随机存储器RAM和顺序存储器
数字逻辑与计算机组成原理：第三章 存储器系统(1)
A3 0
字线
地0 A2 0 址
译
A1
0码 器
A0 0
15
读 / 写选通
… …
…
0,0 … 0,7
16×8矩阵
15,0 … 15,7
0
…
7 位线
读/写控制电路
D0
… D7
(2) 重合法（双译码方式）
0 A4
0,00
…
0 A3
阵
A2
译
0码
31,0
…
A1
器 X 31
0 A0
… …
或低表示存储的是1或0。 T5和T6是两个门控管，读写操作时，两管需导通。
六管存储单元
保持
字驱动线处于低电位时，T5、T6 截止， 切断了两根位线与触发器之间的 联系。
六管存储单元
单译码方式
读出时: 字线接通 1)位线1和位线2上加高电平; 2)若存储元原存0，A点为低电
平，B点为高电平，位线2无电 流，读出0。
3)若存储元原存1，A点为高电 平，B点为低电平，位线2有电
流，读出1。
静态 RAM 基本电路的 读 操作（双译码方式）
位线A1
A T1 ~ T4 B
位线2
T5
行地址选择
T6
行选
T5、T6 开
列选
T7、T8 开
T7
T8
读选择有效
列地址选择 写放大器
写放大器
VA
T6
读放
读放
DOUT
T8 DOUT
DIN
1．主存与CPU的连接
是由总线支持的; 总线包括数据总线、地址总线和控制总线; CPU通过使用MAR（存储器地址寄存器）和MDR（存储
RAM(随机存取存储器)是计算机的主存储器用于临时存储正在运行的程序和数据是计算机的工作空间
RAM（随机存取存储器）是计算机的主存储器用于临时存储正在运行的程序和数据是计算机的工作空间随机存取存储器（RAM）是计算机中的一种主要的存储设备，用于临时存储计算机正在运行的程序和数据。
RAM是一种易失性存储器，意思是当计算机关闭时，其中存储的数据将会被删除。
与之相对的是只读存储器（ROM），其中存储的数据是无法被修改或删除的。
RAM的主要作用是提供计算机的工作空间，即一块可以临时存储运行中程序和数据的存储区域。
当计算机运行时，操作系统将程序和数据从硬盘或其他存储设备上加载到RAM中，以供中央处理器（CPU）进行读取和处理。
RAM的高速读写能力，使得计算机能够快速地访问所需的程序和数据，从而提高了计算机的运行效率。
与CPU寄存器相比，RAM的容量要大得多。
RAM通常由许多存储单元组成，每个存储单元可以存储一个字节的数据。
这些存储单元以一定的方式组织在一起，形成一个能够存储大量数据的存储区域。
每个存储单元都有一个唯一的地址，通过该地址可以唯一地访问和操作存储单元中的数据。
CPU通过存储单元地址，可以读取或写入RAM中的数据。
RAM通常采用动态随机存取存储器（DRAM）或静态随机存取存储器（SRAM）作为存储单元。
DRAM是一种较为常见的RAM类型，它使用电容和传输门来存储和读取数据。
由于电容会逐渐失去电信号，DRAM需要定期进行刷新以保持数据的有效性。
SRAM则使用触发器来存储和读取数据，它不需要刷新操作，但相对而言更加昂贵和容量较小。
RAM的容量是衡量其性能和功能的重要指标之一。
计算机通常需要足够大的RAM来容纳操作系统、正在运行的程序和数据。
RAM的容量越大，计算机可以同时运行更多的程序，从而提高多任务处理能力。
不过，RAM的容量也受到计算机硬件和操作系统的限制，无法无限制地扩展。
RAM的速度也是另一个关键的指标。
RAM的速度决定了数据访问和传输的效率。
高速的RAM可以使得计算机更快地读取和写入数据，提高计算机的响应速度。
各类存储器的区别
RAM:RAM（随机存取存储器）RAM -random access memory 随机存储器。
存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。
这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。
按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。
ROM:ROM是只读存储器（Read-Only Memory）的简称，是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。
其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。
通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，资料并且不会因为电源关闭而消失。
SRAM：SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。
而DRAM（DynamicRandom Access Memory)每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，且功耗较大。
所以在主板上SRAM存储器要占用一部分面积。
◎优点，速度快，不必配合内存刷新电路，可提高整体的工作效率。
◎缺点，集成度低，功耗较大，相同的容量体积较大，而且价格较高，少量用于关键性系统以提高效率。
◎SRAM使用的系统：○CPU与主存之间的高速缓存。
○CPU内部的L1／L2或外部的L2高速缓存。
○CPU外部扩充用的COAST高速缓存。
○CMOS 146818芯片（RT＆CMOS SRAM）。
SSRAM ：SSRAM 是synchronous static random access memory 的缩写，即同步静态随机存取存储器。
同步是指Memory工作需要步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；随机是指数据不是线性依次存储，而是由指定地址进行数据读写。
单片机内部存储器结构与数据存取方法详解
单片机内部存储器结构与数据存取方法详解单片机是一种集成了处理器、内存和外设等功能于一体的微电子器件，广泛应用于各种电子设备中。
其中，内部存储器是单片机的核心组成部分之一。
本文将详细介绍单片机内部存储器的结构和数据存取方法。
一、单片机内部存储器的结构单片机的内部存储器主要包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两部分。
1. 随机存取存储器(RAM)RAM是单片机内部的易失性存储器，用于存储数据、程序临时数据和运行时数据。
单片机内部的RAM可以根据存取速度和使用要求的不同，分为片内RAM 和片外RAM两种。
片内RAM是单片机芯片内部集成的存储器，速度较快。
它可以分为片内可读写RAM(RW-RAM)和片内只读RAM(RO-RAM)两种类型。
片内可读写RAM可以被程序读取和修改，存储媒介是电容或电子触发器。
而片内只读RAM则只能被程序读取，不能被修改。
片内RAM的容量相对较小，一般在几十到几百字节之间。
片外RAM是连接在单片机芯片外部的存储器，速度较慢。
它可以进一步分为静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)两种类型。
SRAM是基于触发器构建的，数据存储在触发器中，读写速度快且无需刷新。
DRAM则是基于电容构建的，存储数据需要定期刷新，但容量较大。
2. 只读存储器(ROM)ROM是单片机内部的非易失性存储器，用于存储程序和常量数据。
ROM的内容在出厂时就被写入，一般无法被程序修改。
单片机内部的ROM可以分为只读存储器(ROM)和可编程只读存储器(PROM)两种类型。
ROM存储器内容固定不变，其中包含了单片机的初始化程序和系统代码。
PROM存储器则可以通过特殊的编程操作烧写程序和数据，但一旦写入后无法擦除和修改。
这类存储器在生产流程中被用于定制特殊功能的单片机。
二、单片机内部存储器的数据存取方法单片机内部存储器的数据存取方法根据存储器的类型和连接方式而有所不同。
1. RAM的数据存取方法对于片内RAM，数据的存取可以通过直接读写特定的RAM地址来实现。
(整理)DRAM,SRAM,SDRAM的关系与区别.
存储器类型分析本文为设计类容为存储器类型分析，大部分资料来源于网络，经过个人整理形成本文档，希望对大家有所帮助。
-- flyownway存储器介绍存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。
它根据控制器指定的位置存入和取出信息。
有了存储器，计算机才有记忆功能，才能保证正常工作。
按用途存储器可分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存），也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。
外存通常是磁性介质或光盘等，能长期保存信息。
内存指主板上的存储部件，用来存放当前正在执行的数据和程序，但仅用于暂时存放程序和数据，关闭电源或断电，数据会丢失。
构成构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。
存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。
由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。
每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。
一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。
假设一个存储器的地址码由20位二进制数（即5位十六进制数）组成，则可表示2的20次方，即1M个存储单元地址。
每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为1MB。
分类按存储介质分半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。
磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。
功能各类存储器RAMRAM(random access memory，随机存取存储器）。
存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。
这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。
按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（Static RAM，SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM，DRAM)。
存储器的分类
多级存储器
为了解决对存储器要求
容量大，速度快，成本 低三者之间的矛盾，目 前通常采用多级存储器 体系结构，即使用高速 缓冲存储器、主存储器 和外存储器。
主存储器的组织
主存由存储体、地址译码驱动电路、I/O和读写电路组成。
在主存中，存放一个机器字的存储单元，称为字存储单元，相应的单 元地址叫字地址。而存放一个字节的单元，称为字节存计算机称 为按字寻址的计算机；如果可编址的最小单位是字节，则该计算机称 为按字节寻址的计算机。
存储器概述
存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用
来存放程序和数据。计算机中全部信息，包括输入的 原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结 果都保存在存储器中。 存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路 或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储 一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元， 然后再由许多存储单元组成一个存储器。一个存储器 包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节 （按字节编址）。每个存储单元的位置都有一个编号， 即地址，一般用十六进制表示。一个存储器中所有存 储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。
根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存
储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。 高速缓冲存储器 （Cache）： 高速存取指令和数据 存取速度快，但存储容量小 主存储器 ：内存存放计算机运行期间的大量程序和数 据 存取速度较快，存储容量不大 外存储器 （辅助存储器）：外存存放系统程序和大型 数据文件及数据库 存储容量大，位成本低
分类方式
半导体存储器（内存储器） 按存储介质分类
磁表面存储器（磁盘存储器）
随机存储器（RAM） 按存储方式分类
【计算机组成原理】存储系统
【计算机组成原理】存储系统存储器的层次和结构从不同⾓度对存储器进⾏分类：1.按在计算机中的作⽤（层次）分类 （1）主存储器。
简称主存，⼜称内存储器（内存），⽤来存放计算机运⾏期间所需的⼤量程序和数据，CPU 可以直接随机地对其进⾏访问，也可以和告诉缓冲存储器（Cache）及辅助存储器交换数据，其特点是容量较⼩、存取速度较快、单位价格较⾼。
（2）辅助存储器。
简称辅存，⼜称外存储器（外存），是主存储器的后援存储器，⽤来存放当前暂时不⽤的程序和数据，以及⼀些需要永久性保存的信息，它不能与CPU 直接交换信息。
其特点是容量极⼤、存取速度较慢、单位成本低。
（3）⾼速缓冲存储器。
简称 Cache，位于主存和 CPU 之间，⽤来存放正在执⾏的程序段和数据，以便 CPU 能⾼速地使⽤它们。
Cache 地存取速度可与 CPU 的速度匹配，但存储容量⼩、价格⾼。
⽬前的⾼档计算机通常将它们制作在 CPU 中。
2.按存储介质分类 按存储介质，存储器可分为磁表⾯存储器（磁盘、磁带）、磁芯存储器、半导体存储器（MOS型存储器、双极型存储器）和光存储器（光盘）。
3.按存取⽅式分类 （1）随机存储器（RAM）。
存储器的任何⼀个存储单元的内容都可以随机存取，⽽且存取时间与存储单元的物理位置⽆关。
其优点是读写⽅便、使⽤灵活，主要⽤作主存或⾼速缓冲存储器。
RAM ⼜分为静态 RAM （以触发器原理寄存信息，SRAM）和动态 RAM（以电容充电原理寄存信息，DRAM）。
（2）只读存储器（ROM）。
存储器的内容只能随机读出⽽不能写⼊。
信息⼀旦写⼊存储器就固定不变，即使断电，内容也不会丢失。
因此，通常⽤它存放固定不变的程序、常数和汉字字库，甚⾄⽤于操作系统的固化。
它与随机存储器可共同作为主存的⼀部分，统⼀构成主存的地址域。
由ROM 派⽣出的存储器也包含可反复重写的类型，ROM 与RAM 的存取⽅式均为随机存取。
⼴义上的只读存储器已可已可通过电擦除等⽅式进⾏写⼊，其“只读”的概念没有保留，但仍然保留了断电内容保留、随机读取特性，但其写⼊速度⽐读取速度慢得多。
数字电子第7章
动态存储单元——用MOS管的栅极电容实 现暂存信息，需要刷新。
动态存储单元的电路结构比静态存 静态RAM慢。
2114静态RAM
它的容量是4K（1024字4位）；有10条输入地址线 A0A9（210=1024），4条数据线I/O3I/O0，数据线都是 经三态门输出的。一个片选端CS，一个读写控制端R/W ，电源为+5V。
W0= A1A0
W1= A1A0
W2= A1A0
W3= A1A0
地址译码器
2－4线 译码器
A1,A0的四 个最小项
字线 位线
+VCC
A1
A0
W0
W0 =A1A0
地址译码器是 与逻辑阵列
只读存储器ROM
存储矩阵，共有16个 交叉点，每个交叉点是 一个存储单元，交叉点 接二极管，表示该单元 存“1”，不接，存“0”
A0
行 地
…
址
译
Ai
码 器
存储矩阵
读
写
I/O
控
制
电
路
列地址译码器
… Ai+1
An–1
CS R/W
合用一条双向数据线
*1、存储矩阵：由若干存储单元排列成矩阵形式。每个 存储单元存放1位二进制数据。
存储器以字为单位组织内部结构， 常以字数和字长的乘积表示存储器的容量
例: 一个容量为256 × 4（256个字，每字4位）的存储器， 有1024个存储单元，这些单元可以排成32行× 32列的矩 阵，每行有32个存储单元，每4列存储单元连接在相同的列 地址译码线上，组成一个字列，即，每行可存储8个字，所 以图中有32根行地址选择线和8根列地址选择线。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
存储矩阵 32行× 8列× 4位
EN
EN EN
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
EN
D3 ROM 256× 4 D2 D1 D0
列地址译码 A7
EN
输出缓冲器
A6
A5
（a） （b） 图8.2.4 256×4位ROM的逻辑结构框图和逻辑符号图 (a)逻辑结构框图 (b)逻辑符号图
地址线8条，采用双译码方式，存储容量为28＝256字；
8.2.2掩模只读存储器
8.2.3可编程只读存储器
8.2.4可擦除的可编程只读存储器
8.2.5用只读存储器实现组合逻辑函数
自动化学院应用电子教学中心
5
8.2.1 只读存储器的基本结构和工作原理
A0
Ai
行 地 址 译 码 器
存储矩阵
输 出 缓 冲 器
数 据 输 出
存储矩阵：保存二进制信息，按矩阵形式排列； 地址译码器：用于选定存储单元； 输出缓冲器：对存储矩阵的数据缓冲输出。
A1 A0 ROM 4× 4 D3 D2 D1 D0
D3’ D2’ D1’ D0’
D3 D2 D1
0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 自动化学院应用电子教学中心
EN
8
A4 A3 A2 A1 A0
行 地 址 译 码
EN
D3 D2 D1 D0
自动化学院应用电子教学中心 11
图8.2.6 FAMOS管结构图和符号
图8.2.7 SIMOS管结构图和符号
FAMOS 管 是 一 个 栅 极 “浮置”于 SiO2 层内的 P沟道增强型MOS管 。
SIMOS 管是一个 N 沟道增 强型MOS管，有两个重叠 的栅极——控制栅 Ge和浮 置栅Gf 。
自动化学院应用电子教学中心 6
...
列地址译码器
Ai 1
三态控制
...
An
图8.2.1 ROM总体结构框图
A4 A3 A2 A1 A0
行 地 址 译 码 X 31 器
Y0 Y1 Y7
X0 X1
列地址译码器
A7 A6 A5
图8.2.2 256×4位存储矩阵
每4列存储单元连接到一个共同的列地址译码线上 。 字：每次同时进行读/写操作的存储单元数，称为字。 字长：一个字中所含的二进制数据的位数，称为字长。 地址：每个字赋予的编号，称为地址。
1 A0 1
A1
地 址 译 码 器
A0
W0 VDD
W1
W2
W3
输出缓冲器 D3'
EN
D3 D2 D1 D0
D 2'
EN
D 1'
EN
D 0'
EN
EN
存储矩阵
址 地址译码输出
A0 0 1 0 1 W3 W2 0 0 0 1 0 0 1 0 W1 W0 0 1 0 0 1 0 0 0
数
据
数
据
D0 1 0 0 1
自动化学院应用电子教学中心 3
2．半导体存储器的主要技术指标
存储容量：常用MB（兆字节）、GB（千兆字 节）、TB（兆兆字节）等表示 ；
读/写速度：几十ns～几百ns不等；
可靠性：用MTTF来衡量；
功耗
自动化学院应用电子教学中心
4
8.2 只读存储器
8.2.1 只读存储器的基本结构和工作原理
13
自动化学院应用电子教学中心
A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
CS PD / PGM
Intel 2716
Байду номын сангаас
I/O7 I/O6 I/O5 I/O4 I/O3 I/O2 I/O1 I/O0
VDD 字线
T
熔丝F 位线 数据线 R D
熔丝的通断状态与是否通电 无关，因为正常工作电压远低 图8.2.5 PROM的基本存储单元 于编程电压。
自动化学院应用电子教学中心 10
8.2.4可擦除的可编程只读存储器
根据擦除手段和条件的不同， EPROM 又可分 为 UVEPROM 、 E2PROM 和 Flash 三 种 ， 其 中 UVEPROM常简称为EPROM。
EPROM的总体结构与PROM的总体结构基本相 同，只是采用了不同工作原理的MOS管作为存储单 元 ， EPROM 采 用 了 浮 栅 雪 崩 注 入 MOS 管 （FAMOS管）和叠栅注入MOS管（SIMOS管）、 E2PROM 采用了浮栅隧道氧化层 MOS 管（ Flotox 管）、 Flash 采用了闪烁叠栅 MOS 管，它们的最大 区别就在于漏源极之间导电沟道的形成条件不同。
自动化学院应用电子教学中心 7
8.2.2掩模只读存储器
A1
VDD
存储矩阵为 4×4 位，采用 单地址译码方式，输出缓冲器 由四个三态反相器构成。 无论W0～W3中哪根线上出现 高电平信号，存储矩阵中与高 电平字线相连的 MOS管导通， 位线出现低电平，其它情况位 线均位高电平。
地
A1 0 0 1 1
数据线4条，即字长为4； 控制线为 EN ，当它为低电平时，ROM的输出缓冲端打开，数 据输出。 9 自动化学院应用电子教学中心
8.2.3可编程只读存储器
PROM是一种使用者可进行一次编程的ROM。
PROM 由存储单元中的熔丝 是否熔断决定该存储单元所存 信息是 0 还是 1 ，熔丝未断，表 示存储信息1，熔丝烧断表示存 储信息0。 存储单元中的熔丝一旦被烧 断就不能恢复，因此 PROM 只 能写入一次。
自动化学院应用电子教学中心
12
图8.2.9 Flotox管结构图和符号
图8.2.12 闪烁存储器中叠栅 MOS管的结构图和符号
Flotox 管与 SIMOS 管相 似，也是 N 沟道增强型 MOS 管 ，具有隧道效 应。
闪烁存储器由闪烁叠栅 MOS 管 构成，结构与 SIMOS 管相似， 区别在于浮置栅与衬底间氧化层 的厚度不同， EPROM 中的氧化 层厚度一般为 30 ～ 40nm ，而在 闪烁存储器中仅为 10 ～ 15nm 。 功耗低、擦写便捷。
数字电路与 系统设计
第八章
半导体存储器
自动化学院应用电子教学中心 1
第八章 半导体存储器
8.1 概述
8.2 只读存储器
8.3 随机存储器
8.4 顺序存储器
8.5 本章小结
自动化学院应用电子教学中心 2
8.1 概述
以二进制形式保存系统工作所需的程序和数据 （通称为信息）。
1．半导体存储器的分类
根据制造工艺的不同，分为双极型和MOS型； 根据读 / 写功能的不同，分为只读存储器（ ROM ）、 随机存储器（RAM）和顺序存储器（SAM）； 根据数据输入/输出方式的不同，分为串行存储器和并 行存储器。