第9章 半导体存储器和可编程逻辑器件

EPROM集成芯片上有一个石英窗口供紫外线擦 除之用。芯片写入数据后，必须用不透光胶纸将石英 窗口密封，以免破坏芯片内信息。
第九章 半导体存储器和可编程逻辑器件
地址译码器能译出地址码的全部最小项 图中 当 A1 A0 = 11 时，只有 W3 =1 ，而 W0、W1、W2 = 0， 六、用 PROM 实现组合逻辑函数 六、用 PROM 实现组合逻辑函数 即译出最小项 m3 ； 1. 为什么用 PROM 能实现组合逻辑函数？ A1 A0 = 10 时，只有 W2 =1 ，而 W0、W1、W3 = 0， 1. 当 为什么用 PROM 能实现组合逻辑函数？ 即译出最小项 m2 ； 其余类推。 下面将根据二极管 ROM 的 结构图加以说明 (已编程二极管 PROM 的 结构与之同理 W3 ) A1： A0 m3 地 由于 PROM 的地址译码器能译出地址码的
(二) RAM的字扩展
如一片RAM的 位数已够用，而字数 不够用，则采用字扩 展的方法来扩展存储 器的字数。字扩展通 常需用外加译码器来 控制芯片的片选输入 信号 CS 实现。
如字数和位数都 不够用，则可将字数 和位数同时进行扩展， 便组成了大容量的存 储器。
RAM的字扩展接法
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二极管 ROM
1. 电路组成
& A1 A0 & 1 1 & &
W3
W2 字 线 信 号
W1
W0
4×4 二极管 ROM 结构图 D3 D2 D1 D0
W3 ~ W0 中任 一个输出高电平 时，则在 D3 ~ D0 4 条线上输出一 组 4 位二进制代 码，每组代码表 示一个字。
合逻辑函数均可用标准与 - 或式表示，故理论 4 4 二极管 线 信 号 ROM 结构图 D3 D2 D1 D0 字 位线输出信号 4×4 二极管 上可用 PROM 实现任意组合逻辑函数。 存储矩阵构成或门阵列 ROM 结构图 D3 D2 D1 D0 位线输出信号 图中 D3 = m3 + m2 +m0 D2 = m2 + m1 D1 = m3 + m0 D0 = m3 + m2
SRAM 存储单元结构较复 杂，集成度较低，但速度快。
动态 RAM(即 Dynamic RAM，简称 DRAM) DRAM 存储单元结构简单，集成度高， 价格便宜，广泛地用于计算机中，但速度较 慢，且需要刷新及读出放大器等外围电路。
DRAM 的存储单元是利用 MOS 管具有极高的输入电阻， 在栅极电容上可暂存电荷的特点来存储信息的。由于栅极电容 存在漏电，因此工作时需要周期性地对存储数据进行刷新。
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RAM 与 ROM 的比较 相 同 处
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都含有地址译码器和存储矩阵
寻址原理相同 ROM 的存储矩阵是或阵列，是组合逻辑电路。 ROM 工作时只能读出不能写入。掉电后数据 不会丢失。
★
相 异 处
★
RAM 的存储矩阵由触发器或动态存储单元构 成，是时序逻辑电路。RAM 工作时能读出， 也能写入。读或写由读 / 写控制电路进行控制。 RAM 掉电后数据将丢失。
地 A 址 W A m2 址 1 2 1A 0m W A A 3 1 0 3 全部最小项， 地译 而PROM 的存储矩阵构成了可编 地码 A W 址码 1 1A 0 1 W2 A1A A mm 址输 1A 0 2 程或门阵列，因此，通过编程可从 PROM 的位 0 译器 码入 W A m0 0 A 1A 0m W A 码 1 1 0 1 输 A 线输出端得到任意标准与 或式。由于所有组 0 器 入 字 信号 W 线 AA m
其存储数据在制造时确定，用 固定 ROM 户不能改变。用于批量大的产品。 其存储数据 可编程 ROM(Programmable 由用户写入。但 ROM，简称 PROM) 只能写一次。 可擦除 PROM(Erasable PROM，简称 EPROM)
写入的数据可用紫外线擦除， 用户可以多次改写存储的数据。
电可擦除 EPROM(Electrically EPROM，简称 E2PROM) 写入的数据可电擦除，用户可以 多次改写存储的数据。使用方便。
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二、ROM 的电路结构
ROM 的电路结构图
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三、固定ROM 的工作原理 二极管 ROM
位线输 出信号
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二极管 ROM
2. 读数
&
当输入一组地址码时， W3 则在 ROM 的输出端可读出 & W2 该地址码对应的存储内容。 字 A1 1 线 如 A1 A0 = 00 时，则字线 & W1 信 W 0 = A1 A0 =1，其他字线都 & A0 号 W0 为 1 0，这时和W0 相连的两 个二极管导通，位线 D3 = 1、 D1= 1,而 D3 和D1 都为 4×4 二极管 位线输 0 ,在输出端得到 ROM 结构图 D3 D2 D1 D0 出信号 D3D2D1D0=1010数据输出。 可见：(1) 交叉处接有二极管的相当于存储1，没有接二极管 的相当于存储 0。(2) 当某字线被选中时，相应存储单元数据从位 线D3 ~D0 输出。
二、半导体存储器的类型与特点
只读存储器(ROM， 即Read-Only Memory) 随机存取存储器(RAM， 即Random Access Memory)
ROM 在工作时只能读出 信息而不能写入信息。它用于 存放固定不变的信息，断电后 其数据不会丢失。常用于存放 程序、常数、表格等。
例如计算机中的自检程序、初 RAM 既能读出信息又能 始化程序便是固化在 ROM 中的。 写入信息。它用于存放需经 计算机接通电源后，首先运行它， 常改变的信息，断电后其数 对计算机硬件系统进行自检和初始 据将丢失。常用于存放临时 化，自检通过后，装入操作系统， 计算机才能正常工作。 性数据或中间结果。
1. 电路组成
& A1 A0 & 1 1 &
&
存储矩阵由 或门组成， W2二极管 字 D3线 ~ D0 为存储 W1矩阵输出的 4 条 信 号 W0 位线。
W3 位线输 出信号
地址译码器。 4×4 二极管 A1 、 A0 ROM 为地址输入 结构图 D3 D2 D1 D0 端，W3 ~ W0 为译码 器输出的 4 条字线。
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一、RAM 的结构
RAM主要由存储矩阵、地址译码器和读/写控制电路组成。
当CS=0，R/W=1 时，进行读出数 据操作； 当CS=0，R/W=0 时，进行写入数 据操作。
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二、RAM 的类型
静态 RAM(即 Static RAM，简称 SRAM) RAM 分类
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五、可擦除可编程只读存储器( EPROM )
用一个特殊的浮栅 MOS 管替代熔丝。
按擦除方式不同分 用紫外线擦除信息的， 用电信号擦除信息的，称 称为EPROM。 为EEPROM，即E2PROM。 EPROM 只能整体 擦除，擦除时间较长。
E2PROM 中的存储单元可逐个 擦除逐个改写，它的编程和擦除都用 电信号完成，速度比 EPROM 快得多。
1. EPROM存储器2716是2K×8位的存储器，它的地址线和
数据线分别为
条和
条。
2. 某存储器有12条地址线和4条数据线，则该存储器的容量
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三、RAM 的扩展
(一) RAM的位扩展
如一片 RAM 的字数已够用，而每个字的位数不够用， 则采用位扩展的方法来扩展每个字的位数。其方法是将各片 RAM 的地址输入端、读/写控制端 R/W 和片选端 CS 对应地 并接在一起。 RAM 的 位 扩 展 接 法
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1 1
PROM 结 构 的 习 惯 画 法
地址译码器(为与阵列) 存储矩阵(为或阵列) A1
A0
1 1
地址译码器(为与阵列) 存储矩阵(为或阵列) & & & & m 3 m2 m1 m0 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 W3 W2 W1 W0
D3 = m3 + m2 + m0 D 2 = m2 + m1 D 1 = m3 + m0 D 0 = m 3 + m2
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存储矩阵可简化表示为 W3 W2 字 W1 线 W0 交叉处的圆点 “ ” 表示存储 1，交叉处无 圆点表示存储 0。
交叉点的数目，即 存储器中存储单元的数 量，称为存储容量。 存储容量 字数 × 位数
D3 D2 例如，一个 32D 1 8 D 的 ，表示它有 32 个字， 位线 0 ROM 字长为 8 位，存储容量是 32 8 = 256。 4 × 4 存储矩阵示意图 对于大容量的 ROM 常用“K”表示“1024”，即 1 K = 1024 = 210 ； 用“M”表示“1024 K”， 1 M = 1024 K = 210 K = 220 。 例如，一个 64 K 8 的 ROM，表示它有 64 K 个字， 字长为 8 位，存储容量是 64 K 8 = 512 K。
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(3) 画出用 PROM 实现的逻辑图 A 1 B 1 C 地 址 译 码 器
1
& & & & & & & & m0 m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 ≥1 ≥1
Y1 Y2
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