06第六章半导体存储器(2学时)
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第六章半导体存储器2学时基本知识:
1、半导体存储器的基本概念、以及性能技术指标;
2、半导体存储器的功能分类;
3、SRAM存储单元的基本电路结构;
4、RAM的读/写操作;
5、掩膜ROM的基本结构与基本特性;
6、可编程ROM的基本结构与基本特性;
重点知识:
1、正确理解存储容量的概念;
2、正确理解RAM的基本结构组成;
3、熟练掌握RAM存储容量的扩展方法;
4、正确使用常规半导体存储器;
难点知识:
1、半导体存储器的结构组成的理解;
课后练习:P383-7.1.2、7.1.52、RAM存储容量的扩展方法;
序言
随着半导体集成工艺的不断进步,电路的集成度越来越高。目前,大规模集成电路LSI日新月异,LSI电路的一个重要应用领域就是半导体存储器。
半导体存储器就是存储大量二值数据的半导体器件,是数字系统必不可少的组成部分。这种存储包括:存储文字的编码数据、存储声音的编码数据、存储图像的编码数据。
衡量存储器性能的重要计数指标——存储容量(目前动态存储器的容量可达10亿位/片)、存取速度(一些高速存储器的存取时间仅10nS)。
1、存储容量
存储器由若干存储单元组成,每个存储单元存放一位二进制数。由若干二进制数组成的二进制数代码称为一个字,字所包含二进制
数的位数称为字长。
可见,存放一个字长为M的字需要M个存储单元,且M个存储单元为一个信息单元。
所以:存储容量就是字数N(信息单元)与字长M(位数)的乘积(即存储单元的总数)。
如:64M×8=512M
(其中64M为字数或信息单元,8为字长或位数,512M为存储单元)
2、存取时间
从CPU给出有效的存储器地址启动一次存储器读/写操作,到该操
作完成所经历的时间
3、存取周期
连续启动两次独立的存储器读/写操作所需的最小间隔时间
4、存取
把信息存入某信息单元或从某信息单元取出信息,则需要找到信息单元,且称寻址或访问信息单元。
方便起见,每个信息单元都有一个编号,即称地址码,简称地址。
信息存进信息单元叫做写入。从信息单元取出信息叫做读出。
3、半导体存储器划分
二极管ROM
(1)按制造工艺分双极型ROM(三极管)单
极型(MOS)
掩膜ROM(固定ROM)——厂家固化内容;
容写入可方编式程分ROM(PROM)——用户首次写入时决定内容。
2
按存储内(一次写入式)
可编程、可擦除ROM(EPROM)——可根据需要改写;
可编程、电可擦除ROM(EEPROM即E2PROM)
快闪存储器FLASH ROM
第一节随机存储器RAM
RAM又名读/写存储器。RAM用于存储可随时更换的数据,可随时从给定的址单元中读出数据,也可随时往给定的地址码的存储单元中写入数据。
一、RAM的电路结构与工作原理
1、SRAM存储单元的基本结构
电路如图所示:Array①一个基本RS触发器——用于存储1
位二值数据;
②行、列选择线——读/写操作的条
件就是行、列选择线为高电平;
③位线(数据线)——在列线为“1”
时,位线与数据线接通;在行线为
“1”时,位线与触发器接通;
特点——数据由触发器记忆,只要不断电,数据可以永久保存。
2、DRAM存储单元
SRAM存储单元所用管子多,功耗大,集成度受到限制。
DRAM存储数据的原理——基于电容电荷的存储效应。
字线
位线V
C
S
C
W 存储单元电容
常见的DRAM存储单元有两种结构:
单管(大容量DRAM存储单元普遍采
用单管结构)、三管;
DRAM为避免数据丢失,总需“再
生”或“刷新”操作。
单管动态存储单元
杂散电容
≥1
G
&
D
行选择线
X i
写入刷 新控制
“写”
位
存储单元
V 1
V 3
V C
2
线
“读” 位 G 3
G 1
&
R / W
V
4
D I
V DD
线
V 5
Y j 列选择线 O
三管动态存储单元
二、RAM的基本结构
三部分:存储矩阵、地址译码器、输入/输出控制电路。结构示意图如下:
地址译码器存储矩阵
地址输入
控制信号输入输入/输出控制电路
数据输入/输出
1、存储矩阵
若干存储单元排列成矩阵形式构成存储矩阵。存储器以字为单位组成内部结构,1个字含有若干存储单元。1个字中所含的位数称为字长。存储容量就是字数与字长的乘积,如256M×8。
2、地址译码
同时包括行地址译码与列地址译码。地址就是存放同一个字的存储单元的编码。字单元即称为地址单元。
N ,如:256个地址单元的个数N与二进制地址码的位数n 满足2n=
地址单元,需要(28 =256 )8位二进制地址码。
3、输入/输出控制电路
(1)片选信号CS :解决芯片是否工作的问题;
(2)读写控制信号:决定是读信号还是写信号;