第10章 半导体存储器汇总
《半导体存储器》课件
嵌入式系统中的应用
半导体存储器广泛应用于 嵌入式系统，如智能家居、 汽车电子和工业控制。
计算机内存
半导体存储器是计算机主 存储器的重要组成部分， 用于临时存储数据和程序。
智能手机内存
手机内存运行应用程序和 存储数据，半导体存储器 提供了高速和可靠的数据 存取。
未来半导体存储器的发展方向
1 3D垂直存储器
《半导体存储器》PPT课 件
半导体存储器PPT课件大纲
什么是半导体存储器？
半导体存储器定义
半导体存储器是指使用半导体材料制造的存储器，它可以将数据存储在芯片内部的电子元件 中。
存储器的分类
常见的半导体存储器包括静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）和 闪存存储器。
常见的半导体存储器
通过增加垂直堆叠层数来增加存储容量，提高存储密度和性能。
2 非易失性存储器
开发更加稳定和可靠的非易失性存储器，提供更长久的数据存储和保护。
3 全新器件技术
研发新型的器件结构和材料，以满足不断增长的存储需求和更高的速度要求。
总结
半导体存储器的重要性
半导体存储器在现代计算和通信领域发挥着关键作用，对技术和社会的发展产生积极影响。
静态随机存取存储器 （SRAM）
SRAM具有快速读写速度和较 短的访问时间，适用于高性 能的应用。
动态随机存取存储器 （DRAM）
DRAM具有较大的存储容量和 较低的成本，广泛应用于个 人电脑和服务器。
闪存存储器
闪存存储器具有非易失性和 较高的耐用性，适用于便携 设备的存储需求。
半导体存储器的工作原理
1
SRAM的工作原理
SRAM使用触发器实现数据的存储和读取，具有较快的访问速度和数据保持能力。
半导体存储器
第7章半导体存储器内容提要半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，本章主要介绍了（1）顺序存取存储器（SAM）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）的工作原理。
（2）各种存储器的存储单元。
（3）半导体存储器的主要技术指标和存储容量扩展方法。
（4）半导体存储器芯片的应用。
教学基本要求掌握：（1）SAM、RAM和ROM的功能和使用方法。
（2）存储器的技术指标。
（3）用ROM实现组合逻辑电路。
理解SAM、RAM和ROM的工作原理。
了解：（1）动态CMOS反相器。
（2）动态CMOS移存单元。
（3）MOS静态及动态存储单元。
重点与难点本章重点：（1）SAM、RAM和ROM的功能。
（2）半导体存储器使用方法（存储用量的扩展）。
（3）用ROM实现组合逻辑电路。
本章难点：动态CMOS反相器、动态CMOS移存单元及MOS静态、动态存储单元的工作原理。
7.1 半导体存储器及分类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。
（3）只读存储器（简称ROM）：信息被事先固化到存储器内，可以长期保留，断电也不丢失。
它在正常运行时，只能读出信息，而不能写入。
只读存储器有固定ROM和可编程ROM两类。
《半导体存储器》课件
制造设备
用于将掺杂剂引入硅片。
用于在硅片上生长单晶层 。
掺杂设备 外延生长设备
用于切割硅片。
晶圆切割机
制造设备
光刻机
用于将电路图形转移到硅片上。
刻蚀机
用于刻蚀硅片表面。
镀膜与去胶设备
用于在硅片表面形成金属层或介质层，并去 除光刻胶。
测试与封装设备
用于对芯片进行电气性能测试和封装成最终 产品。
分类
根据存储方式，半导体存储器可分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ ROM）。
历史与发展
1 2 3
早期阶段
20世纪50年代，半导体存储器开始出现，以晶 体管为基础。
发展阶段
随着技术的进步，20世纪70年代出现了动态随 机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器 （SRAM）。
当前状况
现代半导体存储器已经广泛应用于计算机、移动 设备、数据中心等领域。
物联网和边缘计算
在物联网和边缘计算领域应用半导体存储器，实现高 效的数据存储和传输。
CHAPTER
05
案例分析：不同类型半导体存 储器的应用场景
DRAM的应用场景
01
DRAM（动态随机存取存储器）是一种常用的半导体存储器，广泛应 用于计算机和服务器等领域。
02
由于其高速读写性能和低成本，DRAM被用作主内存，为CPU提供快 速的数据存取。
外延生长
在硅片上生长一层或多 层所需材料的单晶层。
掺杂
通过扩散或离子注入等 方法，将掺杂剂引入硅 片。
制造流程
01
光刻
利用光刻胶将电路图形转移到硅片 上。
镀膜与去胶
在硅片表面形成金属层或介质层， 并去除光刻胶。
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》课件
以上是半导体存储器的相关介绍
半导体存储器是计算机科学中至关重要的一部分，对于数据存储和访问具有重要意义。谢谢您的观看！
原理
DRAM存储器使用电容器存储每个位的电荷来表示数据，电荷需要定期刷新以保持数据的有 效性。
优缺点
DRAM存储器的优点是高容量和较低成本，但缺点是速度较慢且需定期刷新。
应用
DRAM存储器广泛应用于个人电脑、服务器和移动设备等场景，提供了大容量的内存存储。
SRAM存储器
原理
SRAM存储器使用触发器电路作 为存储单元，通过电流控制来保 持数据的稳定性。
1
原理
MOS存储器使用金属氧化物半导体场效应管作为存储单元，通过充电和放电来表 示数据的0和1。
2
分类
MOS存储器包括EPROM、EEPROM和闪存等不同类型，每种类型都有不同的读写 特性。
3
应用
MOS存储器被广泛应用于微处理器、存储卡和嵌入式系统等领域中，提供了非易 失性和高集成度。
DRAM存储器
存储器的作用
存储器用于储存和访问数据， 包括指令和数据，以供计算 机进行处理和操作。
TTL存储器
原理
TTL存储器使用晶体管和逻辑门 电路来储存和读取数据。
优缺点
TTL存储器的优点是速度快且稳 定可靠，但缺点是功耗较高。
应用
TTL存储器常用于高速缓存和存 储器芯片中，提供快速的数据 读写能力。
MOS存储器
优缺点
SRAM存储器的优点是速度快且 无需刷新，但缺点是占用空间较 大。
应用
SRAM存储器常用于高速缓存、 寄存器和高性能处理器等场景， 提供了快速的数据存取能力。
FLASH存储器
1
原理
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
半导体存储器分类1. 引言半导体存储器是一种用于存储和检索数据的电子设备，广泛应用于计算机、通信设备、嵌入式系统等领域。
根据存储原理和结构特点，半导体存储器可以分为多种不同类型。
本文将对半导体存储器进行分类，并对每种类型进行详细介绍。
2. 分类根据存储原理和结构特点，半导体存储器可以分为以下几种类型：2.1 随机存取存储器（RAM）随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）是一种能够随机访问任意存储单元的存储器。
RAM可以分为静态随机存取存储器（Static RAM，SRAM）和动态随机存取存储器（Dynamic RAM，DRAM）两种类型。
2.1.1 静态随机存取存储器（SRAM）静态随机存取存储器使用触发器作为存储单元，每个存储单元由6个晶体管构成。
SRAM的速度快、可靠性高，但功耗较高，存储密度较低。
2.1.2 动态随机存取存储器（DRAM）动态随机存取存储器使用电容作为存储单元，每个存储单元由一个电容和一个访问晶体管构成。
DRAM具有较高的存储密度和较低的成本，但需要定期刷新以保持数据的稳定性。
2.2 只读存储器（ROM）只读存储器（Read-Only Memory，ROM）是一种无法进行写操作的存储器，其中的数据在制造过程中被烧录，并在使用过程中保持不变。
ROM可以分为可编程只读存储器（Programmable ROM，PROM）、可擦写只读存储器（Erasable Programmable ROM，EPROM）和闪存（Flash）等类型。
2.2.1 可编程只读存储器（PROM）可编程只读存储器是一种可以被用户编程的只读存储器。
在制造过程中，PROM的存储单元被烧录为1或0，用户可以使用特殊的设备将某些存储单元从1改为0，但无法反向操作。
2.2.2 可擦写只读存储器（EPROM）可擦写只读存储器可以被用户多次擦除和编程的只读存储器。
EPROM在制造过程中被烧录，但用户可以使用紫外线辐射将其擦除，并重新编程。
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。
半导体储存器
第5章半导体存储器存储器是计算机记忆或暂存数据的部件，计算机中的全部信息，包括原始的输入数据。
经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放在存储器中。
而且，控制计算机运行的各种程序，即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。
通常说的存储器分为内存储器（主存）和外存储器（辅存）两种，为了解决CPU、内存、外存之间速度不一致（数量级上的差别）的问题，目前的大部分微型计算机系统中存储器系统采用多级分级结构，微型计算机系统中存储信息的场所有CPU内的寄存器、高速缓存（Cache）、内存储器和外存储器，其存储层次如图5.1所示，本章主要阐述主存储器。
5.1 概述主存储器也称内存，位于系统主机的内部，CPU可以直接对其中的单元进行读/写操作。
主存一般是采用半导体集成电路工艺制成的存储数据信息的半导体电子器件，简称半导体存储器。
这种存储器的主要优点是：①存储单元阵列和主要外围逻辑电路制作在同一个硅芯片上，输出和输入电平可以做到同片外的电路兼容和匹配。
这可使计算机的运算和控制与存储两大部分之间的接口大为简化；②数据的存入和读取速度比磁性存储器约快三个数量级或更多，可大大提高计算机运算速度；③利用大容量半导体存储器使存储体的体积和成本大大缩小和下降。
因此，在计算机高速存储方面，半导体存储器已全部替代了过去的磁性存储器。
用作大规模集成电路的半导体存储器是1970年前后开始生产的1千位动态随机存储器。
随着工艺技术的改进，到1984年这类产品就已达到每片1兆位的存储容量。
图5.1 计算机系统存储系统层次主存储器是按地址存取信息的。
一般用随机存储器作主存储器。
存取数据的时间与数据所在存储单元的地址无关。
主存储器工作时，首先由中央处理器将地址送至存储器的地址寄存器并译码，同时接收由中央处理器发出“读”或“写”命令。
于是，存储器就按照地址译码器的输出确定相应的存储单元。
如果是读命令，则将存储单元的代码读出并送往代码缓冲寄存器；如果是写命令，代码缓冲寄存器接收新代码，接着写入存储体。
电子技术半导体存储器
应用领域拓展
物联网
01
随着物联网技术的发展，半导体存储器将应用于更多智能设备，
实现数据存储和远程控制。
人工智能
02
在人工智能领域，半导体存储器将用于支持机器学习和深度学
习算法，提高数据处理速度和效率。
云计算
03
云计算技术的发展将推动半导体存储器向大规模、高性能方向
全球市场概况
1
全球半导体存储器市场规模持续增长，受益于数 字化、智能化和物联网等技术的快速发展，市场 需求不断扩大。
2
全球半导体存储器市场呈现出多元化和区域化的 特点，不同地区的市场需求和发展情况存在差异。
3
全球半导体存储器市场竞争激烈，主要厂商占据 了大部分市场份额，但仍有不少创新型企业和小 型厂商在市场中寻求突破。
技术、品质和市场份额展开，同时也不排除有新的厂商通过技术创新和
市场拓展实现突破。
05
半导体存储器的未来展 望
新技术发展
3D存储技术
利用垂直堆叠多层存储单元实现高密度存储，提高存储容量和性 能。
相变存储器（PCM）
利用材料相变特性实现数据存储，具有快速读写速度和持久保存能 力。
阻变存储器（ReRAM）
市场发展趋势
01
技术创新
随着半导体工艺的不断进步，半导体存储器的容量、速度和可靠性等方
面将得到进一步提升，未来将有更多创新型存储器技术涌现。
02
多元化应用
随着物联网、云计算、人工智能等技术的普及，半导体存储器的应用领
域将进一步拓展，市场将呈现出更加多元化的特点。
03
市场竞争格局
未来半导体存储器市场的竞争将更加激烈，主要厂商之间的竞争将围绕
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。
半导体存储器实用知识
• 2．外存储器
• 在民用电器的微控制器中不用外存储器。外存 储器是电脑中的硬盘、软盘，外存储器一般不与 CPU直接打交道，而是与内存储器直接交换信息。 外存储器的特点是存取速度比较慢，但是存储容 量非常大。
• 3．半导体存储器种类 • 对半导体存储器的分类有多种方法，如表11-11
所示。 • 表11 -11 半导体存储器分类方法解说
•
半导体存储器实用知识
• 存储器除了半导体存储器之外还有许多种， LES20A24-3V3REJ如磁芯存储器、磁盘（软盘和 硬盘）等，半导体存储器又称为内存储器，磁盘、 磁带等称为外存储器。
• 微控制器中有半导体存储器பைடு நூலகம்存在。
• 存储器和半导体存储器种类
• 存储器总体上可以分成两类：一类是内存储器， 简称内存；另一类是外存储器，简称外存。
• 1．内存储器 • 所谓内存就是与微控制器紧密相连的存储器，
从计算机的角度上讲就是设在计算机机箱内部的 存储器（内存条），从民用电器中的微控制器上 讲就是与微控制器集成电路在电路板上直接相连 的存储器集成电路。 • 内存储器的特点是存取的速度很快，与CPU处 理速度同步并相适应，但是它的存储容量与外存 储器相比就很小。
(优选)第十半导体存储器
2、按存取方式不同，半导体存储器可分成只读存 储器ROM、随机存取存储器RAM
只读存储器(ROM， 即Read-Only Memory)
随机存取存储器(RAM， 即Random Access Memory)
半导体存储器
（优选）第十半导体存储器
EXIT
10.1 概 述
主要要求：
了解半导体存储器的作用、类型与特点。
存储器的存储媒介有多种，应用范围也非常广泛。
软磁盘
磁带
硬盘
内存条
光盘
优盘
数码相机用SM卡
10.1.1半导体存储器的特点与应用 一、半导体存储器的作用 存放二值数据 二、 半导体存储器的分类
2.存取时间和存取周期 存储器的一次操作(读或写)所需要的时间。称存储器存
取访问时间。
10.3 只读存储器
主要要求：
了解 ROM 的类型和结构，理解其工作原理。 理解字、位、存储容量等概念。 了解集成 EPROM 的使用。
10.3.1 ROM 的类型及其特点
按
掩模 ROM
其存储数据在制造时确定，用 户不能改变。用于批量大的产品。
1
1
1
1
W0
A0
地 址
W1
A1
译 码
W2
器
W3
字线 存 储 矩
位阵 线
Y3 Y2 Y1 Y0
输 R R R R出
电
EN
路
1 1 11
EN
D3 D2 D1 D0
(a)电路图 4×4位二极管固定ROM
1. 存储矩阵的结构与工作原理
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第10章半导体存储器10.1 学习要求（1）理解只读存储器的基本工作原理。
（2）掌握用只读存储器进行逻辑设计的方法。
（3）了解随机存取存储器的基本工作原理。
（4）了解扩展存储器容量的方法。
10.2 学习指导本章重点：（1）只读存储器的工作原理。
（2）利用只读存储器进行逻辑设计。
本章难点：（1）只读存储器的工作原理。
（2）利用只读存储器进行逻辑设计。
本章考点：（1）利用只读存储器实现各种组合逻辑函数。
（2）利用只读存储器实现给定功能的逻辑电路。
（3）与、或阵列图的意义和用法。
10.2.1 只读存储器（ROM）1．ROM的结构ROM由地址译码器、存储矩阵和读出电路组成，如图10.1所示。
ROM的特点是存入的内容固定不变，工作时只能读出（取出），不能存入（写入），且在断电后存入的信息仍能保持，常用于存放固定的信息。
存储矩阵是存储器的主体，由大量的存储单元组成。
一个存储单元只能存储1位二进制数码1或0。
通常数据和指令用M位的二进制数表示，称为一个字，M为字长。
M个存储单元为一组，存储一个字，称为字单元。
每个字单元有一个地址，按地电子技术学习指导与习题解答246 址来选择所需要的字。
图10.1中W 0、W 1、…、1N -W 称为字单元的地址选择线，简称字线；D 0、D 1、…、1M -D 称为输出信息的数据线，简称位线。
存储矩阵有N 条字线和M 条位线，M N ⨯表示存储器的存储容量，这是存储器的主要技术指标之一。
地址译码器的作用是根据输入的地址代码011n A A A -，从N （n N 2=）条字线中选择一条字线，以确定与地址代码相对应的字单元的位置。
至于选择哪—条字线，则决定于输入的是哪一个地址代码。
任何时刻，只能有一条字线被选中。
被选中的那条字线所对应的字单元中的各位数码便经M 条位线传送到数据输出端。
A 0A 1A 0地址输入数据输出…图10.1 ROM 的结构示意图2．ROM 的工作原理如图10.2所示是一个由二极管构成的容量为44⨯的ROM 。
A 0地址输入地址译码器存储矩阵A 1图10.2 二极管ROM 电路第10章 半导体存储器 247地址译码器部分是由二极管（也可用三极管或场效应管）构成的与门阵列，称为与阵列，每条字线上的各二极管构成一个与门。
存储矩阵部分是由二极管（也可用三极管或场效应管）构成的或门阵列，称为或阵列，每条位线上的各二极管构成一个或门，每个存储单元用一个二极管将字线和位线的交叉点连接起来，存放一位二进制数1，交叉点上没有二极管的则为0。
为简化电路图，如图10.2所示的ROM 可以画成如图10.3所示的阵列图。
在阵列图中，每个交叉点表示一个存储单元。
有二极管的存储单元用一黑点表示，意味着存储的数据是1；没有二极管的存储单元不用黑点表示，意味着存储的数据是0。
3 2 1 0A 1A 0图10.3 图10.2所示ROM 的阵列图3．ROM 的应用ROM 的应用十分广泛，如用于实现组合逻辑函数、进行波形变换、构成字符发生器以及存储计算机的数据和程序等。
用ROM 实现组合逻辑函数可按以下步骤进行： （1）列出函数的真值表。
（2）选择合适的ROM ，对照真值表画出逻辑函数的阵列图。
用ROM 来实现组合逻辑函数的本质就是将待实现函数的真值表存入ROM 中，即将输入变量的值对应存入ROM 的地址译码器（与阵列）中，将输出函数的值对应存入ROM 的存储单元（或阵列）中。
电路工作时，根据输入信号（即ROM 的地址信号）从ROM 中将所存函数值再读出来，这种方法称为查表法。
10.2.2 随机存取存储器（RAM ）RAM 的特点是可以在任意时刻对任意选中的存储单元进行信息的存入或读出操作，读写方便，使用灵活，但一旦停电，所存内容便全部丢失。
RAM 由存储矩阵、地址译码器、读/写控制电路、输入/输出电路和片选控制电路等组成，其结构示意图如图10.4所示。
存储矩阵的结构与ROM 相似，但交叉点上的元件不是简单的二极管或三极管，而是具有记忆功能的触发器或存储电荷功能的MOS 管栅极电容，且每个交叉点上都有存储元件。
由于存储元件不同，RAM 可分成静态RAM 和动态RAM 两种。
静态RAM 采用触发器存储信息，信息存入后只要不断电可一直保留。
动态RAM 采用电电子技术学习指导与习题解答248 容存储信息，由于漏电，信息易丢失，必须定期刷新。
静态RAM 集成度低，使用方便，用于小容量器件。
动态RAM 集成度高，功耗低，使用复杂，用于大容量器件。
地址译码器与ROM 一样，也是二进制译码器。
访问RAM 时，对被选中的地址单元，究竟是读还是写，由读/写控制线控制。
RAM 通过输入/输出端与计算机的中央处理器（CPU ）交换信息，读时作为输出端，写时作为输入端，一线二用。
片选信号线用来扩展RAM 的容量。
在由若干片RAM 组成的存储系统中，片选信号线上加入有效电平的芯片被选中，可以进行读/写操作，其他芯片则不工作。
地址输入片选读/写控制输入/输出图10.4 RAM 的结构示意图10.3 习题解答10.1 某计算机的内存储器有32条地址线和16条数据线，该存储器的存储容量是多少？分析 存储器的存储容量等于字线数N 与位线（数据线）数M 的乘积，而字线数N 与地址线数n 的关系为n N 2=。
解 因为该存储器有32=n 条地址线，所以其字线数N 为：4232==N （GB ）存储容量为4GB ×16位。
10.2 指出下列容量的半导体存储器的字数、具有的数据线数和地址线数。
（1）8512⨯位。
（2）4kB 1⨯位。
（3）1kB 64⨯位。
（4）4256kB ⨯位。
解 （1）8512⨯位存储器的字数为512B ，数据线数为8，因为51229=，所以地址线数为9。
（2）4kB 1⨯位存储器的字数为1kB ，数据线数为4，因为11024210== kB ，所以地址线数为10。
第10章 半导体存储器 249（3）1kB 64⨯位存储器的字数为64kB ，数据线数为1，因为64216=kB ，所以地址线数为16。
（4）4256kB ⨯位存储器的字数为256kB ，数据线数为4，因为256218=kB ，所以地址线数为18。
10.3 用ROM 是否可以实现任何组合逻辑函数？为什么？如果某组合逻辑系统有6个输入变量，6个输出变量，用ROM 来实现该系统，需要的存储器容量为多少？ 解 用ROM 可以实现任何组合逻辑函数。
这是因为任何组合逻辑函数都可以写成输入变量的与或形式，从而可用与门和或门组成的两级组合逻辑电路实现，而ROM 中的地址译码器实现了对输入变量的与运算，存储矩阵实现了有关字线变量的或运算，因此，ROM 实际上是由与门和或门构成的两级组合逻辑电路，所以，原则上讲，利用ROM 可以实现任何组合逻辑函数。
有6个输入变量6个输出变量的组合逻辑系统，用ROM 来实现时，需要的存储器容量为664626⨯=⨯位。
10.4 已知ROM 如图10.5所示，试列表说明该ROM 存储的内容，并写出所实现的逻辑函数表达式。
3 2 1 0A 1A 0图10.5 习题10.4的图分析 本题给出了一个4×4位的ROM ，可存储4个4位的二进制代码，并用来实现4个逻辑函数。
地址译码器的特点是：当输入地址码A 1、A 0无论取00、01、10、11这4种组合中的任何一组值时，4条字线W 0、W 1、W 2、W 3中只能有一条是高电平，可根据这一特点来分析ROM 的存储内容。
解 根据地址译码器的输出：010A A W =，011A A W =，012A A W =，013A A W =，当输入地址码0001=A A 时，字线W 0被选中（10=W ，0321===W W W ），在W 0这行上4个交叉点处均有黑点（存1），所以，此时ROM 存储内容（输出数据）为11110123=D D D D 。
同理，可分析出其他输入地址码时的存储内容，如表10.1所示。
表10.1 习题10.4解答用表电子技术学习指导与习题解答 250由表010101013100001012010101010132020101303A A A A A A A A W W W D A A A A A W W D A A A A A A A A W W W D A A A A W W D +=++=++==+=+=+=++=++=+=+=10.5 二极管存储矩阵如图10.6所示，字线低电平有效。
试画出其简化阵列图，并列表说明其存储的内容。
分析 分析存储矩阵的存储内容有两种方法。
一种是依次令各条字线为有效电平，分析有效电平字线上各二极管（三极管或场效应管）的工作情况，从而可得出各条位线的输出数据。
另一种是先写出存储矩阵输出的逻辑表达式，然后根据逻辑表达式分析存储矩阵的存储内容。
解 交叉点处接有二极管的存储单元用黑点表示，没有接二极管的存储单元不用黑点表示，据此可画出如图10.6所示存储矩阵的简化阵列图，如图10.7所示。
W 0W 1W 2W 3D 3 D 2 D 1 D 0D 3 D 2 D1 D 0W 0W 1W 2W 3图10.6 习题10.5的图 图10.7 习题10.5解答用图令字线0W 为有效电平，即00=W ，1321===W W W ，则字线0W 被选中，在该字线上二极管导通，使相应的位线D 2和D 0输出为0，没有二极管的位线D 3和D 1输出为1，故00=W 时存储器的存储内容为10100123=D D D D 。
同理，可分析出其他字线为有效电平时的存储内容，如表10.2所示。
仔细观察位线D 3，该条位线与字线1W 和2W 的交叉点处接有二极管，并且只有当1W 和2W 均为1时D 3才为1，其他情况下D 3均为0，所以，D 3与1W 和2W 之间的关系为与逻辑关系，即213W W D =。
同理，可写出其他各条位线的逻辑表达式分别为：3202W W W D =，311W W D =，200W W D =。
由于4条字线0W 、1W 、2W 和3W 在任一时刻第10章 半导体存储器 251只有一条为有效电平（低电平0），所以，由以上逻辑表达式即可列出如图10.6所示存储矩阵的存储内容，如表10.2所示。
表10.2 习题10.5解答用表对照图10.6和表10.2可知，该存储矩阵中接有二极管的存储单元存入的是0，没有接二极管的存储单元存入的是1，所以输出为低电平有效，实际输出应将其反相，即通过非门再输出，这样才能反映实际存储内容。
10.6 试画出如图10.8所示场效应管存储矩阵的简化阵列图，并列表说明其存储的内容。
解 交叉点处接有场效应管的存储单元用黑点表示，没有接场效应管的存储单元不用黑点表示，据此可画出如图10.8所示存储矩阵的简化阵列图，如图10.9所示。