数电第7章存储器-2
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数字电路第七章
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 。
7数字电子技术基础第七章
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）
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）
数字电子技术第7章 半导体存储器
UCC
字字
Wi
熔熔
位字
Di
15
7.2.3 可擦可编程只读存储器 1. EPROM
最早出现的是用紫外线照射擦除的EPROM（又称UVEPROM） （又称 最早出现的是用紫外线照射擦除的 ） 总体结构与PROM一样，不同之处在于存储单元， 一样，不同之处在于存储单元， 总体结构与 一样 存储单元 即字线与位线上接的器件是叠栅MOS管(SIMOS) 即字线与位线上接的器件是叠栅 管
20
Flotox管的结构和符号 管的结构和符号 + +
S GC D
S
Gf
Gc
D
SiO2 D
N＋ P
N＋
Gc Gf S
N P
N
隧隧隧
浮栅和漏区之间的氧化层非常薄，称为隧道区。 浮栅和漏区之间的氧化层非常薄，称为隧道区。
工作原理： 工作原理：
之间加高压时(可正可负 被击穿， 当GC与D之间加高压时 可正可负 ，薄氧化层被击穿，形成导 之间加高压时 可正可负)，薄氧化层被击穿 电隧道，漏区电子可以到达浮栅 间加正电压)， 电隧道，漏区电子可以到达浮栅(GCD间加正电压 ，浮栅电子 间加正电压 也可以到达漏区(G 间负电压 间负电压)， 也可以到达漏区 CD间负电压 ，因此写入和擦除都可以通过 电信号来实现。 电信号来实现。
23
ROM的应用 的应用 1）用于存储固定的专用程序 ） 2）利用ROM可实现查表等功能 ）利用 可实现查表等功能 查表功能 － 如查某个角度的三角函数 查表功能 先把变量值作为地址码， 先把变量值作为地址码，其对应的函数 值作为存放在该地址内的数据存储在 ROM 内，这称为 “造表”。使用时，根 造表” 使用时， 据输入的地址(角度 角度)， 据输入的地址 角度 ，就可在输出端得到 所需的函数值，这就称为“查表” 所需的函数值，这就称为“查表”。
字字
Wi
熔熔
位字
Di
15
7.2.3 可擦可编程只读存储器 1. EPROM
最早出现的是用紫外线照射擦除的EPROM（又称UVEPROM） （又称 最早出现的是用紫外线照射擦除的 ） 总体结构与PROM一样，不同之处在于存储单元， 一样，不同之处在于存储单元， 总体结构与 一样 存储单元 即字线与位线上接的器件是叠栅MOS管(SIMOS) 即字线与位线上接的器件是叠栅 管
20
Flotox管的结构和符号 管的结构和符号 + +
S GC D
S
Gf
Gc
D
SiO2 D
N＋ P
N＋
Gc Gf S
N P
N
隧隧隧
浮栅和漏区之间的氧化层非常薄，称为隧道区。 浮栅和漏区之间的氧化层非常薄，称为隧道区。
工作原理： 工作原理：
之间加高压时(可正可负 被击穿， 当GC与D之间加高压时 可正可负 ，薄氧化层被击穿，形成导 之间加高压时 可正可负)，薄氧化层被击穿 电隧道，漏区电子可以到达浮栅 间加正电压)， 电隧道，漏区电子可以到达浮栅(GCD间加正电压 ，浮栅电子 间加正电压 也可以到达漏区(G 间负电压 间负电压)， 也可以到达漏区 CD间负电压 ，因此写入和擦除都可以通过 电信号来实现。 电信号来实现。
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ROM的应用 的应用 1）用于存储固定的专用程序 ） 2）利用ROM可实现查表等功能 ）利用 可实现查表等功能 查表功能 － 如查某个角度的三角函数 查表功能 先把变量值作为地址码， 先把变量值作为地址码，其对应的函数 值作为存放在该地址内的数据存储在 ROM 内，这称为 “造表”。使用时，根 造表” 使用时， 据输入的地址(角度 角度)， 据输入的地址 角度 ，就可在输出端得到 所需的函数值，这就称为“查表” 所需的函数值，这就称为“查表”。
数字电子技术基础PPT第7章 存储器
第7章 存 储 器
存储器是一种能存储大量二进制信息的电子器件，它是由许多 存储单元组成的。每个存储单元都有唯一的地址代码加以区分，能 存储1位（或1组）二进制信息，存储器被大量用在嵌入式（单片机） 系统中。本章主要介绍只读存储器与随机存储器的结构、工作原理 与实际的存储器
7.1 只读存储器 7.1.1 只读存储器概述 只读存储器（ROM）的特点是存储单元断电后，数据不会丢失。 1．不可写入数据的只读存储器 （1）二极管ROM 以二极管作为存储单元的存储器。 （2）掩模存储器（MROM，Mask ROM） 掩模只读存储器是数据在存储器的制作过程中就永久地保存在存储阵列中的只读存 储器。 2．可写入数据的存储器 （1）一次编程存储器（PROM，Programmable ROM） 一次编程存储器是用户使用专用编程设备可以进行一次编程的只读存储器。 （2）可擦除存储器（EPROM，Erasable Programmable ROM） 可擦除只读存储器，常用的紫外线可擦除可编程只读存储器（UV EPROM）是可 用紫外线擦除数据、用专用编程设备写入数据的只读存储器。擦除数据时，需要将 该存储器芯片用紫外光照射几十分钟。 （3）电擦除存储器（E2PROM，Electrical Erasable Programmable ROM） 电可擦除可写入的只读存储器，是电擦除、写入数据的只读存储器。数据的擦除与 写入在毫秒数量级。 （4）快闪存储器（FLASH ROM） 快闪电可擦除、写入存储器，是读写速度更快、容量更大的电可擦除可写入的只读 存储器。
（4）闪速存储器 闪速（FLASH）存储器按照存储矩阵的结构不同，分为NOR及NAND两类，其 矩阵结构与前述掩模存储器基本相同。 FLASH与E2PROM的主要区别是E2PROM具有位擦除能力，而FLASH存储器不 具有这个能力，只能块或字节擦除，因此存储单元可以使用一个浮栅MOS管实现， 占有更小的面积，具有更大的容量。 NOR FLASH读写速度较NAND FLASH快，可以块或字节为单位读写. NAND FLASH的单元尺寸比NOR FLASH的小，因此同样大小的芯片面积， NAND FLASH的容量比NOR FLASH大得多。
存储器是一种能存储大量二进制信息的电子器件，它是由许多 存储单元组成的。每个存储单元都有唯一的地址代码加以区分，能 存储1位（或1组）二进制信息，存储器被大量用在嵌入式（单片机） 系统中。本章主要介绍只读存储器与随机存储器的结构、工作原理 与实际的存储器
7.1 只读存储器 7.1.1 只读存储器概述 只读存储器（ROM）的特点是存储单元断电后，数据不会丢失。 1．不可写入数据的只读存储器 （1）二极管ROM 以二极管作为存储单元的存储器。 （2）掩模存储器（MROM，Mask ROM） 掩模只读存储器是数据在存储器的制作过程中就永久地保存在存储阵列中的只读存 储器。 2．可写入数据的存储器 （1）一次编程存储器（PROM，Programmable ROM） 一次编程存储器是用户使用专用编程设备可以进行一次编程的只读存储器。 （2）可擦除存储器（EPROM，Erasable Programmable ROM） 可擦除只读存储器，常用的紫外线可擦除可编程只读存储器（UV EPROM）是可 用紫外线擦除数据、用专用编程设备写入数据的只读存储器。擦除数据时，需要将 该存储器芯片用紫外光照射几十分钟。 （3）电擦除存储器（E2PROM，Electrical Erasable Programmable ROM） 电可擦除可写入的只读存储器，是电擦除、写入数据的只读存储器。数据的擦除与 写入在毫秒数量级。 （4）快闪存储器（FLASH ROM） 快闪电可擦除、写入存储器，是读写速度更快、容量更大的电可擦除可写入的只读 存储器。
（4）闪速存储器 闪速（FLASH）存储器按照存储矩阵的结构不同，分为NOR及NAND两类，其 矩阵结构与前述掩模存储器基本相同。 FLASH与E2PROM的主要区别是E2PROM具有位擦除能力，而FLASH存储器不 具有这个能力，只能块或字节擦除，因此存储单元可以使用一个浮栅MOS管实现， 占有更小的面积，具有更大的容量。 NOR FLASH读写速度较NAND FLASH快，可以块或字节为单位读写. NAND FLASH的单元尺寸比NOR FLASH的小，因此同样大小的芯片面积， NAND FLASH的容量比NOR FLASH大得多。
数字电子技术基础-第7章-半导体存储器PPT课件
（二）具有两个地址译码器的ROM 的一般结构
二、ROM的基本耦合单元
（一）掩模ROM（MROM）的基本耦合 单元
1. MOS管构成的基本耦合单元
2. 双极型三极管构成的基本耦合单元
（二）一次可编程ROM（OTPROM）的 基本耦合单元
1． 熔丝型的OTPROM的基本耦合单元
2． 结破坏型的OTPROM的基本耦合单元
第七章 半导体存储器
7-1 7-2 7-3 7-4 7-7
作业
第一节 存储器的基本概念和分类 第二节 半导体存储器
第三节 只读存储器（ROM）
第一节 存储器的基本概念和分类
一、存储器的基本概念 二、存储器的分类
第二节 半导体存储器
一、半导体存储器的分类 （一）从制造工艺的角度分类 （二）从工作方式的角度分类 二、半导体存储器的三个主要技术指标
X ( A, B,C, D) m（2，3，4，5，8，9，15） Y ( A, B,C, D) m（6，7，10，11，14，15） M ( A, B,C, D) m（0，3，6，9，12） N ( A, B,C, D) m（7，11，13，14，15）
Q( A, B,C, D) m (0,1,2,3)
CS
O7
OE U2
（二）扩展字数
第四节 随机存取存储器（RAM）
一、RAM的基本结构
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
第三节 只读存储器（ROM）
数电7半导体存储器
特点
高集成度、高速读写、低功耗、 非易失性等。
半导体存储器的分类
按存储方式分
按容量分
分为随机存储器（RAM）和只读存储 器（ROM）。RAM可随时读写， ROM只能读不能写。
分为小容量、中容量和大容量存储器。 小容量一般为1K位，中容量为4K位， 大容量为16K位以上。
按存储介质分
分为双极型存储器（TTL）和CMOS 存储器。TTL存储器速度快，但功耗 大；CMOS存储器速度慢，但功耗小。
1970年
出现了只读存储器（ROM），其容量为 256K位，速度为500字/秒。
1967年
出现了集成度更高的半导体动态随 机存储器（DRAM），其容量为 64K位，速度为500字/秒。
A
B
C
D
1984年
出现了快闪存储器（Flash Memory）， 其容量为1M位，速度为200字/秒。
1975年
出现了可擦写可编程只读存储器 （EEPROM），其容量为256K位，速度 为500字/秒。
Байду номын сангаас
闪存技术
闪存是一种非易失性存储器，能 够在断电状态下保存数据。它具 有快速读写速度、低功耗和耐冲 击等优点，广泛应用于移动设备
和嵌入式系统。
相变存储器
相变存储器利用特殊材料在加热 后发生相变来存储数据。它具有 读写速度快、寿命长和可靠性高 等优点，被认为是下一代存储器
的重要候选者。
磁性随机存储器
磁性随机存储器利用磁性材料的 磁化方向来存储数据。它具有高 速读写、低功耗和长寿命等优点， 适用于需要频繁读写和高可靠性
半导体存储器的发展历程
01
02
03
1946年
美国科学家发明了第一台 电子计算机ENIAC，采用 真空管作为逻辑元件，使 用汞延迟线作为存储器。
高集成度、高速读写、低功耗、 非易失性等。
半导体存储器的分类
按存储方式分
按容量分
分为随机存储器（RAM）和只读存储 器（ROM）。RAM可随时读写， ROM只能读不能写。
分为小容量、中容量和大容量存储器。 小容量一般为1K位，中容量为4K位， 大容量为16K位以上。
按存储介质分
分为双极型存储器（TTL）和CMOS 存储器。TTL存储器速度快，但功耗 大；CMOS存储器速度慢，但功耗小。
1970年
出现了只读存储器（ROM），其容量为 256K位，速度为500字/秒。
1967年
出现了集成度更高的半导体动态随 机存储器（DRAM），其容量为 64K位，速度为500字/秒。
A
B
C
D
1984年
出现了快闪存储器（Flash Memory）， 其容量为1M位，速度为200字/秒。
1975年
出现了可擦写可编程只读存储器 （EEPROM），其容量为256K位，速度 为500字/秒。
Байду номын сангаас
闪存技术
闪存是一种非易失性存储器，能 够在断电状态下保存数据。它具 有快速读写速度、低功耗和耐冲 击等优点，广泛应用于移动设备
和嵌入式系统。
相变存储器
相变存储器利用特殊材料在加热 后发生相变来存储数据。它具有 读写速度快、寿命长和可靠性高 等优点，被认为是下一代存储器
的重要候选者。
磁性随机存储器
磁性随机存储器利用磁性材料的 磁化方向来存储数据。它具有高 速读写、低功耗和长寿命等优点， 适用于需要频繁读写和高可靠性
半导体存储器的发展历程
01
02
03
1946年
美国科学家发明了第一台 电子计算机ENIAC，采用 真空管作为逻辑元件，使 用汞延迟线作为存储器。
数电第7章 半导体存储器
址 址 译 输 译 码 入 码 器 Am 器 控制信 号输入
1
存 矩阵 储 矩 阵 输出控 制电路
列地址译码器 数据输入/输出 数据输入 输出 半导体存储器的基本结构 Am+1 An-1
3、输出控制电路 、 用于对电路的工作状态进行控制。 用于对电路的工作状态进行控制。 为实现与系统的总线连接，输出电路都采用三态输出结构。 为实现与系统的总线连接，输出电路都采用三态输出结构。 控制信号一般包括片选信号和读/写控制信号： 控制信号一般包括片选信号和读 写控制信号： 写控制信号 片选信号有效，芯片被选中，可进行读/写操作 写操作。 片选信号有效，芯片被选中，可进行读 写操作。 写控制信号决定芯片是进行读操作还是写操作。 读/写控制信号决定芯片是进行读操作还是写操作。 写控制信号决定芯片是进行读操作还是写操作 存储矩阵与输出电路的连线称 为位线。 存储器数据线的数目等于存储 器的字长。 器的字长。 4096×8位存储器的数据线数为： 8 × 位存储器的数据线数为 位存储器的数据线数为：
控制信 号输入 输出控 制电路
数据输入/输出 数据输入 输出 半导体存储器的基本结构
②二维译码方式 在大容量的存储器中，通常采用二维译码 双译码）结构， 二维译码（ 在大容量的存储器中，通常采用二维译码（双译码）结构， 把输入地址分为行地址和列地址两组， 即：把输入地址分为行地址和列地址两组， 分别由行、列地址译码器译码。 分别由行、列地址译码器译码。 列地址译码器的输出作为存储矩阵的行、 行、列地址译码器的输出作为存储矩阵的行、列地址 选择线，由他们共同确定欲选择的字单元。 选择线，由他们共同确定欲选择的字单元。 采用双译码结构的优点是： 采用双译码结构的优点是： 行 地 （1）可以大大减少译码输出线的条数。 A0地 地 址 ）可以大大减少译码输出线的条数。 A 存储 例如：存储器容量为1k×4位 例如：存储器容量为1k×4位 × 所需的地址线数是： 所需的地址线数是：10 单译码的译码输出线有： 单译码的译码输出线有：210 双译码的译码输出线有： × 双译码的译码输出线有：2×25 （2）使译码电路的规模小、结构简单。 ）使译码电路的规模小、结构简单。
1
存 矩阵 储 矩 阵 输出控 制电路
列地址译码器 数据输入/输出 数据输入 输出 半导体存储器的基本结构 Am+1 An-1
3、输出控制电路 、 用于对电路的工作状态进行控制。 用于对电路的工作状态进行控制。 为实现与系统的总线连接，输出电路都采用三态输出结构。 为实现与系统的总线连接，输出电路都采用三态输出结构。 控制信号一般包括片选信号和读/写控制信号： 控制信号一般包括片选信号和读 写控制信号： 写控制信号 片选信号有效，芯片被选中，可进行读/写操作 写操作。 片选信号有效，芯片被选中，可进行读 写操作。 写控制信号决定芯片是进行读操作还是写操作。 读/写控制信号决定芯片是进行读操作还是写操作。 写控制信号决定芯片是进行读操作还是写操作 存储矩阵与输出电路的连线称 为位线。 存储器数据线的数目等于存储 器的字长。 器的字长。 4096×8位存储器的数据线数为： 8 × 位存储器的数据线数为 位存储器的数据线数为：
控制信 号输入 输出控 制电路
数据输入/输出 数据输入 输出 半导体存储器的基本结构
②二维译码方式 在大容量的存储器中，通常采用二维译码 双译码）结构， 二维译码（ 在大容量的存储器中，通常采用二维译码（双译码）结构， 把输入地址分为行地址和列地址两组， 即：把输入地址分为行地址和列地址两组， 分别由行、列地址译码器译码。 分别由行、列地址译码器译码。 列地址译码器的输出作为存储矩阵的行、 行、列地址译码器的输出作为存储矩阵的行、列地址 选择线，由他们共同确定欲选择的字单元。 选择线，由他们共同确定欲选择的字单元。 采用双译码结构的优点是： 采用双译码结构的优点是： 行 地 （1）可以大大减少译码输出线的条数。 A0地 地 址 ）可以大大减少译码输出线的条数。 A 存储 例如：存储器容量为1k×4位 例如：存储器容量为1k×4位 × 所需的地址线数是： 所需的地址线数是：10 单译码的译码输出线有： 单译码的译码输出线有：210 双译码的译码输出线有： × 双译码的译码输出线有：2×25 （2）使译码电路的规模小、结构简单。 ）使译码电路的规模小、结构简单。
精品课件-数字电子技术及应用-第7章
第七章 存储器与可编程逻辑器件
图7－1-2 (a)电路图；(b)字的读出方法
第七章 存储器与可编程逻辑器件
读出数据时，首先输入地址码，并使 EN 0，在数据
输出端 D3 ~ D0 可获得该地址所存储的数据字。例如，在图
7-1-2 中，A1A0 =10 时，字选线 W2=1，而 W0 = W1 = W3 = 0， 字线上的高电平通过接有二极管的位线 Y3、Y2、Y1，使 D3 = D2 = D1 = 1，位线与的交叉处无二极管，故 D0 = 0，结果输出数 据字 D3D2 D1D0 =1110。按此分析，类似可以得到该图输入其 它地址码时的输出，为了更明白地表述读字的方法，可用图 7-1-2（b）表示。
(2)MOS管固定ROM。MOS管固定ROM也是由地址译码器、存 储矩阵和输出电路三部分组成，但它们都是用MOS管构成的。 图7－1－3是4×4位NMOS管固定ROM，即把图7－1－2电路的存 储矩阵中有二极管的位置，都换成了NMOS管（注意：在LSI中， MOS管大都做成源、漏对称结构）。
第七章 存储器与可编程逻辑器件 图7－1-3
第七章 存储器与可编程逻辑器件
输出缓冲器是ROM的数据读出电路，通常用三态门构成， 它不仅可以实现对输出数据的三态控制，方便与系统总线连接， 还可提高存储器的负载能力。
第七章 存储器与可编程逻辑器件 图7－1－1
第七章 存储器与可编程逻辑器件
7.1.2 ROM的编程及分类 1．分类 （1）按制造工艺分：二极管ROM、双极型ROM、MOS型ROM。 （2）按存入方式分：固定ROM和可编程ROM。 （3）可编程ROM细分：一次可编程存储器PROM、光可擦
第七章 存储器与可编程逻辑器件
3）EPROM PROM只能编程一次，所以一旦出错,芯片只好 报废。而EPROM克服了PROM的缺点，它允许对芯片反复改写， 当所存内容需要更新时，可以用特定的方法擦除并重新写入信 息。
精品课件-数字电子技术-第7章
MOS型RAM又分为静态RAM（SRAM，Static RAM）和动态 RAM（DRAM，Dynamic RAM）两类。DRAM存储单元的结构非常 简单，所以集成度远高于SRAM，单片存储容量可达几百兆位 甚至更大，但存取速度比SRAM
第7章 存储器与可编程逻辑器件
存储器的存储容量和存取时间是存储系统性能的两个重要 指标。存储容量指存储器所能存放的信息的多少，存储容量越 大，说明存储器能够存储的信息越多。存储器以字为单位来组 织信息，一个字包含若干个（一般为8个）基本存储单元，一 个字中所含的二进制位数称为字长，每个字都有一个确定的地 址与之对应。存储器的容量一般用字数N同字长M的乘积即 N×M来表示。例如，1 K×8表示该存储器有1024字，每个字 存放8位二进制信息。存取时间一般用读/写周期来描述，读/
第7章 存储器与可编程逻辑器件
11. PC100 SDRAM PC100 SDRAM又称SPD(Serial Presence Detect)内存， 这是专为支持100 MHz主板外频的芯片组相匹配的带有SPD的 新一代内存条。SPD为内存的一种新规范，SPD是在SDRAM内存 上加入一颗很小的EEPROM，可以预先将内存条的各种信息(如 内存块种类、存取时间、容量、速度、工作电压等)写入其中。 电脑启动过程中，系统的BIOS通过系统管理总线把SPD的内容 读入，并自动调整各项设定，以达到最稳定和最优化的效果。
第7章 存储器与可编程逻辑器件
存储器是一种能存储二进制信息的器件。计算机系统中的 存储器可分为两类：
一类是用于保存正在处理的指令和数据，CPU可以直接对 它进行访问，这类存储器通常称为主存储器(或内存)；
另一类是由能记录信息的装置组成，CPU需要使用其所存 放的信息时，可将信息读入内存。这类存储器通常称为外存储 器或海量(Mass storage)
第7章 存储器与可编程逻辑器件
存储器的存储容量和存取时间是存储系统性能的两个重要 指标。存储容量指存储器所能存放的信息的多少，存储容量越 大，说明存储器能够存储的信息越多。存储器以字为单位来组 织信息，一个字包含若干个（一般为8个）基本存储单元，一 个字中所含的二进制位数称为字长，每个字都有一个确定的地 址与之对应。存储器的容量一般用字数N同字长M的乘积即 N×M来表示。例如，1 K×8表示该存储器有1024字，每个字 存放8位二进制信息。存取时间一般用读/写周期来描述，读/
第7章 存储器与可编程逻辑器件
11. PC100 SDRAM PC100 SDRAM又称SPD(Serial Presence Detect)内存， 这是专为支持100 MHz主板外频的芯片组相匹配的带有SPD的 新一代内存条。SPD为内存的一种新规范，SPD是在SDRAM内存 上加入一颗很小的EEPROM，可以预先将内存条的各种信息(如 内存块种类、存取时间、容量、速度、工作电压等)写入其中。 电脑启动过程中，系统的BIOS通过系统管理总线把SPD的内容 读入，并自动调整各项设定，以达到最稳定和最优化的效果。
第7章 存储器与可编程逻辑器件
存储器是一种能存储二进制信息的器件。计算机系统中的 存储器可分为两类：
一类是用于保存正在处理的指令和数据，CPU可以直接对 它进行访问，这类存储器通常称为主存储器(或内存)；
另一类是由能记录信息的装置组成，CPU需要使用其所存 放的信息时，可将信息读入内存。这类存储器通常称为外存储 器或海量(Mass storage)
清华数字电路第七章 半导体存储器PPT课件
16.08.2020
数电
7.1 概述
**PROM在出厂时存储内容全为1（或者全为0),用户 可根据自己的需要写入，利用通用或专用的编程器， 将某些单元改写为0(或为1)。
**PROM在出厂时存储内容全为1（或者全为0),用户 可根据自己的需要写入，利用通用或专用的编程器， 将某些单元改写为0(或为1)。
ROM可分为掩模ROM、可编程ROM（Programmable Read－Only Memory，简称PROM）和可擦除的可编程 ROM（Erasable Programmable Read－Only Memory， 简称EPROM）。
*掩模ROM在制造时，生产厂家利用掩模技术把数据 写入存储器中，一旦ROM制成，其存储的数据就固 定不变，无法更改。
第七章 半导体存储器
内容提要
本章将系统地介绍各种半导体存储器的工作原理 和使用方法。半导体存储器包括只读存储器（ROM） 和随机存储器（RAM）。在只读存储器中，介绍了掩 模ROM、PROM和快闪存储器等不同类型的ROM的 工作原理和特点；而在随机存储器中，介绍了静态 RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种类型。 此外，也介绍了存储器扩展容量的连接方法以及用存 储器设计组合逻辑电路，重点放在这里。
1. ROM的组成：
ROM电
路结构包含存
储矩阵、地址
译码器和输出
缓冲器三个部
分，其框图如
图7.2.1所示。
16.08.2020
数电
图7.2.1
7.2.1 掩模只读存储器
a.存储矩阵
存储矩阵是由许多存储单元排列而成。存储单元 可以是二极管、双极型三极管或MOS管，每个单元能 存放1位二值代码（0或1)，而每一个或一组存储单元有 一个相应的地址代码。
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系统的工作速度。
7.2.3 动态随机存取存储器
1、动态存储单元及基本操作原理
写操作:X=1
WE =0
T导通，电容器C与位线B连通
刷新缓冲器
输入缓冲器被选 刷新R 通，数据DI经缓冲 行选线X 器和位线写入存 储单元 如果DI为1，则向 电容器充电，C存 1;反之电容器放 电,C存0 。
存储单元
D
D
0000H 0001H 0002H ┇ 1FFFH
2000H 2001H 2002H ┇ 3FFFH 4000H 400H 4002H ┇ 5FFFH 6000H 6001H 6002H ┇ 7FFFH
A0 CE1
A1
2
D0
RAM1 D 7
A0 CE1
A1
2
D0
RAM1 D 7
A0 CE1
2
D0
A1 RAM1 D7
读A1 地址 单元 数据
I/O输 出A1 数据; 开始 读A2 数据
I/O输 出A2 数据; 开始 读A3 数据
片 选 无 效
开始 I/O输 I/O输 读A4 出A4 入A5 地址 数据; 数据; 单元 开始 开始 数据 写A5 写A6 数据, 数据
I/O输 出A6 数据; 开始 读A7 数据
ADV=1:丛发模式读写 丛发模式读写模式：在有新地址输入后,自动产生后续地址 进行读写操作,地址总线让出
B
位 线
T5
T1
位 线 B
数 据 线 D
T7 Yj (列选择线)
T8 数 据 D 线
3.SRAM的读写操作及时序图 读操作时序图
tRC 地址 tOHA 输出数据 上一个有效数据 数据输出有效 读出单元的地址有效 tAA
（a）
CE OE 高阻 tLZCE tACE tDOE tLZOE 数据输出 数据输出有效 tHZOE tRC tHZCE
A CP
数据选择器 地址 寄存 器 A A1 D1 Q1 A1 A0 D Q 0 0 0 丛发控 制逻辑
ADV
写地 址寄 存器
地址译码 输 存储阵列 出 放 大 输入驱动 输入 寄存器
CE WE
读写控制 逻辑
I /O
OE
寄存地址线上的地址
2位二进制计数器, 处理A1A0
数据选择器 地址 寄存 器 A A1 D1 Q1 A1 A0 D Q 0 0 0 丛发控 制逻辑
1. RAM存储单元 • 静态SRAM(Static RAM)
Xi (行选择线)
本单元门控制管:控 制触发器与位线的 接通。Xi =1时导通
VDD VGG 存储 单T3 位 线 T5 T1
T4 T2
B
来自列地址译码 器的输出
数 据 线 D
T7
双稳态存储单元 电路
Yj (列选择线)
WE 8K8 位 （Ⅳ） 13 A12A0
字数的扩展可以利用外加译码器控制存储器芯片的片选输入 端来实现。
Ⅱ
Y1
0 1
Ⅲ
Y2
1 0
Ⅳ
Y3
1 1
CE WE
D7D0
8
8K8 位 （Ⅰ） 13 A12A0 CE A14 A13 A1 A0 Y0 Y1 WE D7D0 8
74139 Y2 Y3 EN
8K8 位 （Ⅱ） 13 A12A0 CE WE D7D0 8
8K8 位 （Ⅲ） 13 A12A0 CE WE A12A0 13 D7D0 8 8 D7D0
32K×8位存储器系统的地址分配表
各 RAM 芯片 Ⅰ
译码器 有效输 出端
扩展的地 址输入端 A14 A13 0 0
8K×8位RAM芯片地址输入端
A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
对应的十 六进制地 址码
0000H 0001H 0002H ┇ 1FFFH 2000H 2001H 2002H ┇ 3FFFH 4000H 4001H 4002H ┇ 5FFFH 6000H 6001H 6002H ┇ 7FFFH
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1
I
输入缓冲器
位 线
B
7.2.4 存储器容量的扩展
1. 字长（位数）的扩展---用4KX4位的芯片组成4KX16位 的存储系统。
A11
CE
A0
┇
WE
WE
· · ·
· · ·
CE A0 4K×4位 D1 D2
I/O0 I/O1 I/O2 I/O3
A11
WE CE
A0
A11
4K×4位
I/O0 I/O1 I/O2 I/O3
Ai+1 Ai A0
码 列 译
An-1
行 译 码
存储 阵 列
CE WE OE =00X 输入
CE WE OE =011 高阻
CE WE OE
I/O 电路
I / O0
I /Om-1
SRAM 的工作模式 工作模式 保持 (微功耗) 读 写 输出无效 CE 1 0 0 0 WE X 1 0 1 OE X 0 X 1 I /O 0 ~ I / O m -1 高阻 数据输出 数据输入 高阻
7.2 随机存取存储器（RAM）
7.2.1 静态随机存取存储器(SRAM)
7.2.2 同步静态随机存取存储器（SSRAM）
7.2.3 动态随机存取存储器
7.2.4 存储器容量的扩展
7.2 随机存取存储器（RAM）
7.2.1 静态随机存取存储器(SRAM) 1 SRAM 的本结构 CE WE OE =100 高阻 CE WE OE =010 输出
Y0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ┇ 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ┇ 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ┇ 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ┇ 1 1 1 1 1 1 1
（b）
3.SRAM的写操作及时序图 写操作时序图
tWC 地址 CE WE tSA 地址有效 tSCE tAW tSD 数据 输入数据有效
tWC 地址 CE WE tSA 数据 tAW tSD 输入数据有效 tHD tHA 地址有效
tHA tHD
7.2.2 同步静态随机存取存储器（SSRAM）
SSRAM是一种高速RAM。与SRAM不同, SSRAM的读写 操作是在时钟脉冲节拍控制下完成的。
丛发 模式 重新 读A2 中的 数据
SSRAM的使用特点： 在由SSRAM构成的计算机系统中，由于在时钟
有效沿到来时，地址、数据、控制等信号被锁
存到SSRAM内部的寄存器中，因此读写过程的 延时等待均在时钟作用下，由SSRAM内部控制 完成。此时，系统中的微处理器在读写SSRAM 的同时，可以处理其他任务，从而提高了整个
WE =0:写操作 WE =1:读操作
普通模式读写模式:在每个时钟有效沿锁存输入信号,在一 个时钟周期内,由内部电路完成数据的读(写)操作。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
CP CE ADV WE A I/O
A1 A2 O(A1) A3 O(A2) O(A3) A4 A5 O(A4) A6 I (A5) A7 I (A6) A8 O(A7) I (A8) A9
输出缓冲器/ 灵敏放大器
T
O
读/写 WE
I
输入缓冲器
位 线 B
-
读操作:X=1
WE =1
T导通，电容器C与位线B连通 输出缓冲器/灵敏放大器 被选通，C中存储的数据 通过位线和缓冲器输出
刷新R 行选线X 输出缓冲器/ 灵敏放大器 / T 刷新缓冲器
每次读出后，必须及时 对读出单元刷新，即此 时刷新控制R也为高电平， DO 则读出的数据又经刷新 WE 缓冲器和位线对电容器C D 进行刷新。
1 CP CE ADV WE A I/O A1 A2
O(A1) O(A1+1) O(A1+2 ) O(A2) O(A2+1 O(A2+2) O(A2+3) )
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A3
O(A2) I (A3) I (A3+1)
读A1 丛发 丛发 读A2 丛发 丛发 丛发 地址 模式 模式 地址 模式 模式 模式 单元 读 读 单元 读 读 读 数据 A1+1 A1+2 数据 A2+1 A2+2 A2+3 中的 中的 中的 中的 中的 数据 数据 数据 数据 数据
位 线 B
T8 数 据 D 线
列存储单元公用的门
控制管，与读写控制电路相接
Yi ＝1时导通
1. RAM存储单元 • 静态SRAM(Static RAM)
Xi (行选择线)
Xi =1 •T5、T6导通
VDD T3 VGG T4 T2 T6
存储 单元
触发器与位线接通
Yj =1 •T7 、T8均导通 •触发器的输出与数据 线接通，该单元通过 数据线读取数据。