第5章 半导体存储器
第五章微机原理课后习题参考答案
习题五一. 思考题⒈半导体存储器主要分为哪几类？简述它们的用途和区别。
答：按照存取方式分，半导体存储器主要分为随机存取存储器RAM（包括静态RAM和动态RAM）和只读存储器ROM（包括掩膜只读存储器，可编程只读存储器，可擦除只读存储器和电可擦除只读存储器）。
RAM在程序执行过程中，能够通过指令随机地对其中每个存储单元进行读\写操作。
一般来说，RAM中存储的信息在断电后会丢失，是一种易失性存储器；但目前也有一些RAM 芯片，由于内部带有电池，断电后信息不会丢失，具有非易失性。
RAM的用途主要是用来存放原始数据，中间结果或程序，与CPU或外部设备交换信息。
而ROM在微机系统运行过程中，只能对其进行读操作，不能随机地进行写操作。
断电后ROM中的信息不会消失，具有非易失性。
ROM通常用来存放相对固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形符号等。
根据制造工艺的不同，随机读写存储器RAM主要有双极型和MOS型两类。
双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储器；MOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适用于内存储器。
⒉存储芯片结构由哪几部分组成？简述各部分的主要功能。
答：存储芯片通常由存储体、地址寄存器、地址译码器、数据寄存器、读\写驱动电路及控制电路等部分组成。
存储体是存储器芯片的核心，它由多个基本存储单元组成，每个基本存储单元可存储一位二进制信息，具有0和1两种状态。
每个存储单元有一个唯一的地址，供CPU访问。
地址寄存器用来存放CPU访问的存储单元地址，该地址经地址译码器译码后选中芯片内某个指定的存储单元。
通常在微机中，访问地址由地址锁存器提供，存储单元地址由地址锁存器输出后，经地址总线送到存储器芯片内直接进行译码。
地址译码器的作用就是用来接收CPU送来的地址信号并对它进行存储芯片内部的“译码”，选择与此地址相对应的存储单元，以便对该单元进行读\写操作。
第五章 半导体存储器电子教案
例：4KB RAM的连接（用RAM芯片 2114组成）
（1）已知2114的容量为：1024×4；计算 出所需的芯片数
（2）构成数据总线所需的位数和系统所 需的容量
（3）控制线，数据线，地址线的连接： 有线选方式、局部译码选择方式和全局 译码选择方式之分。
A13 A12 A11 A10 A9～A0
RAM (随机，读写 同速，易失)
PROM
EPROM
EEPROM
FLASH ROM SRAM
动态随机存储器需要刷新 电路，静态不需要
静态随机存储器 速度：SRAM>DRAM
集成度：SRAM<DRAM
DRAM
功耗：SRAM>DRAM
单格：SRAM>DRAM
动态随机存储器
3 计算机存储器结构
一台计算机存储最基本的存储要求
用2114芯片组成4K RAM线选控制译码结构图
A15 ︰ A12 A11 A10 A9～A0
IO/M
CPU
WE
D7～D0
2/4 译码
地址分配
译 码 器
A9～A0
A9～A0 CS CS
2114 WE WE D7～D0 D7～D04
A9～A0
A9～A0 CS
2114 WE D7～D0 D7～D4
A9～A0
A9～A0 CS
2114 WE D7～D0 D7～D4
A9～A0
A9～A0 CS
2114 WE D7～D0 D7～D4
用2114芯片组成4K RAM局部译码结构图
6/64 译码
地址分配
A15～A10 A9～A0
IO/M CPU
WE
D7～D0
6：64 译 码 器
微机原理第5章存储器系统
3. 工作方式
数ห้องสมุดไป่ตู้读出 字节写入：每一次BUSY正脉冲写
编程写入
入一个字节
自动页写入：每一次BUSY正脉冲写
入一页（1~ 32字节）
字节擦除：一次擦除一个字节 擦除
片擦除：一次擦除整片
72
4. EEPROM的应用
可通过编写程序实现对芯片的读写； 每写入一个字节都需判断READY / BUSY
主存储器 虚拟存储系统
磁盘存储器
8
Cache存储系统
对程序员是透明的 目标：
提高存储速度
Cache
主存储器
9
虚拟存储系统
对应用程序员是透明的。 目标：
扩大存储容量
主存储器
磁盘存储器
10
3. 主要性能指标
存储容量（S）（字节、千字节、兆字节等） 存取时间（T）（与系统命中率有关）
端的状态，仅当该端为高电平时才可写 入下一个字节。
P219例
73
四、闪速EEPROM
特点：
通过向内部控制寄存器写入命令的方法 来控制芯片的工作方式。
74
工作方式
数据读出
读单元内容 读内部状态寄存器内容 读芯片的厂家及器件标记
CAS：列地址选通信号。
地址总线上先送上行地址，后送上列地址，它们 分别在#RAS和#CAS有效期间被锁存在锁存器中。
WE：写允许信号
DIN： 数据输入
WE=0 WE=1
数据写入 数据读出
DOUT：数据输出
49
3. 2164在系统中的连接
与系统连接图
50
三、存储器扩展技术
51
1. 存储器扩展
1 A15 1 A14 1 A13
大学微机原理半导体存储器详解演示文稿
不可再次改写。
PROM基本存储电路
PROM的写入要由专用的电路（大
电流、高电压）和程序完成。
第17页，共36页。
第5章 半导体存储器
5.3.2 可擦除的PROM 一、EPROM（紫外线可擦除） 用户可以多次编程。用紫外线照射可全部擦除原有信息（擦除后内容 全为“1” ），便可再次改写。
一、RAM原理
构成
存储体（R-S触发器构成的存储矩阵） 外围电路 译码电路、缓冲器
I/O控制电路
0
0
地
1
1
数
址
存储
据
n位 译
矩阵
缓
地址 码 2n-1
m
冲
器
器
m位 数据
CS 控制 逻辑
R/W
存储芯片构成示意图
第6页，共36页。
第5章 半导体存储器
地址译码器：
接收来自CPU的n位地址，经译码后产生2n个地址选择信号，实现对片
3. 按存储器的功能来分类 ✓按存储器与CPU的关系分类
控制存储器CM 、主存储器MM 、高速缓冲存储器Cache 、
外存储器EM ；
✓按存储器的读写功能分类 读写存储器RWM 、只读存储器ROM；
✓按数据存储单元的寻址方式分类
随机存取存储器RAM 、顺序存取存储器SAM 、直接存取存储器DAM ；
内存储单元的选址。
控制逻辑电路：
接收片选信号CS及来自CPU的读/写控制信号，形成芯片内部控制信号， 控制数据的读出和写入。
数据缓冲器：
寄存来自CPU的写入数据或从存储体内读出的数据。
存储体：
存储体是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列规律构成。
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B．ROM 是用于存储固定信息的，因此不可以用来实现逻辑函数 C．ROM 可作为 PLD 实现多输出组合逻辑函数 D．ROM 中存储的信息是固定的，因此 ROM 的存储容量不可以扩展 【答案】C 【解析】ROM 是由存储矩阵、地址译码器和输出电路组成的；ROM 的存储容量是可 以扩展的；ROM 芯片配合门电路是可以实现组合逻辑函数的，故选 C。
输人地址代码的若干位译成某一条字线的输出高、低电平信号，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几位译成某一根输出线上的高、低电平信号，从 字线选中的一行存储单元中再选 l 位（或几位），使这些被选中的单元经读/写控制电路与输 入/输出端接通，以便对这些单元进行读、写操作。
7．若用 32K×8 位的 CMOS 静态 RAM 芯片组成 256K×16 位的存储器系统，共需要 ______片芯片。[北京邮电大学 2015 研]
3．信息即能读出又能写入，但信息非永久性保存的半导体存储器是（ ）。[江苏大 学 2016 研]
A．固定 ROM B．EPROM C．E2PROM D．静态 RAM 【答案】D 【解析】ABC 三项都属于只读存储器，它只能读出数据。
4．欲使 JK 触发器按 Qn＋1＝Qn 工作，可使 JK 触发器的输入端为以下哪几种情况？ （ ）[北京邮电大学 2015 研]
6．在下列触发器电路中，能够使 Qn1 Qn 的是（ ）。[山东大学 2019 研]
A．
B．
C．
【答案】A 【K′Q 可知，A 项可以实现； B 项是下降沿触发的 D 触发器，实现 Q*＝D＝1；C 项是下降沿触发的 JK 触发器，实现 Q* ＝Q＋Q′＝1。
第5章 存储器(讲义)
1第5章 存储器存储器概述5.1半导体存储芯片与CPU的连接5.28088系统的存储器接口5.48086系统的存储器接口5.58086/8088的存储器组织5.325.1 存储器概述存储器(Memory)是用来存储程序和数据的部件，是计算机系统中必不可少的组成部分。
从与CPU的关系来看，可分为内存和外存。
内存通常由半导体存储器组成，它直接与CPU的外部总线相连，是计算机主机的组成部分，用来存放当前正在执行的数据和程序，是本章主要讨论的内容。
外存位于主机外面，它通过接口电路与主机相连接，是作为计算机的外部设备来配置的。外存用来存放暂时不用的那些程序和数据，使用时必须先调入内存才能执行。
CPUCACHE主存（内存）辅存（外存）
35.1 存储器概述CPURAMROM打印机磁盘显示器键盘地址总线数据总线控制总线READ/WRITE主存45.1 存储器概述半导体存储器的分类5.1.1典型的半导体存储器芯片5.1.3半导体存储器芯片的结构5.1.2
55.1.1 半导体存储器的分类随机存取存储器1只读存储器26图5.1 半导体存储器的分类71.随机存取存储器RAM存储器中的信息既可以读又可以写。RAM中的信息在掉电后立即消失，是一种易失性存储器（volatile memory）。分为：静态RAM(SRAM)动态RAM(DRAM)81)静态RAM(SRAM)SRAM：Static Random Access Memory利用触发器的两个稳定状态表示“1”和“0”，最简单的TTL电路组成的SRAM存储单元由两个双发射极晶体管和两个电阻构成的触发器电路组成；而MOS管组成的SRAM存储单元由6个MOS管构成的双稳态触发电路组成。
只要电源不掉电，写入SRAM的信息就不会丢失。同时对SRAM进行读操作时不会破坏原有信息。
SRAM一般采用“字结构”存储矩阵：每个存储单元存放多位（4、8、16等）。
单片机教程 第5章-存储器
MOS存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为： 存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为： 存储器按工作特点
动态DRAM 数据存储器 动态 RAM Random Access Memory 静态SRAM 静态 MOS存储器 存储器 掩膜ROM — Read Only Memory 非易失 掩膜 ROM 现场可编程 现场可编程PROM — Programmable ROM 程序存储器 可擦可编程EPROM — Erasable PROM 可擦可编程 电可擦可编程E 电可擦可编程 2ROM — Electrically EPROM 闪速存储器 — Flash Memory
第5章：半导体存储器
本章基本要求： 本章基本要求：
1、存储器基本概念 2、RAM、ROM存储器工作原理RAM、ROM存储器工作原理 存储器工作原理51单片机系统外部存储器的连接 单片机系统外部存储器的连接* 3、51单片机系统外部存储器的连接*
单极性MOS存储器分类 存储器分类 单极性
易失
双极性存储器有TTL、ECL
5.1
半导体存储器基础
1、单译码编址存储器 如图：注意地址译码器、存储器阵列。 如图：注意地址译码器、存储器阵列。
5.1
半导体存储器基础
2、双译码编址存储器 如图：注意它的译码与选中单元的过程。 如图：注意它的译码与选中单元的过程。
5.2
只读存储器ROM 只读存储器
特点： 存放的信息是固定的， 特点 ： 存放的信息是固定的 ， 不会随停电而 丢失。在使用过程中，其信息只可以读取， 丢失 。 在使用过程中 ， 其信息只可以读取 ， 不可 以改写。 以改写。 常用的ROM种类有： ROM种类有 常用的ROM种类有： 掩模ROM 由制造厂家写入信息。 ROM， 1、掩模ROM，由制造厂家写入信息。 PROM，由用户一次性写入信息。 2、PROM，由用户一次性写入信息。 EPROM，多次可改写ROM ROM， 3、EPROM，多次可改写ROM，可由用户使用紫外线 灯擦除再次写入信息。 灯擦除再次写入信息。 EEPROM，可用电脉冲擦除， 4、EEPROM，可用电脉冲擦除，并再次由用户写入 信息。 信息。
chapter5存储器基本原理和扩展
半导体存储器
只读存储器
掩膜式ROM（MROM） 一次编程式ROM（PROM） 紫外线擦除、多次编程式ROM（EPROM） 电擦除、多次编程式ROM（EEPROM）
闪速存储器
图5.2 半导体存储器的分类
5.1.2 半导体存储器的名词含义
半导体存储器中最小的存储单位是存储元，它可 存储一个二进制信息代码。由若干个存储元组成一个 存储单元，由多存储单元组成一个存储器。存储单元 是存储器的最小访问单位，即对存储器的读写访问都 是对其中的一个存储单元进行。
在计算机系统中，一般都希望存储器容量越大越 好。因此，在相同的面积上放置更多的存储元，能够 提高存储器的集成度。下面介绍四个MOS管和单个 MOS管构成的DRAM基本存储元电路。
四管DRAM基本存储元是在六管SRAM基本存储 元电路基础上，经过电路优化而成的。
下面主要分析说明该存储元的工作原理、读写操 作和定时刷新操作过程。
（5）当进行读/写操作时，X地址译码线和Y地址译码线两个信号线同时有效， 导致T5、T6、T7、T8开关管全部导通，A和B两点通过分别连接的位线D和 /D，从而使两点的存放信息被分别读出到I/O和/I/O线上（或反过来写入）， 实现该存储元的信息值读/写操作。读出信息后，原存放信息不会被改变。
（6）静态RAM的基本存储元电路中MOS管数目比较多，故集成度较低。此 外，T1和T2管始终有一个处于导通状态，使得静态RAM的功耗比较大。但 是静态RAM存放的信息稳定，不需要刷新电路，所以存储器外围电路比较简 单。
ED T9
预充
不讲解！
T10
预充
行选择线(X) CD
A
T5 T1
C1
D
B
T6
T2