数字电路 第九章 半导体存储器

工作原理: 工作原理
1. 信息的基本存储单元:由增强型 信息的基本存储单元: NMOS管T1和 T2,T3和T4 构成一个 管 触发器. 基本 R-S触发器. 触发器 2. T5和T6是门控管,由字线 i控制 是门控管,由字线W 其导通或截止: 则导通, 其导通或截止: Wi=1则导通, 则导通 否则截止. 否则截止.
通过用1024×4 ( 4片2114 ) 构成 × 构成4096×4 通过用 片 × 为例,介绍解决这类问题的办法. 为例,介绍解决这类问题的办法.
思路: 思路:
(1) 访问4096个单元,必然有 12 根地址线; 访问 个单元, 根地址线; 个单元 (2) 访问 RAM2114,只需 10 根地址线,尚 根地址线, , 余 2根地址线 ; 根地址线 (3) 设法用剩余的 2根地址线去控制 个2114 设法用剩余的 根地址线去控制 根地址线去控制4个 的片选端 .
SIMOS -- Stacked gate Injuntion Metal Oxide Semiconductor
Vcc
字线
位线
注入了 电子的
0010
9.2.2 ROM的应用举例 的应用举例
用于存储固定的专用程序. 例1. 用于存储固定的专用程序. 利用ROM可实现查表或码制变换等功能. 可实现查表或码制变换等功能. 例2. 利用 可实现查表或码制变换等功能 查表功能 --例:查某个角度的三角函数 --例 "造表" 地址码 造表" 地址码——变量值(角度) 造表 变量值(角度) 变量值 相应ROM中的内容 中的内容——函数值 相应 中的内容 函数值 角度)→ "查表" 输入地址 角度 →输出函数值 查表" 输入地址(角度 查表 码制变换:地址 码制变换:地址——欲变换的编码 欲变换的编码 相应ROM中的内容 中的内容——目的编码 相应 中的内容 目的编码
CS R/W A0
. . .
A9
A9...A0 R/W CS 2114 (1) D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4
A9.. .A0 R/W CS 2114 (2) D3 D2 D1 D0 D3 D2 D1 D0
两片2114) 1024 × 4 构成 1024 × 8 用(两片 两片
二, 增加 RAM( 如2114 )的字数 的字数
按存取方式半导体存储器可分为: 按存取方式半导体存储器可分为
1. 只读存储器 Read Only Memory
信息可长期保存,断电也不丢失 信息可长期保存 断电也不丢失 1) ROM 2) PROM------programmable 3) EPROM (Erasable) UVEPROM (Ultra violet) E2PROM (Electrically)
D
3
D
2
D
1
D
0
K: 输 出控 制端
A1
译 码
A1A0 A1A0 A1A0 A1A0
A0
字线 位 线 熔 断 丝
器
-VCC
若将熔丝烧断, 若将熔丝烧断,该单元则变成 "0".显然,一旦烧断后不能再恢复. .显然,一旦烧断后不能再恢复.
EPROM: 一种可以改写多次的 ROM.它所存 : . 储的信息可以用紫外线或 X 射线照射檫去 ),然后又可以重新编制信息 然后又可以重新编制信息. (Erasable ),然后又可以重新编制信息.
D/A
0 2 4 8 12 9 6 3
0
t
CP 计数脉冲
计 数 器
3 ROM
4 D/A
uo
送示波器
uo
A2 A1 A0
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
D3 D2 D1 D0
0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1
2.随机存取存储器 Random Access Memory 随机存取存储器 1) SRAM 静态 随机存取存储 器 RAM (static) 2) DRAM 动态随机存储存取器 (Dynamic) 任何时刻对任何单元都能直接写入或读出 二进制信息,断电后信息就丢失 断电后信息就丢失. 二进制信息 断电后信息就丢失.
A0
-VCC
位线
A1 0 0 1 1
A0 0 1 0 1
管的ROM 矩阵: 矩阵: 下图是使用 MOS 管的
+VCC
有 MOS 管 的单元存储 "0"; ;
W3
无 MOS 管 的单元存储 "1". .
W2
W1
W0 D3 D2 D1 D0
ROM的类型 的类型: 的类型
固定 ROM:在前面介绍的两种存储器中,其存 :在前面介绍的两种存储器中, 储单元中的内容在出厂时已被完全固定下 使用时不能变动. 来,使用时不能变动. PROM:有一种可编程序的 ROM ,在出厂时 : 全部存储 "1",用户可根据需要将某些单 , 元改写为 "0",然而只能改写一次 . 然而只能改写一次
存储容量是 ROM 的主要技术指 标之一,它一般用[ 存储字数: 标之一,它一般用[ 存储字数:2N ] . [ 输出位数:M ] 来表示 其中 为存 输出位数: 来表示( 其中N为存 储器的地址线数 ).例如:128(字) . .例如: 字 8(位),1024(字) . 8(位)等等. 等等. 位, 字 位 等等
D/A
0 2 4 8 12 9 6 3 0
t
百度文库
随机存取存储器( §9.3 随机存取存储器 RAM )
读写存储器又称随机存储器 读写存储器又称随机存储器—— 随机存储器 Random Access Memory. .
读写存储器的特点是:在工作过程中, 读写存储器的特点是:在工作过程中,既可
从存储器的任意单元读出信息,又可以把 从存储器的任意单元读出信息, 外界信息写入任意单元, 外界信息写入任意单元,因此它被称为随 机存储器, 机存储器,简称 RAM .
第九章 半导体存储器
§9.1 概述 §9.2 只读存储器( ROM ) §9.3 随机存取存储器( RAM )
§9.1 概述
半导体存储器是由半导体器件 半导体存储器是由半导体器件 构成的大规模集成电路,专门用 构成的大规模集成电路 专门用 来存放二进制信息的,是任何数 来存放二进制信息的 是任何数 字电路不可缺少的一部分. 字电路不可缺少的一部分
但需要配置灵敏恢复/读出放大器 但需要配置灵敏恢复 读出放大器
9.3.3 存储器的整体结构
D1 D1 D0 D0
地
A1
W3 W2 W1 W0
址 译
A0
码 器
存 储 矩 阵
CS
读写 及 输入/输出控制 输入 输出控制
I / O1 I / O0
R/W
工作原理: 工作原理
行选线
VCC T4 T2
T3
T1
按所用半导体器件的不同,半导体存 按所用半导体器件的不同 半导体存 储器分为: 储器分为 1.双极型 双极型-----工作速度快 在微机中作高 工作速度快,在微机中作高 双极型 工作速度快 速 缓存 2.MOS型-----功耗小 因而集成度高 用 型 功耗小,因而集成度高 功耗小 因而集成度高.用 于大容量存储,如微机中的内存条 于大容量存储 如微机中的内存条
3. 顺序存取存储器 Sequential Access Memory FIFO First in First out SAM FILO First in Last out 顺序存取存储器的特点是先入先出 或先入后出
只读存储器( §9.2 只读存储器 ROM )
Read Only Memory . . . 只读存储器在工作时其存储内容是固定 不变的,因此,只能读出,不能随时写入, 不变的,因此,只能读出,不能随时写入, 所以称为只读存储器. 所以称为只读存储器.
输出 电路
A0
器
位线
-VCC
存储 矩阵
字线
D3
D2
D1
D0
A1
A1A0 译 AA 1 0 码 A1A0 器 A1A0
输入任意一 个地址码, 个地址码,译码 K: 输出 器就可使与之对 控制端 应的某条字线为 高电平, 高电平,进而从 位线上读出四位 输出数字量. 输出数字量. 地 址 内 容
D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0
9.3.1 SRAM的基本存储单元 的基本存储单元
Wi字线 D T5 T3 T1 T4 VCC T2 D T6
D
D
Q
数 据 线
Q
数 据 线 R/W
Wi
符号
1 O/I
2
3
工作原理: 工作原理
Wi 字线 D T5 T3 T1 T4 VCC T2 D T6
Q
数 据 线
Q
数 据 线 R/W
1 O/I
2
3
A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2 CS GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9
18 17 16 15 14 13 12 11 10
VCC A7 A8 A9 D0 D1 D2 D3 R/W
RAM 2114 管脚图
RAM 6116 管脚图
一,扩大 RAM( 如2114 )的位数 的位数
要达到这个目的方法很简单, 要达到这个目的方法很简单,只要把各片 地址线对应连接在一起 在一起, 数据线并行使用即 地址线对应连接在一起,而数据线并行使用即 示范接线如下图: 可,示范接线如下图:
Wi字线 D T5 T3 T4
VCC T2
3. 门控管 5和T6导通时可 门控管T 以进行" 以进行"读"或"写" 的操作. 的操作.
D T6 T1
Q
数 据 线
Q
数 据 线 R/W 3
如果数据线先被 加上外来电压, 加上外来电压, 则执行" 则执行"写"操 作; 反之,则执行 反之, "读"操作. 操作.
1 O/I
2
4. R / W的控制作用 的控制作用
Wi字线 D T5 T3 T1 T4 VCC T2 D T6
Q
数 据 线
Q
数 据 线
R/W = 0时,三态 时 接通, 门1,3接通,而 , 接通 处于高阻, 门2处于高阻,使 处于高阻 I/O 信号得以经过 门1,3送到数据 , 送到数据 线上,以便写入; 线上,以便写入;
D
列选线
D
A4 A9 64×64存储矩阵 × 存储矩阵
D3 D2 D1 D0
I/O 电路
D3 D2 D1 D0
列地址译码
A0 A1 A2 A3
9.3.4 RAM组件及其连接 组件及其连接
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 VCC A8 A9 WR RD A10 CS D7 D6 D5 D4 D3
1 I/O
2
R/W =1 时, R / W 门1,3处于高阻 , 处于高阻 状态, 接通, 状态,门2接通, 接通 3 将数据线上电位 送到I/O, 送到 ,以便读 出.
9.3.2 单管动态存储单元 单管动态存储单元(DRAM) 字线 位 线 CB
CS 破坏性读出
是目前所有大容量DRAM首选存储单元 结构简单 首选存储单元,结构简单 是目前所有大容量 首选存储单元
EPROM的结构及工作原理可见《数字电子技术》 P301(阎石主编)
S
G1 G2
D SIO2层
N+ P 符号
N+
SIMOS ---迭栅注入 迭栅注入MOS管 迭栅注入 管 G1控制极 G2浮栅极
极间加以较高电压( 当S,D极间加以较高电压(约+20~+25V)时, , 极间加以较高电压 时 将发生雪崩击穿,如果同时在控制极加上高 将发生雪崩击穿 如果同时在控制极加上高 幅度约+25V,宽度约 宽度约50ms),一些速度 压脉冲 (幅度约 幅度约 宽度约 一些速度 较高的电子就能穿过SIO2层到达浮置栅极 行 层到达浮置栅极,行 较高的电子就能穿过 成注入电荷.注入了电荷的 成注入电荷.注入了电荷的SIMOS管相当于 管相当于 写入了1,没注入电荷的相当于存入了 . 写入了 ,没注入电荷的相当于存入了0.
在波形发生器中的应用. 例3. ROM 在波形发生器中的应用.
CP 计数脉冲
计 数 器
3 ROM
4 D/A 送示波器
uo
A2 A1 A0
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
D3 D2 D1 D0
0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1
7.2.1 ROM的基本结构及工作原理 的基本结构及工作原理
ROM主要组成部分: 主要组成部分: 主要组成部分
1. 地址译码器 2. 存储矩阵 3. 输出电路. 输出电路.
简单的二极管ROM电路 电路 简单的二极管
D3 D2 D1 D0 K: 输出 控制端
A1
译 码
A1A0 A1A0 A1A0 A1A0