存储器的特点和应用场合,了解存储器的主要性能指标对存.

行选择线
01
导截 通止
Q T1
+UD
D
截导
止通
T3 Q
T5
T2 T4
T6
图中T1和T2、T3和T4 分别构成两个反相器。
两个反相器交叉耦合又
构成了基本触发器，作
为储存信号的单元，当 Q＝１时为“1”态，Q ＝0时为“0”态。T5和T6 是门控管，其导通和截 止均受行选择线控制。
1位1线 存保储持数原据态输不出变 0位0线
通常ROM中的程序和数据是事先存入的，在工作过程中 不能改变，这种事先存入的信息不会因下电而丢失，因此 ROM常用来存放计算机监控程序、基本输入输出程序等系 统程序和数据。RAM中的信息则下电就会消失，所以主要 用来存放应用程度和数据。
对存储器的读写或取出都是随机的，通常要按顺序随机 存取。按顺序随机存取有两种方式：①先进先出；②后进 先出。
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输出控制
行
地
n位
址
地址码
译
码
器
片选控制：
读
2n
m
存储矩阵
写 控
制
器
读/写控制 列地址译码器
RAM
电 m位 路 数据 结
构 片选控制 框
图
由于集成度的限制，通常要把许多片RAM组装在一起构成一台 计算机的存储器。当CPU访问存储器时，存储器中只允许一片RAM 中的一个地址与CPU交换信息，其它片RAM不能与CPU发生联系， 所谓片选就是实现这种控制。通常一片RAM有1根或几根片选线，
存储器按功能的不同可分为静态和动态两类，按所用元 件的类型又可分为双极型和单极型两种。双极型存储单元 速度高，单极型存储单元功耗低、容量大。在要求存取速 度快的场合常用双极型RAM电路，对速度要求不高场合 下，常用单极型存储器。我们主要以单极型存储器为例介 绍RAM的工作原理。
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(1) 静态RAM存储单元
A0~A9
A10
CS
1
CS
片1
片2
I/O 1~4
利用地址码的最高位A10控制RAM器件的片选CS端，以决 定哪一片RAM工作。地址码的低A0~A9并联接到两片RAM的 地址输入端。两片RAM的数据输入/输出端（I/O1~4）按位对 应地并联使用。
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RAM的字位同时扩展Baidu Nhomakorabea
字位同时扩展连接较复杂，如下图示：
B0 B0
转换为Gray 码的电路。 B1
PLA的特点：与阵列和或 阵列都可以编程。
时，可以很方便地随机地对各个 存储单元进行读/写操作，但发 生掉电时数据易丢失。
存储器的容量是由地址码的位数n和
要求不高的场合。
字长的位数m共同决定的。
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11.2 可编程逻辑器件
可编程逻辑器件属于只读存储器ROM，其方框图与RAM 相似。ROM将RAM的读写电路改为输出电路；ROM的存储 单元由一些二极管、MOS管及熔丝构成，结构比较简单。
为了存入和取出的方便，必须给每个字单元以确定的标号，这
个标号称为地址，不同的字单元具有不同的地址。存储器的容
量由地址码的位数m决定，当地址码的位数为n，字长的位数 为m时，存储器内含2n×m个存储单元。
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2. RAM的存储单元电路
存储单元是RAM的核心部分， RAM字中所含的位数是 由具体的RAM器件决定的，可以是4位、8位、16位和32 位等。每个字是按地址存取的。一般操作顺序是：先按地 址选中要进行读或写操作的字，再对找到的字进行读或写 操作。打一比方：存储器好比一座宿舍楼，地址对应着房 间号，字对应着房间内住的人，位对应床位。
和漏极之间导通，当字线选中某一存储单元时，该单元位线即为
低电平；若浮置栅中无电荷(未写入)，浮置栅PMOS管截止，位
线为高电平。当用户需要改写存储单元中的内容时，要用紫外线
或X射线照射擦除，使浮置栅上注入的电荷
+UDD
形成光电流泄漏掉，EPROM可恢复原来未
写入时的状态，因此又可重新写入新信息。
字线 位 线
于什么场合？
在工作过程中，既可方便地读出
按功能不同可分为静
所存信息，又能随时写入新的数
态和动态两类，按所
据的存储器称为随机存储器，随
用元件可分为双极型
机存储器。其特点是在系统工作
和单极型双极型存储 器适用于存取速度要 求高的场合，单极型 的存储器适用于容量 大、低功耗，对速度
存储器的容量由 什么来决定？
识别的二进制数，送给地址译码器译码后，由相应输出线 给出信号，控制被选中的寄存器与存储器的I/O端子，使其 进行读/写操作。
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n位 地址码
行
读
地 址 译
2n
存储矩阵
m
写 控 制
码
器
器
读/写控制
列地址译码器
输出控制
RAM
电 m位 路 数据 结
构 片选控制 框
图
读写控制器：
读/写控制线可对RAM的读出和写入进行控制。如R/W＝0 时，执行写操作，R/W＝1时，执行读操作；由地址输入端输 入的n 位地址码经地址译码器译码后选中一组(信息长度m 位) 存储单元，m位的二进制代码经I/O 接口被写入或被读出。
当行选择线为高电平时，T5T6导通，触发器输出端与位线接通 当行选择线为低电平时，T5T6截止，存储单元和位线断开。
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字选线
10 导截通止
T
C
(2) 动态RAM存储单元
一个MOS管和一个电容即可组成
一个最简单的动态存储单元电路。
隔 离
当存储单元未被选中时：
C0
当存储单元被选中时： 写入时，送到数据线上的二进制信
读/写操数作据线 号经T存入C中；读出时，C的电平经
动态RAM存储单元
数据线读出，读出的数据经放大后， 再送到输出端。
由于C和数据线的分布电容C0相并，因此C要损失部分电 荷。为保持原有信息不变，使放大后的数据同时回送到数据线
上，对C应进行重写，称为刷新。对长时间无读/写操作的存储 单元，C会缓慢放电，所以存储器必须定时对所有存储单元进
浮置栅
MOS管
EPROM存储单元
利用光照抹掉写入内容需要大约30min 左右较长时间。为了缩短抹去时间，人
们研制出了电擦除方式。电擦除的速度 一般为ms数量级，其擦除的过程就是改 写的过程，改写是以字为单位进行的。 电擦除的E2PROM既可以在掉电时不丢 失数据，又可以随时改写写入的数据， 重复擦除和改写的次数可达1万次以上。
左图是浮置栅型PMOS管的结构原
理图，浮置栅被包围在绝缘的二氧化
硅之中。写入时，在漏极和衬底之间
P+
P+
加足够高的反向脉冲电压把PN结击穿 ，雪崩击穿产生的高能电子穿透二氧
化硅绝缘层进入浮置栅中。脉冲电压
N型衬底
消失后，浮置栅中的电子无放电回路
而被保留下来。
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浮置栅PMOS写入数据后，带电荷的浮置栅使PMOS管的源极
固定连接
或阵列
法有较大的区别。
& F1
≥1 F2
与门
或门
阵列 乘积项 阵列 和项
PLD主体示意图
逻辑连接
ABCD
与阵列
F1=ABD
ABCD
F2=A+C
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(1)可编程逻辑阵列PLA
可编程逻辑阵列PLA在存储器中的主要应用是构成组合逻辑
电路，下面我们举例进行说明。
用PLA实现 4 位二进制数
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第一篇
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学习目的与要求
了解存储器的分类及各类存储器的特 点和应用场合，了解存储器的主要性能 指标对存储器性能的影响；掌握半导体 存储器的逻辑功能和使用方法，理解半 导体存储器的电路结构和工作原理；熟 悉可编程逻辑器件的类型、工作原理及 编程方式。
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存储器的分类和用途
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行
地
n位
址
地址码
译
码
器
存储矩阵：
读
2n
m
存储矩阵
写 控
制
器
读/写控制 列地址译码器
输出控制
RAM
电 m位 路 数据 结
构 片选控制 框
图
存储矩阵是存储器的主体，含有大量的基本存储单元。通
常数据和指令是用一定位数的二进制数来表示的，这个二进制
数称为字，字的位数称为字长。存储器以字为单位进行存储，
存储器是一种具有记忆功能的接收、保存和取出信息 的设备，是计算机的重要组成部分，是CPU最重要的系 统资源之一。
存储器按在微机中的位置可分为主存储器(内存)、辅 助存储器(外存)和缓冲存储器(缓存)三大类。内存一般 由半导体存储器构成，通常装在计算机主板上，存取速 度快，但容量有限；外存是为了弥补内存容量的不足而 配置的，如硬盘、软盘等，外存容量大、成本低，所存 信息既可修改也可长期保存，但存取速度慢；缓存位于 内存与CPU之间，其存取速度非常快但存储容量更小， 一般用来解决存取速度与存储容量之间的矛盾，可提高 整个系统的运行速度 。
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行
地
n位
址
地址码
译
码
器
I/O控制器：
读
2n
m
存储矩阵
写 控
制
器
读/写控制 列地址译码器
输出控制
RAM
电 m位 路 数据 结
构 片选控制 框
图
为了节省器件引脚的数目，数据的输入和输出共用相同
的I/O引脚。读出时它们是输出端，写入时它们又是输入端 ，即一线二用，由读/写控制线控制。I/O端子数决定于一 个地址中寄存器的位数。通常RAM中寄存器有五种输入信 号和一种输出信号：地址输入信号、读/写控制输入信号、 OE输出控制信号、 CS片选控制输入信号、数据输入信号 和数据输出信号。
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1. RAM的功能与结构
n位 地址码
行
读
地 址 译
2n
存储矩阵
m
写 控 制
码
器
器
读/写控制
列地址译码器
地址译码器：
输出控制
R电AM m位 路 数据 结
构 片选控制 框
图
RAM中的每个寄存器都有一个编号，称为地址。每次 读/写信息时，只能和某一个指定地址的寄存器之间进行取 出或是存入，此过程称为访问存储器。访问地址的是机器
•••••• •••••• ••••••
片16
I /O 16
如果一片RAM中的字数已经够用，而每个字的位数不够用 时，可采用位扩展连接方式解决。其数据位的扩展方法是：将 各个RAM的地址码并联片选端并联即可。
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RAM的字扩展
下图所示为RAM字扩展的典型实例：利用两片1024字
×4位的RAM器件构成2048字×4位的RAM。
当某一片的片选线为有效电平时，则该片被选中，地址译码器的输
出信号控制该片某个地址与CPU接通；片选线为无效电平时，与 CPU之间呈断开状态。例如片选信号CS＝“1”时，RAM禁止读写， 处于保持状态，I/O口的三态门处于高阻抗状态；CS＝“0”时， RAM可在读/写控制输入R/W的作用下作读出或写入操作。
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3、可编程逻辑器件
可编程逻辑器件按编程方式可分为掩膜编程和现场编程。掩
膜编程是由生产厂家采用掩模工艺专门为用户制作；现场编程 则是由用户在工作现场进行编程，以实现所需要的逻辑功能。
任意一个逻辑函数都可以写成与—或表达形式，所以可编程
逻辑器件的基本结构是一个与阵列和一个或阵列。
PLD有较大的与或阵列， 其逻辑图的画法也与传统的画
存储器主要性能指标是存储容量、存储速度和可靠 性。
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11.1 随机存取存储器RAM
计算机的内存储器由ROM和RAM两部分组成。其中只 能读不能写的存储器，称为只读存储器ROM；即能读又 能写的存储器，叫做可读写存储器RAM。 由于历史上的 原因，可读写存储器也被人们称为随机存取存储器。
IIII////00002103
A0
A9
R/W A10
74LS138
Y0
译码器
A11
A12
Y7
16片1024×4位的 RAM和3线－8线译码器74LS138相接可 扩展三个地址输入端，构成一个8K×4位的RAM。
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什么是随机存储器？
RAM有几种类型的 存储单元？各适用
随机存储器有何特 点？
1. 只读存储器ROM的基本概念
只读存储器在工作时只能进行读出操作，结构原理如下：
地n
址 码
地
输
址 2n 存储单 m 出
译
元矩阵
电
码 “字”
“位” 路
m
数据
I/O
只读存储器ROM的特点是：存储单元简单，集成度 高，且掉电时数据不会丢失。
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2、可编程逻辑器件的存储单元
只读存储器ROM存入数据的过程称为“编程”。根据编程方
行刷新，这是动态存储器的特点。
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3. RAM的容量扩展
RAM的容量由地址码的位数n和字的位数m共同决定。因此 常用的容量扩展法有位扩展、字扩展和字位扩展三种形式。
地址码 A0~A9 CS
16片1024字×1 位的RAM构成 1024字×16位 的RAM。
片1
I /O 1
片2
I /O 2
式的不同，可分为内容固定的ROM，一次性编程的PROM、可多
次编程的EPROM和电改写的E2PROM。早期制造的PROM可编程
逻辑器件的存储单元利用其内部熔丝是否被烧断来写入数据的，
因此只能写入一次，使其应用受到很大限制。目前使用的PROM
可多次写入，其存储单元是在MOS管中置入浮置栅的方法实现的
。 S 浮置栅 D