第八章 存储器

16×8位 16× PROM的结 PROM的结 构原理图 由存储矩阵、 地址译码器和 输出电路组成。
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2. EPROM （1）EPROM的概念 EPROM即光擦可编程只读存储器（Erasable Read Only Memory ）, EPROM的存储内容不仅可以 根据需要来写入，而且当需要更新存储内容时还可 以将原存储内容抹去，再写入新的内容。这一特性， 取决于EPROM的内部结构。即它的存储元件是一 种特殊的FAMOS管，（浮栅雪崩注入MOS管）其 栅极是浮空的多晶硅。
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二、存储器的分类 从信息的存取情况来分，可分为：
随机存取存储器（RAM） Random Access Memory 存储器（Memory） 只读存储器（ROM） Read Only Memory
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1.随机存取存储器（RAM） 随机存取存储器（ 随机存取存储器 ） 在操作过程中能任意“读取”某个单元信息， 在操作过程中能任意“读取”某个单元信息， 或在某个单元“写入”需存储的信息，常称为“读 或在某个单元“写入”需存储的信息，常称为“ 写存储器”。 写存储器 2.只读存储器（ROM） 只读存储器（ 只读存储器 ） 在正常工作时，它存储的数据固定不变， 在正常工作时，它存储的数据固定不变，存储器 的数据只能读出，不能写入。 的数据只能读出，不能写入。要在存储器中存入数 须具备特定的条件。 据，须具备特定的条件。
第八章 存储器
【本章讲授主要内容】 1.存储器的概念 2.只读存储器（ROM） 3.可编程序逻辑阵列（PLA） 4.随机存取存储器（RAM） 【本章重点难点】 1.重点：RAM存储器的工作原理、扩展， ROM的工作原理以及存储器的应用。 2.难点：存储器的应用
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第一节 存储器的概念 一、存储器的定义 存储器（Memory ）：是数字系统中记忆大量 信息的部件。 存储器的功能：是存放不同程序的操作指令及 各种需要计算、处理的数据，所以它相当于系统存 储信息的仓库。 典型的存储器：由数以千万计的有记忆功能的 存储单元组成，每个存储单元可存放一位二进制数 码和信息。 随着大规模集成电路制作技术的发展，半导体 存储器因其集成度高、体积小、速度快，目前广泛 应用于各种数字系统中。
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4.用三极管构成的4×4ROM电路
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5.
4×4ROM简化图
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在简化形式的ROM图中，不再画出电源、电阻、 二极管（或三极管），只在与或阵列的交叉线处加 黑点表示有存储元件（在真值表中为1）。 不加黑点表示无存储元件（在真值表中表示为 0）。这种简化图又称作“ROM阵列逻辑图”，它 “ 阵列逻辑图” 阵列逻辑图 与ROM电路真值表具有一一对应关系。 如由4×4ROM阵列图有：
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三、计算机中信息的表示方法 1.信息单位 信息单位 计算机系统中，对信息表示的
单位有位、字节、字、字长等，它们是用来表示信 息的量的大小以及信息存储传输方式的基本概念。 （1）位 ） 计算机系统中，一个二进制的取值单位称为 二进制位，简称“位”，用b表示（bit的缩写），是 表示信息的最小单位。
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存储器的容量＝字数×位数 或门阵列来实现。
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ROM的容量由
2. 4×4ROM的电路结构和简化框图
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3. 4×4ROM电路的工作原理 （1）当使能控制S＝1时，A0、A1在“00～11” 中取值，W0～W3中必有一根被选中为“1”。此时， 若位线与该字线交叉点上跨接有二极管，则该二极 管导通，使相应的位线输出为“1”；若位线与字线 交叉点无二极管，则相应的位线输出为“0”。 0” 如，当A1＝1、A0＝0时，字线W2＝1，D2、 D1与W2交叉点上跨接有二极管，D2＝D1＝1，D3、 D0与W2交叉点上无二极管，D3＝D0＝0，输出的字 单元内容D3D2D1D0＝0110。
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（2）字节 ） 通常将8个二进制位称为一个字节，即连续8个 比特，就是一个字节。简称B（Byte的缩写），是 表示的基本单元。在微型计算机中，往往以字节 为单位来表示文件或数据的长度以及存储器容量 的大小。除此之外，还可用K，M，G或T为单位。 例如，一台电脑的内存是128兆字节，就是说这台 电脑有128个百万字节的内存。
内存储器是数据和代码的临时存放设备，存放 输入／输出数据以及CPU进行计算、处理的数据。
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内存储器可分为RAM（Random Access Memory ，随 机存储器）和ROM（Read Only Memory ，只读存储 器）。目前，内存储器一般为半导体存储器。 （1）随机存储器 ）随机存储器RAM RAM的特点是可读可写，但关机后存储的信 息将自动消失。RAM又分为动态存储器DRAM （Dynamic Random Access Memory ）和静态存储器 SRAM（Static Random Access Memory ）。
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1KB＝ 1KB＝210B＝1024B 1MB＝ 1MB＝1024KB 1GB＝ 1GB＝1024MB 1TB＝ 1TB＝1024MB
如IBM－PC各微型机的基本内存空间是640KB。 常用的3.5HD软盘容量是1.44MB，硬盘容量有 1GB、4GB、6GB、10GB、20GB、30GB、40GB、 80GB等。
由此可见，每一位Di均为输入A1、A0的逻辑函数， 说明ROM确实可用作组合逻辑函数发生器。
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三、PROM和EPROM PROM和 1.PROM PROM为可编程只读存储器（Programmable Read Only Memory ），可由使用者根据编程要求， 将应该存储信息一次写入PROM中，写好后就不可 更改。所以它只能写入一次。 PROM电路的特点是在与或阵列的各个交叉点 上均有熔丝和存储元件串接的电路，如图所示：
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［解］（1）逻辑函数Y1、Y2由EPROM矩阵实现。 根据EPROM的结构特点，与阵列为固定结构，或 阵列为可编程结构。因此输入和输出间的逻辑关 系可直接写成与—或表达式，输入变量是A、B、 C，直接加在EPROM地址端，输出变量Y1、Y2由 EPROM数据输出端输出。
Y1 = A B C + AB C + AB C + ABC Y2 = A BC + AB C + ABC
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◆动态存储器DRAM 动态存储器 DRAM主要用于主存储器（俗称内存条）的制造。 ◆静态存储器SRAM 静态存储器 SRAM主要用于高速缓存，其存取速度比 DRAM分快得多。
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（2）只读存储器ROM ROM中通常用来存放一些不能改写而用于管理 机器本身的监控程序和其它基本的服务程序。它存 储的信息一般由厂商在制造时写入的。如主板上用 以存储基本输入输出系统——BIOS的ROM。 ——BIOS ROM （BIOS是电脑基本输入输出系统），在开机时， CPU首先执行ROM BIOS中的指令来搜索磁盘上的 操作系统文件。早期的ROM不能改写，随着科学技 术的发展，ROM中的数据已经可以更新。
【例1】用ROM电路构成一个码制转换器，将 四位二进制码制转换成四位Gray码（循环码）。
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［解］（1）四位二进制码转换为格雷码的真值表 将四位二进制码B3B2B1B0作为ROM码制转换器的 四位地址输入，四位Gray 码G3G2G1G0作为ROM的 字输出。其转换真值表为：
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（2）由真值表写出最小项表达式 G3＝∑（8、9、10、11、12、13、14、15） G2＝∑（4、5、6、7、8、9、10、11） G1＝∑（2、3、4、5、10、11、12、13） G0＝∑（1、2、5、6、9、10、13、14） （3）根据最小项表达式，画出4位二进制码—格 雷码转换器的ROM阵列结构示意图
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PROM 与门阵列是固定 或门阵列可编程。 的，或门阵列可编程。
当用户要在某处存“0”信号，可按地址供给数十毫 安的脉电流，将该处熔丝烧断，使串接的存储单元 不再起作用，在则未熔断的地方，则表示存“1”的 信息。这种ROM可实现一次编程要求，若编写结束， 存储器中存储信息就已固化，不可能改编入别的信 息。 JHR
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1.只读存储器（ROM）的结构 ROM的一般结构，它由地址译码器、存储矩阵 和读出电路三部分组成。图中n位地址（A0～An－1） 经译码器译出后使2n字线 （W0～ W2 −1 ）中的一条有效，从而在存储矩阵2n 个存储单元中选中其中之一。通过被选通单元的m 个基本存储电路的位线（D0～Dm－1），即可读出存 储单元的内容。对于有n位地址和m位字长的ROM来 说，它的存储容量为2 n×m位。
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（3）字 计算机在执行存储、传送等操作时，作为一 个整体单位进行操作的一组二进制，称为一个 计算机字，简称字。计算机的存储器中，每个 单元通常存储一个字，因此，每个字都是可以 寻址的。
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（4）字长 每个字所包含的位数称为字长。由于字长是计 算机一次可处理的二进制数的位数，所以，它与计 算机处理数据的速率有关，是衡量计算机性能的一 个重要因素。如，APPLEII等微型机的字长是8位， 称为8位机，IBM－PC／AT微机是16位机，486、 586微型机是32位机等。一般计算机的字长越大，其 性能越高。 2. 内存储器（主存储器） 内存储器（主存储器）
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（2）EPROM为大规模集成电路，用户可根据需要 反复改写存储单元的内容，因此可以实现任何复杂 的组合逻辑函数。 存储容量为 6×8＋2×8＝64（个存储单元）
［例题2］EPROM实现的组合逻辑函数如图所示。 （1）分析电路功能，说明当输入X、Y、Z为 何值时，函数F1＝1，函数F2＝1。 （2）说明X、Y、Z为何种取值时，F1＝F2＝0。
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（2）当使能控制S＝0时，所有字线全被钳位于 “0”，致使所有位线输出为“0”，此时表示该ROM 电路被禁止读出。 （3）4×4ROM真值表