器(PROM)
在开发数字电路新产品的过程中，设计人员经常 需要按照自己的设想得到存有所需内容的ROM。这 时可通过将所需内容自行写入PROM而得到要求的 ROM。
PROM的总体结构与掩模ROM一样，同样由存 储矩阵、地址译码器和输出电路组成。不过在出厂 时已经在存储矩阵的所有交叉点上全部制作了存储 元件，即相当于在所有存储单元中都存入了1。
由于计算机处理的数据量越来越大，运算速度越 来越快，这就要求存储器具有更大的存储容量和更快 的存取速度 。通常都把存储量和存取速度作为衡量存 储器性能的重要指标。目前动态存储器的容量已达位 109位/片。一些高速随机存储器的存取时间仅10ns左 右。
一、半导体存储器的分类 1、以存、取功能分 ：
只读存储器（Read-Only Memory，简称 ROM） 随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）
3 、 可擦除可编程只读存储器（EPROM）
由于可擦除的可编程ROM(EPROM)中存 储的数据可以擦除重写，因而在需要经常修改 ROM中内容的场合，经常使用EPROM。分:
紫外线擦除的EPROM，也称UVEPROM。 电信号可擦除的EPROM 简称E 2 PROM 快闪存储器（Flash Memory）

3
一、ROM的基本结构 的基本结构
A0 A1 W0 W1 存储矩阵 2 N× M … W 2N-2 W 2N-1
N位地址输入 位地址输入
A N-2 A N-1
地 址 译 码 器
…
输出缓冲器 控制信号输入 控制信号输入
D 0 D1
M位数据输出 位数据输出
4
…
... D M-1
ROM的存储单元可以用二极管构成，也可以用双极型 的存储单元可以用二极管构成， 的存储单元可以用二极管构成 三极管或MOS管构成。 管构成。 三极管或 管构成 存储器的容量用存储单元的数目来表示，写成： 存储器的容量用存储单元的数目来表示，写成：字数 位数。存储矩阵有2 个字，每个字的字长为m， ×位数。存储矩阵有 n个字，每个字的字长为 ，整个存储 器的存储容量为2 器的存储容量为 n×m位。 存储容量也习惯用 位 存储容量也习惯用K(1K=1024) 为单位来表示，例如1 × 、 × 和 的存储器， 为单位来表示，例如 K×4、2K×8和64K×1的存储器， × 的存储器 其容量分别是1024×4 位、2048×8位和 位和65536×1位。 其容量分别是 × × 位和 × 位 输出缓冲器是ROM的数据读出电路，通常用三态门构 的数据读出电路， 输出缓冲器是 的数据读出电路 它不仅可以实现对输出数据的三态控制， 成 ， 它不仅可以实现对输出数据的三态控制 ， 以便与系统 总线联接， 还可以提高存储器的带负载能力。 总线联接， 还可以提高存储器的带负载能力。
1
半导体存储器的分类： 半导体存储器的分类： 储器的分类
静态随机存储器 (SRAM) 随机存储器 (RAM) 半导体存储器 只读存储器 (ROM) 可编程ROM 可编程 动态随机存储器 (DRAM) 固定ROM 固定

三、知识点
1、重点掌握的知识点 （1）各种ROM的电路结构和工作原理； （2）SRAM的的电路结构和工作原理；
（3）存储器容量的扩展方法；
（4）用存储器实现组合逻辑函数的方法。 2、一般掌握的知识点
（1）各种ROM存储单元的特点； （2）SRAM的静态存储单元。
7.1 概述
半导体存储器是一种能存储大量二值信息的半导 体器件。 一、半导体存储器的一般结构形式 存储单元数目庞大，输入/输出引脚数目有限。
译成某一条字线有效，从存储矩阵中选中一行存储单元；
列地址译码器将输入地址代码的其余若干位(Ai+1~An-1)译 成某一根输出线有效，从字线选中的一行存储单元中再 选一位(或n位)，使这些被选中的单元与读/写电路和 I/O(输入/输出端)接通，以便对这些单元进行读/写操作。
读/写控制电路用于对电路的工作状态进行控 制。CS′称为片选信号，当CS′=0时，RAM工作， CS′=1时，所有I/O端均为高阻状态，不能对RAM 进行读/写操作。
11A7 ~ A0 768 ~ 1023
256 ~ 511
7.5 用存储器实现组合逻辑函数
ROM广泛应用于计算机、电子仪器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电子测量设备和数
控电路，其具体应用有专门的教材进行论述，这里仅介绍用
ROM在数字逻辑电路中的应用。 分析ROM的工作原理可知，ROM中的地址译码器可产
生地址变量的全部最小项，能够实现地址变量的与运算，即
A0~An-1
D0
W0
W2n-1
Dm
地
A1
址
A0 D3
数
D2
据
D1 D0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 0 1