半导体存储器.
半导体存储器
2.主存-辅存存储层次
辅助存储器是主存的补充，用来存放暂时不用的程序和数据。主存-辅存层次通过附加的硬 件及存储管理软件来控制，使主存-辅存形成一个整体，称之为虚拟存储器。
6.5 辅助存储器
1. 辅助存储器的特点 2．磁表面存储器的主要技术指标
(1)记录密度。 (2)存储容量。 (3)平均寻址时间。 (4)数据传输率。 (5)误码率。
6.5.2 磁记录原理和记录方式
6.5.2 磁记录原理和记录方式 1．磁记录原理
磁表面存储器通过磁头和记录介质的相对运动完成读写操作。写入时，记录介质在磁头下 方匀速通过，根据写入代码的要求，对写入线圈输入一定方向和大小的电流，使磁头导磁体 磁化，产生一定方向和强度的磁场。由于磁头与磁层表面间距非常小，磁力线直接穿透到磁 层表面，将对应磁头下方的微小区域磁化(叫作磁化单元)。可以根据写入驱动电流的不同方 向，使磁层表面被磁化的极性方向不同，以区别记录“0”或“1”。
(2)磁表面存储器。磁表面存储器是在金属或塑料基体的表面上涂一层磁性材料作为记录介质，工作 时磁层随载磁体高速移动，用磁头在磁层上进行读写操作，为磁表面存储器。
(3)光盘存储器。光盘存储器是应用激光在记录介质(磁光材料)上进行读写的存储器，具有非易失性 的特点。光盘记录密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等。
半导体存储器
6.1 存 储 器 的 基 本 概 念 6.2 半 导 体 存 储 器 6.3 主 存 储 器 与 CPU 的 连 接 6.4 提 高 存 储 器 性 能 的 方 法 6.5 辅 助 存 储 器
第七章 半导体存储器 半导体存储器的分类
第七章 半导体存储器数字信息在运算或处理过程中，需要使用专门的存储器进行较长时间的存储，正是因为有了存储器，计算机才有了对信息的记忆功能。
存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。
半导体存储器以其品种多、容量大、速度快、耗电省、体积小、操作方便、维护容易等优点，在数字设备中得到广泛应用。
目前，微型计算机的内存普遍采用了大容量的半导体存储器。
存储器——用以存储一系列二进制数码的器件。
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随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）和只读存储器（ROM —Read-Only memory ）。
按照存储机理的不同，RAM 又可分为静态RAM 和动态RAM 。
存储器的容量存储器的容量=字长（n ）×字数（m ）7.1随机存取存储器（RAM ）随机存取存储器简称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 的缺点是数据的易失性，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。
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。
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/输出入图7.1—1 RAM 的结构示意框图1. 存储矩阵RAM 的核心部分是一个寄存器矩阵，用来存储信息，称为存储矩阵。
图7.1—5所示是1024×1位的存储矩阵和地址译码器。
属多字1位结构，1024个字排列成32×32的矩阵，中间的每一个小方块代表一个存储单元。
为了存取方便，给它们编上号，32行编号为X 0、X 1、…、X 31，32列编号为Y 0、Y 1、…、Y 31。
这样每一个存储单元都有了一个固定的编号（X i 行、Y j 列），称为地址。
11113131131********列 译 码 器行译码器...........位线位线位线位线位线位线.......X X X Y Y Y 0131131A A A A A A A A A A 地 址 输 入地址输入0123456789D D数据线....图7.1－5 1024×1位RAM 的存储矩阵2． 址译码器址译码器的作用，是将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号，从而选中该存储单元。
第6章半导体存储器
（a）
图6-8
（b）
3．快闪存储器(Flash Memory)
而且浮置栅一源区间的电容要比浮置栅一控制栅间的电容小得多 。 当控制栅和源极间加上电压时,大部分电压都将降在浮置栅与源极 之间的电容上。 快闪存储器的存储单元就是用这样一只单管组成的，如图6-8(b)所 示。
（a）
图6-8
（b）
半导体存储器的技术指标
存取容量：表示存储器存放二进制信息的多少。二值 信息以字的形式出现。一个字包含若干位。一个字的 位数称做字长。
例如，16位构成一个字，那么该字的字长为16位。一个存储 单元只能存放一个一位二值代码，即只能存一个0或者一个1。 这样，要存储字长为16的一个字，就需要16个存储单元。若 存储器能够存储1024个字，就得有1024×16个存储单元。 通常，用存储器的存储单元个数表示存储器的存储容量，即 存储容量表示存储器存放二进制信息的多少。存储容量应表 示为字数乘以位数。 例如，某存储器能存储1024个字 ，每个字4位，那它的存储容 量就为1024×4=4096，即该存储器有4096个存储单元。 存储器写入（存）或者读出（取）时，每次只能写入或读出 一个字。若字长为8位，每次必须选中8个存储单元。 选中哪些存储单元，由地址译码器的输出来决定。即由地址 码来决定。地址码的位数n与字数之间存在2n=字数的关系。 如果某存储器有十个地址输入端，那它就能存210=1024个字。
[例6-1]
[例6-1]
根据表6-2可以写出Y的表达式： Y7=∑（12，13，14，15） Y6=∑（8，9，10，11，14，15） Y5=∑（6，7，10，11，13，15） Y4=∑（4，5，7，9，11，12） Y3=∑（3，5，11，13） Y2=∑（2，6，10，14） Y1=0 Y0=∑（1，3，5，7，9，11，13，15 ） 根据上述表达式可画出ROM存储点阵如图6-9所示。
半导体存储的发展
半导体存储的发展
半导体存储器的发展可以分为几个阶段：
1.早期阶段（1947年-1970年代）：这一阶段的存储器主要采用磁存储技术，包括磁鼓存储器、磁芯存储器、磁带驱动器和磁泡存储器等。
此外，还有威廉姆斯-基尔伯恩管，它是世界上最早的全电子化存储器。
2.半导体存储器时代（1970年代-至今）：从1970年代开始，半导体存储器逐渐成为主流，主要包括动态随机存取存储器（DRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）和闪存（Flash memory）。
3.DRAM和SRAM的发展：DRAM和SRAM是计算机内存的主要类型。
DRAM 存储密度更高，但需要周期性刷新以保持数据；SRAM则具有更快的片上缓存，但发展受制于单元面积和读取速度。
DRAM技术起源于早期的随机存取存储器（RAM），罗伯特·丹纳德发明了使用单个晶体管和存储电容器的RAM存储单元，奠定了现代DRAM的基础。
4.闪存的崛起：闪存在1980年代问世，它是一种非易失性存储器，具有较高的存储密度和较快的读写速度。
闪存广泛应用于各类电子设备，如智能手机、电脑、数据中心等。
5.存储器技术的不断创新：为了满足不断提高的存储需求，半导体存储器技术不断演进。
例如，3D NAND闪存、新型存储器（如电阻式存储器、相变存储器等）以及光存储等技术正在逐步推向市场。
6.国家政策支持：近年来，我国政府出台了一系列政策，支持半导体存储产业的发展。
这有助于推动国内存储器企业的技术创新和产业升级，提高国内半导体存储器的竞争力。
半导体存储器的发展历程充满了技术创新和迭代。
随着新型存储技术的发展和政策的支持，未来半导体存储器产业将继续保持高速发展态势。
半导体存储器介绍
04
价格竞争： 各厂商通过 调整产品价 格来争夺市
场份额
05
市场趋势： 随着市场需 求的扩大， 市场竞争将
更加激烈
发展趋势
01
市场规模不断扩大，需 求持续增长
03
市场竞争激烈，企业并 购和整合频繁
05
政策支持，推动半导体 存储器产业发展
02
技术进步，存储密度和 速度不断提高
04
应用领域不断拓展，如 人工智能、物联网等
存储速度：半导体存储器的存储速度取 决于其内部电路的运行速度和数据传输 速度。
存储技术：半导体存储器有多种存储技术， 如DRAM、SRAM、Flash等，每种技术 都有其独特的存储容量和速度特点。
发展趋势：随着技术的进步，半导体存 储器的存储容量和速度也在不断提高， 以满足不断增长的数据存储需求。
半导体存储器市场
0 3 存储单元：由晶体管和电容器组 成，用于存储数据
0 4 存储方式：分为随机存取存储器 （RAM）和只读存储器（ROM）
0 5 存储容量：取决于存储单元的数 量和每个单元的存储能力
0 6 存储速度：取决于存储单元的访 问速度和数据传输速度
存储容量和速度
存储容量：半导体存储器的存储容量取 决于其内部存储单元的数量和每个存储 单元的存储容量。
数据不丢失
EEPROM（电可擦除
4
可编程只读存储器）：
可擦除和重新编程，断
电后数据不丢失，速度
较慢
Flash Memory（闪
5
存）：可擦除和重新编
程，断电后数据不丢失，
速度快，广泛应用于U
盘、SD卡等设备
半导体存储器特点
01
存储速度快：半导 体存储器的读写速 度远高于磁性存储
半导体存储器
设x的取值范围为0～15的正整数， 则对应的是4位二进制正整数，用 B＝B3B2B1B0表示。根据y＝x2可算 出y的最大值是152 ＝225，可以用 8位二进制数Y＝Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0 表示。由此可列出Y＝B2 即y＝x2 的真值表。
输 B3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 B2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
输 Y4 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0
出 Y3 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 Y2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 Y1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Y0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
&
&
&
W3
地 A1 0 0 1 1
址 A0 0 1 0 1 W0 1 0 0 0
字 W1 0 1 0 0
线 W2 0 0 1 0
D3=0
≥1
D2=1
D3 D2 ≥1
D1=1
D1 ≥1 ≥1
D0=1
D0
A1=1 A0=1
A1 A0
1 1
&
W0 W1 W2
W0=0 W1=0 W2=0 W3=1
存 W3 0 0 0 1 D3 1 0 1 0 储 D2 0 1 1 1 内 D1 1 0 0 1 容 D0 1 1 0 1
… …
27256(4) A0 O0 A 14 CS OE
… …
O7
… …
O7
… …
O7
… …
半导体存储器的分类及应用
半导体存储器的分类及应用半导体存储器主要分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两大类。
1. 随机存储器（RAM）：RAM是一种易失性存储器，其中存储的数据在断电后会丢失。
RAM主要用于临时存储计算机的运行数据和程序。
根据存储单元的结构，RAM可分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。
- 静态随机存储器（SRAM）：SRAM由触发器构成，每个存储单元需要多个晶体管和电容器来存储一个位。
SRAM具有快速访问速度和较低的功耗，常用于高速缓存、寄存器文件和缓冲存储器等。
- 动态随机存储器（DRAM）：DRAM由电容器和晶体管构成，每个存储单元只需要一个电容器和一个晶体管来存储一个位。
DRAM的存储单元较小，但在每次读取数据后需要刷新电容器，因此访问速度相对较慢。
DRAM广泛应用于主存储器（内存）和图形存储缓冲区等。
2. 只读存储器（ROM）：ROM是一种非易失性存储器，其中存储的数据在断电后不会丢失。
ROM主要用于存储不需要频繁修改的固定数据，例如计算机的固件程序、启动代码和存储器初始化信息等。
根据存储单元的可编程性，ROM可分为可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）和电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）。
- 可编程只读存储器（PROM）：PROM的存储单元由固定的晶体管和电容器组成，存储内容不能被修改。
- 可擦除可编程只读存储器（EPROM）：EPROM的存储单元由浮栅晶体管（FET）和电容器组成，可以通过曝光紫外光擦除并重新编程。
EPROM的擦除程序相对麻烦。
- 电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）：EEPROM的存储单元由浮栅晶体管（FET）和电容器组成，可以通过电信号擦除和编程。
EEPROM的擦除和编程过程相对容易，且可以单独对存储单元进行操作。
半导体存储器广泛应用于计算机、通信、嵌入式系统等领域，包括但不限于以下几个应用：- 主存储器（内存）：作为计算机的主要存储器，用于存储正在执行的程序和运行数据。
半导体存储器
单元8 半导体存储器8-1基本理论: 存储器的种类与特性半导体存储器是存储大量的二进制信息的半导体器件。
根据功能划分，有ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）两大类。
8-1.1只读存储器ROM(固定存储器)一、特点：1、ROM中的信息是预先写好的，工作时，只能从中读出信息，一般不能随时修改和写入数据。
即不能简单修改。
2、掉电以后，程序也不会丢失。
3、ROM一般用于存储系统程序或用户程序。
二、ROM根据数据写入的方式不同分为三种：1、掩膜ROM：电路在制造过程中，按照用户的要求将信息用掩膜板确定下来。
所以电路出厂以后，内部存储的程序不能改变，只能读出。
不能改动。
2、PROM：可编程存储器，用户可以写入数据。
但一经写入数据后，就不能再改。
PROM在出厂时，存储单元全为“0”或“1”，使用时根据需要将其改写，但只能改写一次。
如：双极型三极管和熔断丝组成的PROM存储单元在出厂时产品的熔断丝全是通的，即存储单元全为1，使用时，如欲使某些单元改为0，则给这些单元通以足够大的电流，将熔断丝烧掉，熔断丝烧掉后，不能再恢复，所以只改写一次。
3、EPROM：它克服了PROM不能改写数据的缺点，用户可以用紫外线擦除存储的数据。
但一般擦除和编程的时间较慢，次数也不宜多，因此，正常工作时它仍工作在读出的状态。
4、EEPROM：EPROM只能整体擦除，不能一个存储单元一个存储单元地独立擦除。
EEPROM是不需要紫外线照射而采用电可改写的ROM，擦除和编程的电流很小，速度也很高。
8-1.2随机存储器RAM一、特点：1、RAM既可以随时从指定的存储单元中读出数据，又可以随时指定的存储单元中写入数据。
所以它存取数据方便，使用灵活，广泛用于计算机的内存中。
2、存储功能必须有外加电源的支持，停电后，存储的数据全部丢失。
二、RAM分为静态RAM和动态RAM两种。
与动态RAM相比,静态RAM消耗功率多,价格高,但无须数据刷新,故电路简单。
半导体存储器
半导体存储器半导体存储器，是一种以存储二值信息的大规模集成电路作为存储媒体的存储器，常用于存储程序、常数、原始数据、中间结果和最终结果等数据，是微型计算机的重要记忆元件。
半导体存储器有存储速度快、存储密度高、与逻辑电路接口容易等优点，主要用作高速缓冲存储器、主存储器、只读存储器、堆栈存储器等。
目录∙半导体存储器概述∙半导体存储器分类∙半导体存储器原理∙半导体存储器的指标∙半导体存储器概述o和逻辑运算器一样，半导体存储器同样也是各种电子计算机的关键部件，并且广泛应用于各类通讯和家用电子设备中；如今大到超级计算机和航天飞机，小到手机、语言复读机、各种电子玩具以及智能卡，都用到不同种类的半导体存储器；没有存储记忆功能的数字集成系统芯片(system on chip, SOC)，就像人的大脑失去了记忆，如此可知存储器和逻辑运算器同等重要、缺一不可。
现代半导体存储器的基本特点包括高密度、大容量、高速度、低功耗、低成本、类型多、功能强、用途广，几乎在每种半导体存储器中都采用金属-氧化层-半导体（MOS）工艺，并位于整个MOS芯片制造工艺的前沿。
∙半导体存储器分类o半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，是现代数字系统的重要组成部分。
半导体存储器分类如下：按制造工艺分，有双极型和MOS型两类。
双极型存储器具有工作速度快、功耗大、价格较高的特点。
MOS型存储器具有集成度高、功耗小、工艺简单、价格低等特点。
按存取方式分，有顺序存取存储器（SAM）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）三类。
1.顺序存取存储器（简称SAM）：对信息的存入（写）或取出（读）是按顺序进行的，即具有“先入先出”或“先入后出”的特点。
2.随机存取存储器（简称RAM）：可在任何时刻随机地对任意一个单元直接存取信息。
根据所采用的存储单元工作原理的不同，又将随机存储器分为静态存储器SRAM和动态存储器DRAM。
DRAM存储单元结构非常简单，它所能达到的集成度远高于SRAM。
半导体存储器概述
半导体存储器概述半导体存储器是一种电子设备，用于存储计算机和其他电子设备中的数据。
它是一种非易失性存储器，意味着即使断电也可以保持存储的数据。
本文将对半导体存储器进行概述，包括其基本工作原理、不同类型的半导体存储器以及其在计算机和其他应用中的主要用途。
半导体存储器的基本工作原理是根据半导体上存储器细胞的电荷状态来存储和检索数据。
在半导体存储器中，每个存储器单元称为位（bit）。
位是最小的存储单元，由一个晶体管和一个电容器组成。
晶体管可用于控制电荷的读取和写入，而电容器可用于储存电荷，从而表示存储的数据。
RAM 是一种易失性存储器，意味着当断电时，其中存储的数据将丢失。
然而，RAM 具有快速和随机访问数据的能力，适用于计算机内存。
RAM 可以分为静态RAM（Static RAM，SRAM）和动态RAM（Dynamic RAM，DRAM）两类。
SRAM使用了多个晶体管来构成每个存储单元，能够存储数据的时间更长，但相应地也需要更多的面积。
因此，SRAM内存更快但价格更昂贵，通常用于高速缓存和寄存器文件等需要快速访问的应用。
DRAM使用一个传输线和一个电容来存储一个位。
传输线用于读取和写入数据，电容用于存储电荷。
由于电容器电荷会逐渐泄漏，DRAM需要经常刷新来保持存储的数据，所以在功耗和速度上相对较差。
然而，DRAM的密度更高，价格更低，通常用于计算机的主存储器。
ROM是一种只能读取的存储器，用于存储程序和数据，无法修改。
ROM是非易失性存储器，意味着断电后其中存储的数据不会丢失。
几种常见的ROM包括PROM、EPROM和EEPROM。
PROM（Programmable Read Only Memory）是一种在制造时没有写入数据的 ROM，可以通过电气操作编程或擦除。
EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）是一种可以擦除和重新编程的 ROM，需要 UV 紫外线擦除器来擦除数据。
半导体存储器分类
半导体存储器是计算机和电子设备中常用的内部存储器类型，根据不同的特性和用途，可以分为多种分类。
以下是常见的半导体存储器分类：1.RAM（随机存取存储器）：SRAM（静态随机存取存储器）：使用触发器构建，读写速度快，但需要较多的芯片面积和功耗。
DRAM（动态随机存取存储器）：基于电容的存储单元，需要定期刷新，但相对较高的存储密度使其成为主流内存选项。
2.ROM（只读存储器）：PROM（可编程只读存储器）：用户一次性编程，无法擦除或重新编程。
EPROM（可擦除可编程只读存储器）：需要特殊设备进行擦除，然后重新编程。
EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）：可通过电子擦除和编程，较为灵活，但擦写次数有限。
Flash 存储器：类似于EEPROM，但支持块擦除，用于各种应用，包括闪存驱动器、存储卡和固态硬盘。
3.Cache 存储器：L1、L2、L3 Cache：位于处理器内部的高速缓存，用于加速数据访问。
缓存存储器层次结构：不同级别的缓存通过层次结构来平衡速度和容量。
4.寄存器文件：寄存器组：在CPU 内部的小型存储器单元，用于存储指令、数据和控制信号。
5.存储卡和存储棒：SD 卡、MicroSD 卡、USB 存储棒等：用于移动设备和计算机的便携式存储。
6.堆栈存储器：堆栈内存：用于存储函数调用、局部变量和返回地址等，通常遵循先进后出（LIFO）原则。
7.内存芯片：内存芯片：集成了多个存储单元，通常作为外部存储器使用。
这些存储器类型在不同的应用场景中具有不同的特点和用途。
随着技术的发展，各类存储器不断优化和演进，以满足日益复杂的计算和数据存储需求。
第七章半导体存储器
（RAM） 动态RAM（Dynamic RAM）
双极性型 按制造工艺分
CMOS型
只读存储器ROM：用于存储固定信息的器件，在断电 后所保存的信息不会丢失。把数据写入到存储器以后， 正常工作时它存储的数据是固定不变的，只能根据地址 读出，不能写入。只读存储器主要应用于数据需要长期 保留并不需要经常改变的场合，如各种函数表、需要固 化的程序等。
在扩展时应将各片存储器的地址线、片选信号线和读/ 写信号线对应地并接在一起，而各片的数据线作为扩展后 每个字的各位数据线。
7.4.2 字扩展方式
字扩展是指扩展成的存储器字数增加而数据位数不变。
例：用4片256 x 8位RAM→1024 x 8位 存储器
I O0 .......... .......... .. I O7
例7.5.1 用ROM产生组合逻辑函数： Y1=ABC+ABC Y2=ABCD+BCD+ABCD Y3=ABCD+ABCD Y4=ABCD+ABCD
解： 将原函数化成最小项之和形式：
Y1=m2+m3+m6+m7 Y2=m6+m7+m10+m14 Y3=m4+m14 Y4=m2+m15 列出数据表：
7.2.1 掩模只读存储器ROM
根据用户要求专门设计的掩模板，把数据 “固化”在ROM
例1 ：地存址储线容量为224位的中ROM。
A1A0：两位地址代码，能指定 四个不同地址
地址译码器（二极管与门电路）： 将四个地址译成W0W3四个高电 平输出信号
字线
位线
A1 A0 00 01 10
11
W0 W1
7.2 只读存储器ROM
微机原理 第五章 存储器
片选和读写控制逻辑
CS
1 0
RD
╳ 0
WR
╳ 1
操
作
无操作 RAM→CPU操作
0
0 0
1
0 1
0
0 1
CPU→RAM操作
非法 无操作
第5章 半导体存储器
存储器芯片的I/O控制
第5章 半导体存储器
静态RAM
静态随机存取存储器
SRAM的基本存储单元一
般由六管静态存储电路构 成，集成度较低，功耗较
大，无需刷新电路，由于
第5章 半导体存储器
半导体存储器的主要指标
容量：每个存储器芯片所能存储的二进制
数的位数。
存储器容量＝单元数×每单元数据位数(1、4或8) 例：Intel 2114芯片的容量为1K×4位，Intel 6264芯 片为8K×8位。 注：微机（8/16/32/64位字长） 兼容8位机==>以字节BYTE为单元
组成单元 触发器 极间电容 速度 集成度 快 低 慢 高 应用 小容量系统 大容量系统
SRAM
DRAM
第5章 半导体存储器
只读存储器ROM
掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改
PROM：允许一次编程，此后不可更改
EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；
并允许用户多次擦除和编程 EEPROM（E2PROM）：采用加电方法在 线进行擦除和编程，也可多次擦写 Flash Memory（闪存）：能够快速擦写的 EEPROM，但只能按块（Block）擦除
第5章 半导体存储器
存储器容量扩充
位数扩充
A9～A0 A9～A0 2114 CE （2） A9～A0 2114 I/O4～I/O1 CE （1） I/O4～I/O1
第3章 半导体存储器
② 外存储器是不直接和CPU相联系的存储器，也可归 类为外部设备。 特点：存储容量大，但存储速度慢。其存储容量从几百兆
比特到几十吉比特，寻址时间为若干毫秒。外存储器由软
磁盘、硬磁盘及光盘等组成，不属本章的讨论内容。 ③缓冲存储器位于主存与CPU之间。 特点：其存取速度非常快，但存储容量更小，可用来解决 存取速度与存储容量之间的矛盾，提高整个系统的运行速 度；
（2） 最大存取时间
内存储器从接收、寻找存储单元的地址码开始，到
它取出或存入数码为止所需的时间叫做存取时间。通常 手册上给出该常数的上限值，称为最大存取时间。最大 存取时间愈短，存储器的工作速度就愈高。因此，它是 存储器的一个重要参数。半导体存储器的最大存储时间
为几纳秒至几十纳秒。
（3）功耗
半导体存储器的功耗包括“维持功耗”和“操作功耗”， 应在保证速度的前提下尽可能地减少功耗，特别要减少“维 持功耗”。 （4）可靠性
第3章 3.1
半导体存储器 概述(P234)
3.1.1 存储器的分类
1．常见分类 ① 按存储介质分类——磁芯存储器、半导体存储器、光电存储 器、磁膜、磁泡和其它磁表面存储器以及光盘存储器等。 ② 按存取方式分类——随机存储器(内存和硬盘)、顺序存储器 (磁带)。 ③ 按存储器的读写功能分类——只读存储器(ROM)、随机存 储器(RAM)。 ④ 按信息的可保存性分类——非永久记忆的存储器、永久性记 忆的存储器。 ⑤ 按存储器在计算机系统中的作用分类——主存储器、辅助存 储器、缓冲存储器、控制存储器等。
所以 ：一片 6116的存储容量为2K×8位，即 2KB。 常用的静态RAM芯片还有6264、62256、628128、 628512、6281000等。它们的存储容量分别为8K×8、 32K×8、128K×8、512K×8、1M×8。
半导体存储器概述
半导体存储器概述半导体存储器（Semiconductor Memory）是一种用于存储和读取数字信息的电子设备，广泛应用于计算机、通信设备、嵌入式系统等各种电子设备中。
相比于传统的磁性存储器，半导体存储器具有速度快、功耗低以及体积小等优点，因此在现代电子设备中得到广泛使用。
半导体存储器的基本构成单元是存储单元，它是由一个或多个存储单元组成，每个存储单元可以存储一个或多个二进制位的信息。
存储单元可以分为静态存储单元（Static Random Access Memory，SRAM）和动态存储单元（Dynamic Random Access Memory，DRAM）两类。
静态存储单元由6个晶体管组成，其中包括两个交叉连接的反相非门（Inverter），一个传输门（Transfer Gate）和两个位线连接器（Bit Line）。
SRAM主要用于高速缓存等需要快速访问和读写的场景中，速度快、性能好，但是价格昂贵且功耗较高。
动态存储单元则由一个电容和一个开关管组成，电容用于存储信息，开关管用于控制读写操作。
DRAM的存储单元面积小，功耗低，但是随着时间的推移，电容中存储的电荷会逐渐泄漏导致信息丧失，因此需要定期刷新。
DRAM被广泛应用于主存储器（Main Memory）中。
除了SRAM和DRAM之外，还有一些其他的半导体存储器类型，如闪存（Flash Memory）、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）和EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory）等。
闪存是一种非易失性存储器，主要用于嵌入式系统和便携设备中。
它通过划分为多个块并使用电荷来存储信息，可以被分别擦除和写入。
闪存的特点是存储密度高、功耗低、可擦写次数有限。
EEPROM是可以通过电压改编信息的一种可擦写存储器，通常用于存储配置参数、固件等不需要频繁修改的数据，具有很高的擦写次数和可靠性。
半导体存储器的工作原理
• 首先将要写入的信息由数据输入寄存器经I/O缓 冲器送入被选列的读出再生放大器中，然后再 写入行、列同时被选中的存储单元。
2. 动态 RAM ( DRAM )
4.2
(1)
读选择线
动态 RAM 基本单元电路
V DD
T2
无有电流 数据线
T1
T3 Cg
01
T4 预充电信号
10
T
01
Cs
读放大器
Cs
0 … 63
64 … 127
128 根行线
DIN
数据输入
I/O缓冲
127
读/写线
DOUT
输出驱动
⑤ 4116 (16K×1位) 芯片 写 原理
…
读读读出放放放大大大器器器
…
Cs
读放大器
4.2
0
128
1列
选 择
… … … … …
读放大器
Cs
0 … 63
64 … 127
128 根行线
DIN
• 当选中存储芯片工作时，首先给定访存地址， 并给出片选信号 CCSS 和读写信号 RR//WW 6行列地 址，被选的行、列选择线的交叉处的存储电路 被唯一地选中，读出或写入一位二进制信息。
• 思考： • 对于4096个字采用单译码方案，需4096个译码
驱动电路。 • 若采用双译码方案，只需128个译码驱动电路。
读出再生放大器电路
• 放大器由T1、T2、T3、T4组成，T6、T7与Cs是 两个预选单元，由XW1与XW2控制。
• 读写前，先使两个预选单元中的电容Cs预充 电到0与1电平的中间值，并使控制信号φ1 ＝0，φ2＝1，使T3、T4截止，T5导通，使读 出放大器两端Wl、W2处于相同电位。
半导体存储器
27**系列 2716 2732 2764 … 27040 4. 可电擦除、可编程ROM (EEPROM) —— 可多次擦除和重写（电擦除）
2817 28C64 28C256 4种工作方式：读方式、写方式、字节擦除方式和整体擦除方式 5. 闪烁存储器(FLASH ROM) —— 属于EEPROM类型，性能优于EEPROM
5
24 A9
6 23 A11
7 22 /OE
8
21 A10
9
20 /CS
10 19 D7
11 18 D6
12 17 D5
13 16 D4
14 15 D3
62256逻辑图
A14
A13
D7
A12 A11 A10 A9
A8 A7 A6 A5
D6
D5 D4 D3 D2 D1 D0
A4
A3
A2
A1
A0 CS OEWE
存储器基本知识
62256工作表 CS WE OE D7~D0 H × × 高阻 L H L 输出 L L H 输入 L L L 输入 L H H 高阻
存储器基本知识
2. 27256 － 32K*8 EPROM
Vpp
A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2
GND
27256引脚图
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第七章半导体存储器
【例7.1】试用ROM构成能实现函数y=x2的运算表电路，x的取值范围为0～15的正整数。
【解】（1）分析要求、设定变量
自变量x的取值范围为0～15的正整数，对应的4位二进制正整数，用B=B3B2B1B0表示。
根据y=x2的运算关系，可求出y的最大值是152＝225，可以用8位二进制数Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。
（2）列真值表—函数运算表
例7.1中Y的真值表
B3B2B1B0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0十进制数
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 4
0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 9
0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 16
0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 25
0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 36
0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 49
1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 64
1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 81
1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 100
1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 121
1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 144
1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 169
1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 196
1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 225
（3）写标准与或表达式
Y7=m12+m13+m14+m15
Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15
Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15
Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12
Y3=m3+m5+m11+m13
Y2=m2+m6+m10+m14
Y 1=0
Y 0= m 1+m 3+m 5+m 7+m 9+m 11+m 13+m 15 （4）画ROM 存储矩阵节点连接图
为做图方便，可将ROM 矩阵中的二极管用节点表示。
【例7.2】试用ROM 实现下列函数： ABC C B A C B A C B A Y +++=1 CA BC Y +=2
ABCD D C AB D C B A D BC A CD B A D C B A Y +++++=3 BCD ACD ABD ABC Y +++=4
【解】
1. 写出各函数的标准与或表达式
按A 、B 、C 、D 顺序排列变量，将Y1、Y2扩展成为四变量逻辑函数。
），，，，（）
，，，，，（），，，，，（），，，，，，，（15141311715129630151411107615149854324321m m m m Y Y Y Y ∑=∑=∑=∑=
2. 选用16×4位ROM ，画存储矩阵连线图
Y 4
B D
1Y 2Y Y 3
图7.2—7 例7.2 ROM 存储矩阵连线图。