数字电路半导体存储器原理
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输 入 出 电 路
/ 图7.1.1
I/O
输入/出控制
7.1 概述
2.存储器的性能指标 由于计算机处理的数据量很大，运算速度越来越 快，故对存储器的速度和容量有一定的要求。所以将 存储量和存取速度作为衡量存储器的重要性能指标。 目前动态存储器的容量已达109位/片，一些高速存储 器的存取时间仅10ns左右。 3.半导体存储器的分类 （1）从存取功能上分类 从存取功能上可分为只读存储器（Read－Only Memory，简称ROM）和随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）。
7.1 概述
b.随机存储器RAM（读写存储器） （静态易失性存储器） 随机存储器为在正常工作状态下就可以随时向存 储器里写入数据或从中读出数据。 根据采用的存储单元工作原理不同随机存储器又 可分为静态存储器（Static Random Access Memory， 简称SRAM）和动态存储器（Dynamic Random Access Memory，简称DRAM） SRAM的特点是数据由触发器记忆，只要不断电， 数据就能永久保存 。但SRAM存储单元所用的管子数 量多，功耗大，集成度受到限制，为了克服这些缺点， 则产生了DRAM。它的集成度要比SRAM高得多，缺 点是速度不如SRAM。
7.1 概述
a. ROM （非易失性存储器） ROM的特点是在正常工作状态下只能从中读取数据， 不能快速随时修改或重新写入数据。其电路结构简单， 而且断电后数据也不会丢失。缺点是只能用于存储一 些固定数据的场合。
ROM可分为掩模ROM、可编程ROM（Programmable Read－Only Memory，简称PROM）和可擦除的可编 程ROM（Erasable Programmable Read－Only Memory，简称EPROM）。
FLASH存储器：又称闪存，它结合了ROM和RAM的长
处，不仅具备电子可擦除可编程（EEPROM）的性能，还 不会断电丢失数据同时可以快速读取数据（NVRAM的优 势），U盘和MP3里用的就是这种存储器。
不同的厂商，不同的组织，各自制定了自己的 FLASH存储卡标准，所以就有了现在五花八门的闪存 卡。目前比较流行的闪存卡种类有CF卡、SD卡、 MMC卡、MS记忆棒、xD卡等，为了追求更快的读写 速度和更小的体积，在这些卡的基础上，又衍生出了 mini-SD、RS-MMC、Ultra CF、MS Pro Duo、T-Flash 等等更快速更小的卡种，使得原本复杂的存储卡卡种 变得更加纷乱了。
第七章 半导体存储器
内容提要
本章将系统地介绍各种半导体存储器的工作原理 和使用方法。半导体存储器包括只读存储器（ROM） 和随机存储器（RAM）。在只读存储器中，介绍了 掩模ROM、PROM和快闪存储器等不同类型的ROM 的工作原理和特点；而在随机存储器中，介绍了静态 RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种类型。 此外，介绍了存储器扩展容量的连接方法，重点放在 这里。
*掩模ROM在制造时，生产厂家利用掩模技术把数据 写入存储器中，一旦ROM制成，其存储的数据就固 定不变，无法更改。
7.1 概述
PROM在出厂时存储内容全为1（或者全为0),用户可 根据自己的需要写入，利用通用或专用的编程器，将 某些单元改写为0(或为1)。 EPROM是采用浮栅技术的可编程存储器，其数据不 但可以由用户根据自己的需要写入，而且还能擦除重 写，所以具有较大的使用灵活性。它的数据的写入需 要通用或专用的编程器，其擦除为照射擦除，为一次 全部擦除。电擦除的PROM有 E2PROM和快闪ROM。
7.1 概述
（2）从制造工艺上分类
从制造工艺上存储器可分为双极型和单极型 （CMOS型），由于MOS电路（特别是CMOS电路）， 具有功耗低、集成度高的优点，所以目前大容量的存 储器都是采用MOS工艺制作的。
硬盘:（港台称之为硬碟，英文名：Hard Disc Drive
简称HDD 全名 温彻斯特式硬盘）是电脑主要的存储 媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组 成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都 是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。
来PC机硬盘的趋势.
SATA II:是芯片巨头Intel英特尔与硬盘巨头Seagate希捷
在SATA的基础上发展起来的，其主要特征是外部传输率 从SATA的150MB/s进一步提高到了300MB/s .
SCSI:英文全称为“Small Computer System Interface”
（小型计算机系统接口），是同IDE（ATA）完全不 同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而SCSI 并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于 小型机上的高速数据传输技术。
ATA:全称Advanced Technology Attachment，是用传
统的40-pin 并口数据线连接主板与硬盘的， 外部接口速度最大为133MB/s .
IDE: 英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即
“电子集成驱动器”，俗称PATA并口。
SATA:（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未
RAM使用灵活方便，可以随时从其中任一指定地 址读出（取出）或写入（存入）数据，缺点是具有数 据的易失性，即一旦失电，所存储的数据立即丢失。 例如：PC机系统上的内存，DDR=Double Data Rate双 倍速率同步动态随机存储器。严格的说DDR应该叫 DDR SDRAM，人们习惯称为DDR，其中，SDRAM 是Synchronous Dynamic Random Access Memory的缩 写，即同步动态随机存取存储器。而DDR SDRAM是 Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动 态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基 础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系 。
本章内容
7.Байду номын сангаас 概述
7.2 只读存储器（ROM）
7.3 随机存储器（RAM） 7.4 存储器容量的扩展 7.5 用存储器实现组合逻辑函数
7.1 概述
1. 半导体存储器的定义 半导体存储器就是能存储大量二值信息（或称作 二值数据）的半导体器件。它是属于大规模集成电路， 由于计算机以及一些数字系统中要存储大量的数据， 因此存储器是数字系统中不可缺少的组成部分，其组 成框图如图7.1.1所示。
/ 图7.1.1
I/O
输入/出控制
7.1 概述
2.存储器的性能指标 由于计算机处理的数据量很大，运算速度越来越 快，故对存储器的速度和容量有一定的要求。所以将 存储量和存取速度作为衡量存储器的重要性能指标。 目前动态存储器的容量已达109位/片，一些高速存储 器的存取时间仅10ns左右。 3.半导体存储器的分类 （1）从存取功能上分类 从存取功能上可分为只读存储器（Read－Only Memory，简称ROM）和随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）。
7.1 概述
b.随机存储器RAM（读写存储器） （静态易失性存储器） 随机存储器为在正常工作状态下就可以随时向存 储器里写入数据或从中读出数据。 根据采用的存储单元工作原理不同随机存储器又 可分为静态存储器（Static Random Access Memory， 简称SRAM）和动态存储器（Dynamic Random Access Memory，简称DRAM） SRAM的特点是数据由触发器记忆，只要不断电， 数据就能永久保存 。但SRAM存储单元所用的管子数 量多，功耗大，集成度受到限制，为了克服这些缺点， 则产生了DRAM。它的集成度要比SRAM高得多，缺 点是速度不如SRAM。
7.1 概述
a. ROM （非易失性存储器） ROM的特点是在正常工作状态下只能从中读取数据， 不能快速随时修改或重新写入数据。其电路结构简单， 而且断电后数据也不会丢失。缺点是只能用于存储一 些固定数据的场合。
ROM可分为掩模ROM、可编程ROM（Programmable Read－Only Memory，简称PROM）和可擦除的可编 程ROM（Erasable Programmable Read－Only Memory，简称EPROM）。
FLASH存储器：又称闪存，它结合了ROM和RAM的长
处，不仅具备电子可擦除可编程（EEPROM）的性能，还 不会断电丢失数据同时可以快速读取数据（NVRAM的优 势），U盘和MP3里用的就是这种存储器。
不同的厂商，不同的组织，各自制定了自己的 FLASH存储卡标准，所以就有了现在五花八门的闪存 卡。目前比较流行的闪存卡种类有CF卡、SD卡、 MMC卡、MS记忆棒、xD卡等，为了追求更快的读写 速度和更小的体积，在这些卡的基础上，又衍生出了 mini-SD、RS-MMC、Ultra CF、MS Pro Duo、T-Flash 等等更快速更小的卡种，使得原本复杂的存储卡卡种 变得更加纷乱了。
第七章 半导体存储器
内容提要
本章将系统地介绍各种半导体存储器的工作原理 和使用方法。半导体存储器包括只读存储器（ROM） 和随机存储器（RAM）。在只读存储器中，介绍了 掩模ROM、PROM和快闪存储器等不同类型的ROM 的工作原理和特点；而在随机存储器中，介绍了静态 RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种类型。 此外，介绍了存储器扩展容量的连接方法，重点放在 这里。
*掩模ROM在制造时，生产厂家利用掩模技术把数据 写入存储器中，一旦ROM制成，其存储的数据就固 定不变，无法更改。
7.1 概述
PROM在出厂时存储内容全为1（或者全为0),用户可 根据自己的需要写入，利用通用或专用的编程器，将 某些单元改写为0(或为1)。 EPROM是采用浮栅技术的可编程存储器，其数据不 但可以由用户根据自己的需要写入，而且还能擦除重 写，所以具有较大的使用灵活性。它的数据的写入需 要通用或专用的编程器，其擦除为照射擦除，为一次 全部擦除。电擦除的PROM有 E2PROM和快闪ROM。
7.1 概述
（2）从制造工艺上分类
从制造工艺上存储器可分为双极型和单极型 （CMOS型），由于MOS电路（特别是CMOS电路）， 具有功耗低、集成度高的优点，所以目前大容量的存 储器都是采用MOS工艺制作的。
硬盘:（港台称之为硬碟，英文名：Hard Disc Drive
简称HDD 全名 温彻斯特式硬盘）是电脑主要的存储 媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组 成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都 是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。
来PC机硬盘的趋势.
SATA II:是芯片巨头Intel英特尔与硬盘巨头Seagate希捷
在SATA的基础上发展起来的，其主要特征是外部传输率 从SATA的150MB/s进一步提高到了300MB/s .
SCSI:英文全称为“Small Computer System Interface”
（小型计算机系统接口），是同IDE（ATA）完全不 同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而SCSI 并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于 小型机上的高速数据传输技术。
ATA:全称Advanced Technology Attachment，是用传
统的40-pin 并口数据线连接主板与硬盘的， 外部接口速度最大为133MB/s .
IDE: 英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即
“电子集成驱动器”，俗称PATA并口。
SATA:（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未
RAM使用灵活方便，可以随时从其中任一指定地 址读出（取出）或写入（存入）数据，缺点是具有数 据的易失性，即一旦失电，所存储的数据立即丢失。 例如：PC机系统上的内存，DDR=Double Data Rate双 倍速率同步动态随机存储器。严格的说DDR应该叫 DDR SDRAM，人们习惯称为DDR，其中，SDRAM 是Synchronous Dynamic Random Access Memory的缩 写，即同步动态随机存取存储器。而DDR SDRAM是 Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动 态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基 础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系 。
本章内容
7.Байду номын сангаас 概述
7.2 只读存储器（ROM）
7.3 随机存储器（RAM） 7.4 存储器容量的扩展 7.5 用存储器实现组合逻辑函数
7.1 概述
1. 半导体存储器的定义 半导体存储器就是能存储大量二值信息（或称作 二值数据）的半导体器件。它是属于大规模集成电路， 由于计算机以及一些数字系统中要存储大量的数据， 因此存储器是数字系统中不可缺少的组成部分，其组 成框图如图7.1.1所示。