《数字电路》课程PPT教学课件：第九章 半导体存储器

第九章半导体存储器 主要内容 ★了解半导体存储器的结构、特点和功能 ★RAM、ROM的应用

第九章 半导体存储器 主要内容 ★ 了解半导体存储器的结构、特点和功能 ★ RAM、ROM的应用

存储器概述 存储器是数字系统和电子计算机的重要组成部分; 功能:存放数据、指令等信息 按材料分类 1)磁介质类软磁盘、硬盘、磁带本课主要讲述 2)光介质类CD、DVD 半导体介质类 3)半导体介质类ROM、RAM寺 器件 按功能分类 主要分RAM和RoM两类,不过界限逐渐模糊 RAM: SDRAM,硬盘, ROM: CD, DVD. FLASH ROM EEPROM 性能指标 1)存储容量—字数x位数;256×8bit=256字节,一般用位数 表示。 2)存取时间—存储器操作的速度

存储器概述 存储器是数字系统和电子计算机的重要组成部分； 功能：存放数据、指令等信息。 按材料分类 1) 磁介质类——软磁盘、硬盘、磁带 2) 光介质类——CD、DVD 3) 半导体介质类——ROM、RAM等 按功能分类 主要分RAM和ROM两类，不过界限逐渐模糊 RAM: SDRAM, 硬盘， ROM: CD, DVD, FLASH ROM, EEPROM 性能指标 1)存储容量——字数×位数；256×8bit=256字节，一般用位数 表示。 2) 存取时间——存储器操作的速度 本课主要讲述 半导体介质类 器件

半导体存储器 存放大量二进制信息的半导体器件。分为:ROM、RAM 一、只读存储器(ROM RoM~是存储固定信息的存储器件,即先把信息或数据 写入存储中,在正常工作时,它存储的数据是 固定不变的,只能读出,不能写入。 ROM是存储器结构最简单的一种。 特点:@只能读出,不能写入; ②属于组合电路,电路简单,集成度高 自具有信息的不易失性 ④存取时间在20ns~50ns。 缺点:只适应存储固定数据的场合

半导体存储器 ——存放大量二进制信息的半导体器件。分为：ROM、RAM。 一、只读存储器(ROM) ROM ～ 是存储固定信息的存储器件，即先把信息或数据 写入存储器中，在正常工作时，它存储的数据是 固定不变的，只能读出，不能写入。 ROM是存储器结构最简单的一种。 特点：①只能读出，不能写入； ②属于组合电路，电路简单，集成度高； ③具有信息的不易失性； ④存取时间在20ns～50ns。 缺点：只适应存储固定数据的场合

、半导体ROM ROM的分类 二极管ROM (1)按制造工艺分{双极型ROM(三极管) 单极型(MoS) (2)按存储内容写入方式分 掩膜ROM(固定ROM)厂家固化内容 可编程ROM(PRoM)—用户首次写入时决定内 容。(一次写入式) 可编程、可擦除ROM( EPROM)—可根据需要改写; 可编程、电可擦除ROM( EZPROM) 快闪存储器 FLASH ROM

一、半导体ROM ROM的分类 (1)按制造工艺分 二极管ROM 双极型ROM(三极管) 单极型(MOS) (2)按存储内容写入方式分 掩膜ROM(固定 ROM)——厂家固化内容； 可编程ROM（ PROM ）——用户首次写入时决定内 容。（一次写入式） 可编程、可擦除ROM （EPROM）——可根据需要改写； 可编程、电可擦除ROM （E 2PROM ） 快闪存储器FLASH ROM

1、腌膜ROM(固化ROM) 采用腌膜工艺制作RoM时,其存储的数据是由制作过程中的 腌膜板决定的。这种腌膜板是按照用户的要求而专门设计的。因 此,腌膜RoM在岀厂是內部存储的数据就“固化″在里面了,使 时无法再更改。 (1)基本构成 地址输 0 存储矩阵 数据 入A; 地址译码器 输出缓冲器 输出 态控制输入

1、腌膜ROM(固化ROM) 采用腌膜工艺制作ROM时，其存储的数据是由制作过程中的 腌膜板决定的。这种腌膜板是按照用户的要求而专门设计的。因 此，腌膜ROM在出厂是内部存储的数据就“固化”在里面了，使用 时无法再更改。 A0 Ai 地 址 译 码 器 ….. 存储矩阵 输 出 缓 冲 器 地 址 输 入 三态控制输入 数据 输出 （1）基本构成

地址输入 地址译码器 存储矩阵 输出缓冲器 数据 输出 三态控制输入 ①地址译码器的作用将输入的地址代码译成相应的控制信号 利用这个控制信号从存储矩阵中把指定的单元选出,并把 其中的数据送到输出缓冲器。 ②存储矩阵是由存储单元排列而成,可以由二极管、三极管或 MoS管构成。每个单元存放一位二值代码。每一个或一组 存储单元对应一个地址代码。 ③输出缓冲器的作用:工、提高存储器的带负载能力,将高、 低电平转换标准的逻辑电平; 工、实现对输岀的三态控制,以便与 系统总线连接

①地址译码器的作用将输入的地址代码译成相应的控制信号， 利用这个控制信号从存储矩阵中把指定的单元选出，并把 其中的数据送到输出缓冲器。 A0 Ai 地 址 译 码 器 ….. 存储矩阵 输 出 缓 冲 器 地 址 输 入 三态控制输入 数据 输出 ②存储矩阵是由存储单元排列而成，可以由二极管、三极管或 MOS管构成。每个单元存放一位二值代码。每一个或一组 存储单元对应一个地址代码。 ③输出缓冲器的作用：Ⅰ、提高存储器的带负载能力，将高、 低电平转换标准的逻辑电平； Ⅱ、实现对输出的三态控制，以便与 系统总线连接

(2)举例4×4存储器 2位地址代码A1、A0给出4个 不同地址,4个地址代码分别 Al 译出W0~W3上的高电平信号。 AOo 地址译码器 存储矩阵由4个二极管或门组成 当Wo~W3线上给出高电平信 D 把43号时 存储矩阵 个改时2会在D0=D输出一个二值代码 01W0~W3:字线 0Wwy人好W线D0~D3:位线(数据线) dEN A0、A1:地址线 字线和位线的每个交叉点都是一个存储单元,在交叉点上接 二极管相当于存1,没接二极管相当于存0,交叉点的数目就是 存储容量,写成“字数x位数”的形式

（2）举例4×4存储器 2位地址代码A1、A0给出4个 不同地址，4个地址代码分别 译出W0～W3上的高电平信号。 存储矩阵由4个二极管或门组成， 当W0～W3线上给出高电平信 号时， 会在D0～D3输出一个二值代码 W0～W3：字线 D0～D3：位线（数据线） A0、A1：地址线 位 输 出 线 1 1 1 1 1 1 Vcc A1 A0 D3 D2 D1 D0 W0W1W2W3 地 址 译 码 器 存 储 矩 阵 EN D3’ 字线和位线的每个交叉点都是一个存储单元，在交叉点上接 二极管相当于存1，没接二极管相当于存0，交叉点的数目就是 存储容量，写成“字数×位数”的形式

c 存储内容真值表 Al 地址 数据 地址译码器 A1 AO D3 D2 D1 DO 00010 0 1011 母母 3 00 存储矩阵 把41 位输出线 把D0 D3=W1+W3=m1+m3 Wo WIW2W3 D2=W0+W2+W3 m0+m1+ D1=W1+W3=m1+m3 D0=W0+W1=m0+m1 根据输入A1、A0地址不同,数据线上输出不同, 实现组合函数的设计

1 1 1 1 1 1 Vcc A1 A0 D3 D2 D1 D0 W0 W1W2W3 地 址 译 码 器 存 储 矩 阵 EN D3’ 地 址 数 据 A1 A0 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 存储内容真值表        = + = + = + + = + 0 0 1 1 1 3 2 0 2 3 3 1 3 D W W D W W D W W W D W W 根据输入A1、A0地址不同，数据线上输出不同， 实现组合函数的设计 位 输 出 线 ＝m1＋m3 ＝m0＋m1＋m3 ＝m1＋m3 ＝m0＋m1

(3)基本应用 二进制c3G2Gc ①字应用—由地址读出对应的字 00000000 例实现B码→G码的转换。 0001 0001 00100011 B3 0011 0010 0100 0110 B2 0101 0111 B 01100101 BI BI 0111 0100 BO 1000 1100 BU 1001 1101 10101111 G2 1011 1110 GO 1100 1010 1101 1011 0 5 1110 1001 1111 1000

（3）基本应用 ①字应用——由地址读出对应的字， 例实现B码→G码的转换。 二进制 G3 G2 G1 G0 0000 0 0 0 0 0001 0 0 0 1 0010 0 0 1 1 0011 0 0 1 0 0100 0 1 1 0 0101 0 1 1 1 0110 0 1 0 1 0111 0 1 0 0 1000 1 1 0 0 1001 1 1 0 1 1010 1 1 1 1 1011 1 1 1 0 1100 1 0 1 0 1101 1 0 1 1 1110 1 0 0 1 1111 1 0 0 0 B3 B3 B2 B2 B1 B1 B0 B0 0 5 10 15 G3 G2 G1 G0

②位应用—实现组合函数 全加器 S;=zm(1,2,4,7 C;=∑m(3,56,7) 组合逻辑函数的实现 ①基本门电路; Bi ②译码器; Bi Ci-1 ③数据选择器; s;④ROM c

②位应用——实现组合函数 全加器    = =   (3,5,6,7) (1,2,4,7) C m S m i i 0 5 10 15 Ai Ai Bi Bi Ci-1 Ci-1 Si Ci 组合逻辑函数的实现： ①基本门电路； ②译码器； ③数据选择器； ④ROM