半导体存储器ppt

第六章半导体存储器第六章半导体存储器•6.1概述•6.2顺序存取存储器（SAM）•6.3随机存取存储器（RAM）•6.4只读存储器（ROM）第六章半导体存储器第六章半导体存储器6.1概述存储器是存储信息的器件，主要用来存放二进制数据、程序和信息，是计算机等数字系统中不可缺少的组成部分。6.1.1半导体存储器的特点集成度高，体积小可靠性高，价格低外围电路简单易于批量生产第六章半导体存储器6.1.2半导体存储器的分类按存取功能，半导体存储器可分为：顺序存取存储器SAM(Sequentialaccessmemory)。按器件类型，半导体存储器可分为：双极型存储器和MOS型存储器只读存储器ROM（Read-onlymemory）随机存取存储器RAM（Randomaccessmemory）第六章半导体存储器6.2顺序存取存储器（SAM）SAM是一种按顺序串行地写入或读出的存储器，也成为串行存储器，由于SAM的数据是按一定顺序串行写入或读出，所以它实质上就是移位寄存器。SAM按数据读出的顺序分为先入先出和先入后出型。第六章半导体存储器6.3随机存取存储器（RAM）存储单元—存放一位二进制数的基本单元(即位)。存储容量—存储器含存储单元的总个(位)数。存储容量=字数（word）位数（bit）地址—存储器中每一个字的编号2561，2564一共有256个字，需要256个地址10244，10248一共有1024个字，需要1024个地址地址译码—用译码器赋予每一个字一个地址N个地址输入，能产生2N个地址一元地址译码(单向译码、基本译码、字译码)二元地址译码(双向译码、位译码)—行译码、列译码第六章半导体存储器6.3.1RAM的结构与工作原理存储矩阵…读/写控制器地址译码器…地址码输入片选读/写控制输入/输出CSR/WI/O第六章半导体存储器[例]对2564存储矩阵进行地址译码一元地址译码………D3D2D1D0W0W1W256译码器001110100111A0A1A710...0W110108线—256线缺点:n位地址输入的译码器,需要2n条输出线。1010二元地址译码Y0Y1Y15…A0A1A2A3X0X1X15行译码器A4A5A6A7…列译码器Dout4线—16线10...010…08位地址输入的地址译码器,只有32条输出线。第六章半导体存储器25(32)根行选择线10根地址线—2n(1024)个地址25(32)根列选择线1024个字排列成—3232矩阵当X0=1，Y0=1时，对0-0单元读(写)当X31=1，Y31=1时，对31-31单元读(写)[例]10241存储器矩阵第六章半导体存储器6.3.2RAM的存储单元(一)静态存储单元基本工作原理：T5T6T7T8DDXiYiSRQQ位线B位线BT5、T6—门控管控制触发器与位线的连通截止截止导通导通0截止截止01导通导通读操作时:QDQD写操作时:QDDQT7、T8—门控管控制位线与数据线的连通001MOS管为简化画法第六章半导体存储器T1T3T2T4T5T6T7T8VDDVGGDDXiYi1.六管NMOS存储单元基本RS触发器T1T3T2T4VDDVGG1导通0截止0截止1导通特点：断电后数据丢失第六章半导体存储器2.六管CMOS存储单元T1T3T2T4T5T6T7T8VDDDDXiYiNP特点：PMOS作NMOS负载，功耗极小，可在交流电源断电后,靠电池保持存储数据.第六章半导体存储器(二)动态存储单元1.四管动态存储单元T5、T6—控制对位线的预充电VDD存储单元T1T2T3T4T5T6T7T8DDXiYi位线B位线BCBCB预充脉冲C1C21导通0截止T3、T4—门控管控制存储单元与位线的连通T7、T8—门控管控制位线与数据线的连通1101若无预充电，在“读”过程中C1存储的电荷有所损失，使数据“1”被破坏，而预充电则起到给C1补充电荷的作用，即进行一次刷新。第六章半导体存储器存储单元2.三管动态存储单元T1T2T3T4写位线CBVDD读位线写字线读字线C读操作:先使读位线预充电到高电平当读字线为高电平时T3导通若C上存有电荷(1)使T2导通,则CB放电,使读位变为低电平(0)若C上没有电荷(0)使T2截止,则CB不放电,使读位线保持高电平(1)写操作:当写字线为高电平时T1导通将输入信号送至写位线，则将信息存储于C中第六章半导体存储器6.3.3RAM存储容量的扩展(一)位扩展地址线、读/写控制线、片选线并联输入/输出线分开使用如：用8片10241位RAM扩展为10248位RAMI/O1024×1(0)A0A1…A9R/WCSI/O1024×1(1)A0A1…A9R/WCS…I/O1024×1(7)A0A1…A9R/WCS…A0A1..A9CSR/W00I0I1I7D0D710O0O1O7D0D7第六章半导体存储器(二)字扩展第六章半导体存储器（三）RAM芯片举例1234567891011122423222120191817161514136116A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVDDA8A9WEOEA10CSD7D6D5D4D3片选输出使能写入控制输入工作方式I/OCSOEWEA0A10D0D71001稳定00稳定低功耗维持读写高阻态输出输入第六章半导体存储器6.4只读存储器（ROM）6.4.1ROM的分类分类掩模ROM可编程ROM（PROM—ProgrammableROM）可擦除可编程ROM（EPROM—ErasablePROM）说明:掩模ROMPROM生产过程中在掩模板控制下写入，内容固定，不能更改内容可由用户编好后写入，一经写入不能更改紫外光擦除（约二十分钟）EPROM存储数据可以更改，但改写麻烦，工作时只读EEPROM或E2PROM电擦除（几十毫秒）第六章半导体存储器6.4.2ROM的逻辑结构与工作原理1.基本结构一、ROM的结构示意图地址输入数据输出01~AAn—n位地址01~DDb—b位数据A0A1An-1D0D1Db-1D0D1Db-1A0A1An-12n×bROM……………………最高位最低位第六章半导体存储器2.内部结构示意图存储单元数据输出字线位线地址译码器ROM存储容量=字线数位线数=2nb（位）地址输入0单元1单元i单元2n-1单元D0D1Db-1A0A1An-1W0W1WiW2n-1第六章半导体存储器3.逻辑结构示意图m0A0A1An-1m1mim2n-1译码器Z0(D0)……或门Z1(D1)……或门Zb-1(Db-1)……或门……2n个与门构成n位二进制译码器,输出2n个最小项。01210DmmmZni1101DmmmZi...112101b-ib-DmmmmZnn个输入变量b个输出函数或门阵列与门阵列第六章半导体存储器W0(m0)W2(m2)D0=W0+W2=m0+m2二、ROM的基本工作原理1.电路组成二极管或门二极管与门W0(m0)+VCC1A0A1A111A01VccEND3END2END1END0D3D2D1D0W0(m0)W1(m1)W2(m2)W3(m3)与门阵列(译码器)或门阵列(编码器)位线字线输出缓冲EN第六章半导体存储器2.工作原理输出信号的逻辑表达式0100AAmW0111AAmW0122AAmW0133AAmW0010120200AAAAAmmWWD013211AA103202AA0313AWWD1A111A01VccEND3END2END1END0D3D2D1D0W0(m0)W1(m1)W2(m2)W3(m3)与门阵列(译码器)或门阵列(编码器)位线输出缓冲EN字线字线：位线：第六章半导体存储器输出信号的真值表000110110101A1A0D3D2D1D01010011111103.功能说明(1)存储器(2)函数发生器地址存储数据输入变量01AA输出函数0123DDDD(3)译码编码字线编码0W0101101001111110A1A000011011输入变量输出函数1W2W3W第六章半导体存储器第六章小结1.随机存取存储器(RAM）组成：主要由地址译码器、读/写控制电路和存储矩阵三部分组成。功能：可以随时读出数据或改写存储的数据，并且读、写数据的速度很快。种类：分为静态RAM和动态RAM。应用：多用于经常更换数据的场合，最典型的应用就是计算机中的内存。特点：断电后，数据将全部丢失。第六章半导体存储器2.只读存储器（ROM）分类：掩模ROM可编程ROM（PROM)可擦除可编程ROM（EPROM)只读存储器ROM中存储的内容一旦写入,在工作过程中不会改变，断电后数据也不会丢失，所以ROM也称为固定存储器，它在正常工作时，只能读出信息，不能随时写入信息。