《半導(dǎo)體存儲(chǔ)器》PPT課件

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1、第七章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類,RAM特點(diǎn)：工作中，可隨機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器的任意單元進(jìn)行讀、寫。,按功能 分：RAM 可分為 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩類；,按所用器件分：可分為雙極型和 MOS型兩種。,7.1 隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器( RAM ),按讀寫方式分：可分為單口形和雙口型兩種。,靜態(tài)：數(shù)據(jù)寫入后，不掉電數(shù)據(jù)不會(huì)丟； 動(dòng)態(tài)：指數(shù)據(jù)寫入后，要定時(shí)刷新，否則不掉電數(shù)據(jù)也會(huì)丟失。,單口形：不能同時(shí)讀、寫；雙口型：能同時(shí)讀、寫。,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器簡稱RAM，也叫做讀/寫存儲(chǔ)器， 既能方便地讀出所存數(shù)據(jù)，又能隨時(shí)寫入新的數(shù)據(jù)。 RAM的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的易失性，即一旦掉電，所存的數(shù)據(jù)全部丟失。,,7.1.1 靜態(tài)基

2、本存儲(chǔ)單元,六管存 儲(chǔ)單元,,,1、靜態(tài)RAM存儲(chǔ)單元,（1）寫操作,Xi=1有效，T5，T6開通；Yj 有效T7，T8開通。數(shù)據(jù)(D=1)被寫入存儲(chǔ)單元。,（2）讀操作,Xi有效，T5，T6開通；Yj 有效T7，T8開通。數(shù)據(jù)(Q=1)從存儲(chǔ)單元讀出。,Q,原存儲(chǔ) Q=0,,,,,,,,,,,,,,,,T,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,存儲(chǔ)單元,,寫操作:X=1 =0,T導(dǎo)通，電容器C與位線B連通,輸入緩沖器被選通，數(shù)據(jù)DI經(jīng)緩沖器和位線寫入存儲(chǔ)單元,如果DI為1，則向電容器充電，C存1;反之電容器放電,C存0 。,2 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存

3、取存儲(chǔ)器(DRAM),讀操作:X=1 =1,T導(dǎo)通，電容器C與位線B連通,輸出緩沖器/靈敏放大器被選通，C中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過位線和緩沖器輸出,每次讀出后，必須及時(shí)對(duì)讀出單元刷新，即此時(shí)刷新控制R也為高電平，則讀出的數(shù)據(jù)又經(jīng)刷新緩沖器和位線對(duì)電容器C進(jìn)行刷新。,輸出緩沖器/靈敏放大器,3、RAM結(jié)構(gòu)示意圖,存儲(chǔ)器容量： 32行32列矩陣,2564 （字?jǐn)?shù)）（位數(shù)）,256個(gè)字，寬度4位的陣需：32根行線、8根列線。,,,,（1） 存儲(chǔ)矩陣,,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM,當(dāng)Xi和Yj有效時(shí)，一個(gè)字的四個(gè)存儲(chǔ)單元被選中。,A7A0=00011111時(shí)，選中哪個(gè)單元?,256個(gè)字需要8根地址線A7A0即可

4、全部尋址。,（2）地址譯碼,25=32,23=8,1 1 1 1 1,,,,0 0 0,字線,位線,31，0, ,2） =0時(shí)，芯片被選中。R/W=1時(shí)， G5輸出“1” ，G3導(dǎo)通； G4輸出“0”， G1、G2高阻態(tài)截止，讀操作；,（3）片選與讀寫控制電路,1） =1時(shí)， G4， G5輸出為“0”，三態(tài)門G1，G2，G3均為高阻態(tài)，芯片未選中，不能進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?3） =0時(shí)，R/W=0， G4輸出“1”， G1、G2導(dǎo)通；G5輸出“0” ，G3高阻態(tài)，寫操作。,,7.1.2 RAM的擴(kuò)展位擴(kuò)展和字?jǐn)U展,1. 位擴(kuò)展,例 試用10241位的RAM擴(kuò)展成10248的存儲(chǔ)器。,

5、分析：（1）需要10241的RAM多少片。,尋址范圍：,00 0000 0000 11 1111 1111 (000H3FFH),2. 字?jǐn)U展,例 試用2564RAM擴(kuò)展成10244存儲(chǔ)器。,解： 需用的2564RAM芯片數(shù)為：,用2564RAM組成10244存儲(chǔ)器,3、全擴(kuò)展：字?jǐn)?shù)加倍，位數(shù)也加倍的擴(kuò)展方式。 例：將4K4的RAM擴(kuò)展為16K8的存儲(chǔ)系統(tǒng)。,片選地址線數(shù)=1412=2,數(shù)據(jù)線數(shù)=位線數(shù)=8,8個(gè)芯片構(gòu)成4組，每組2片。數(shù)據(jù)線D0D7、片內(nèi)地址線A0A11，片選地址線A12 ,A13需2/4線譯碼器來譯碼。,7.2 只讀存儲(chǔ)器( ROM ),,7.2.1 ROM的基本結(jié)構(gòu)及工

6、作原理,ROM主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)矩陣和輸出電路三部分組成。,（1）二極管構(gòu)成的ROM電路如下：,只讀存儲(chǔ)器因工作時(shí)其內(nèi)容只能讀出而得名，常用于存儲(chǔ)數(shù)字系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)中不需改寫的數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表及計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)程序等。ROM(ReadOnly Memory)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)因斷電而消失，即具有非易失性。,（2）MOS 管的ROM 矩陣,矩陣中，字線和位線間有 MOS 管的單元，存儲(chǔ) “0”；無 MOS 管的，存儲(chǔ) “1”。,以上兩種稱為掩膜ROM，其存儲(chǔ)矩陣中的內(nèi)容在出廠時(shí)已被固定，用戶不能修改。,（3） PROM,將熔絲燒斷，字線、位線在此交叉，該單元變成“0”。,PROM是一種可編程序的

7、 ROM ，采用熔絲結(jié)構(gòu)，只給用戶一次編程機(jī)會(huì)。在出廠時(shí)全部存儲(chǔ) “1”，用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為 “0” 。,（5） EPROM 是可以改寫多次，存儲(chǔ)的信息可以用紫外線照射擦除，然后又可以重新編制信息的ROM 。,（6） EEPROM，F(xiàn)lash ROM是可以在線，電可擦除和編程的ROM 。有并行和串行兩種。,7.2.2 ROM的應(yīng)用舉例,1.波形發(fā)生器,數(shù)學(xué)運(yùn)算是數(shù)控裝置和數(shù)字系統(tǒng)中需要經(jīng)常進(jìn)行的操作，如果事先把要用到的基本函數(shù)變量在一定范圍內(nèi)的取值和相應(yīng)的函數(shù)取值列成表格，寫入只讀存儲(chǔ)器中，則在需要時(shí)只要給出規(guī)定“地址”就可以快速地得到相應(yīng)的函數(shù)值。這種ROM，實(shí)際上已經(jīng)成為函數(shù)運(yùn)

8、算表電路。,【例8.21】試用ROM構(gòu)成能實(shí)現(xiàn)函數(shù)y=x2的運(yùn)算表電路，x的取值范圍為015的正整數(shù)。 【解】（1）分析要求、設(shè)定變量 自變量x的取值范圍為015的正整數(shù)，對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制正整數(shù)，用B=B3B2B1B0表示。根據(jù)y=x2的運(yùn)算關(guān)系，可求出y的最大值是152225，可以用8位二進(jìn)制數(shù)Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。,2.作函數(shù)運(yùn)算表電路,（2）列真值表函數(shù)運(yùn)算表,Y7=m12+m13+m14+m15 Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15 Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15 Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12 Y3=m3+m5+m11+

9、m13 Y2=m2+m6+m10+m14 Y1=0 Y0= m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15,（3）寫標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式,（4）畫ROM存儲(chǔ)矩陣節(jié)點(diǎn)連接圖 為做圖方便，可將ROM矩陣中的二極管用節(jié)點(diǎn)表示。,圖8.25 例8.21 ROM存儲(chǔ)矩陣連接圖,當(dāng)我們把ROM存儲(chǔ)矩陣做一個(gè)邏輯部件應(yīng)用時(shí)，可將其用方框圖表示。,說明:在圖8.25所示電路中，字線W0W15分別與最小項(xiàng)m0m15一一對(duì)應(yīng)，我們注意到作為地址譯碼器的與門陣列，其連接是固定的，它的任務(wù)是完成對(duì)輸入地址碼（變量）的譯碼工作，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)具體的地址地址碼（變量）的全部最小項(xiàng)；而作為存儲(chǔ)矩陣的或門陣列是可編程的，各個(gè)交叉

10、點(diǎn)可編程點(diǎn)的狀態(tài)，也就是存儲(chǔ)矩陣中的內(nèi)容，可由用戶編程決定。,從ROM的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖可知，只讀存儲(chǔ)器的基本部分是與門陣列和或門陣列，與門陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入變量的譯碼，產(chǎn)生變量的全部最小項(xiàng)，或門陣列完成有關(guān)最小項(xiàng)的或運(yùn)算，因此從理論上講，利用ROM可以實(shí)現(xiàn)任何組合邏輯函數(shù)。,,,,2實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù),【例8.22】試用ROM實(shí)現(xiàn)下列函數(shù)：,1. 寫出各函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式 按A、B、C、D順序排列變量，將Y1、Y2擴(kuò)展成為 四變量邏輯函數(shù)。,【解】,2. 選用164位ROM，畫存儲(chǔ)矩陣連線圖,圖8.27 例8.22 ROM存儲(chǔ)矩陣連線圖,四常用的EPROM 舉例2764,標(biāo)準(zhǔn)28腳雙列直插EPROM 2764邏輯符號(hào),Intel 2764 EPROM 的外形和引腳信號(hào),（1）字長的擴(kuò)展。（現(xiàn)有型號(hào)的EPROM，輸出多為8位。） 如圖所示是將兩片2764擴(kuò)展成8k16位EPROM的連線圖。,五ROM容量的擴(kuò)展,（2）字?jǐn)?shù)擴(kuò)展。,用8片2764擴(kuò)展成64k8位EPROM,,