《存储器技术》PPT课件
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第5章
存储器技术
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1
5.1 内存储器概述
5.1.1 内存储器的基本结构 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序
和数据。 构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件
和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双 稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的 存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储 元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成 一个存储器。
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2
5.1 内存储器概述
5.1.1 内存储器的基本结构
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3
5.1 内存储器概述
5.1.2 内存储器的数据组织 字节地址、字地址、大端（Big Endian）
和小端（Little Endian）存储方式 、字对 齐和字不对齐。 例如，32位存储字12345678H存放在内存 地址为0004中，如图5-2所示。
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6
5.1 内存储器概述
5.1.3 内存储器的主要技术指标 存取速度：
“存取时间”（Access Time）TA：从启动一 次存储器操作，到完成该操作所经历的时间；
“存储周期”（Memory Cycle）TMC：连续启 动两次独立的存储器操作之间的最小时间间隔。
通常存储周期TMC略大于存取时间TA。
N/C 1 DIN 2
16 15
WE 3
14
RAS A0
4 5
2164
13 12
A2 6
11
A1 7
10
Vcc 8
9
VSS
CAS DOUT A6 A3 A4 A5
A7
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15
5.3 ROM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.3.1 ROM基本存储元电路 掩模ROM 可编程只读存储器PROM（Programmable ROM） 可擦除的EPROM（ Erasable PROM ） 电可擦除的E2PROM（ Electrically Erasable PROM ）
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16
5.3 ROM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.3.2 ROM芯片的内部结构
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17
5.3 ROM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.3.3 ROM芯片实例 Intel 2732
• 4K ╳ 8位的EPROM芯片 • A0~A11 地址输入 • O0~O7 数据输入/输出 • CE 片选信号 • OE/VPP 输出允许/编程高电压
静态ＲＡＭ的基本存储电路，是由６个ＭＯＳ管组成 的ＲＳ触发器.如图5.5所示：
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11
２．单管动态基本存储电路 单管动态基本存储电路如图5.9所示，它Ｔ1管和
寄生电容Cs组成。
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12
5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.2.2 RAM芯片的内部结构
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13
读写控制：=0写，=1读 电源 地线
I/O1 I/O2 I/O3
GND
1
24
2
23
3
22
4
21
5
20
6
19
7
6116
18
8
17
9
16
10
15
11
14
12
13
Vcc A8 A9
WE OE A10
CE I/O8 I/O7 I/O6 I/O5 I/O4
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14
5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.2.3 RAM芯片实例 DRAM存储芯片Intel2164
• 64K ╳ 1位的动态RAM芯片 • 存取时间为150ns/200ns(-15,-20） • 低功耗，最大275mW • 每2ms需刷新一次，每次512单元 • A0~A7 地址输入 • RAS 行地址选通信号 • CAS 列地址选通信号 • WE 读写信号：=0写；=1读
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9
5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.2.1 RAM基本存储元电路 基本存储元：基本存储元是组成存储器的基础和
核心，它用来存储一位二进制信息0或1。 （SRAM存储元的电路图） （DRAM存储元的电路图）
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5.2随机存取存储器（RAM）
一、静态随机存取存储器 （一）静态ＲＡＭ的基本存储电路
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1
A0
O0 O1 O2
GND
1
24
2 3
2732 23
22
4
21
5
20
6
19
7
18
8
17
9
16
10
15
11
14
12
13
Vcc A8 A9 A11
OE/VPP A10
CE O7 O6 O5 O4 O3
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5.4 半导体存储器接口的基本技术
5.4.1 存储器的扩展 来自百度文库扩展法：位扩展是指增加存储字长（示例：由2片
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8
5.1 内存储器概述
5.1.4 内存储器的分类 按存储方式可分为随机读写存储器RAM和只读存
储器ROM。 RAM可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM
（DRAM）两种。 ROM有掩膜ROM（Masked ROM）、PROM
（Programmable ROM）、EPROM（Erasable Programmable ROM）、EEPROM （Electrically Erasable Programmable ROM） 和闪速存储器（Flash Memory）等几种。
5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.2.3 RAM芯片实例
SRAM存储器芯片Intel6116 A7
A6
• 2K ╳ 8位的静态RAM芯片
A5 A4
• A0~A10 地址输入
A3
• I/O1~I/O8 数据输入/输出
A2
• CE
片选信号
A1
• OE
三态输出允许信号
A0
• WE • VCC • GND
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4
5.1 内存储器概述
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5
5.1 内存储器概述
5.1.3 内存储器的主要技术指标 存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息量，
以存储器中存储地址寄存器MAR的编址数与存储 字位数的乘积表示。一般一个半导体芯片有M位地 址线，N位数据线，则该半导体芯片的存储容量为 2M×N位。
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7
5.1 内存储器概述
5.1.3 内存储器的主要技术指标 存储器带宽：指单位时间里存储器存取的
信息量。通常以位/秒或字节/秒作为度量单 位。存储器带宽是衡量存储器数据传输速 率的重要技术指标。 可靠性：用平均故障间隔时间MTBF （Mean Time Between Failures）来衡量。 MTBF越长，可靠性越高。内存储器常采用 纠错码技术来延长MTBF以提高可靠性。
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5.1 内存储器概述
5.1.1 内存储器的基本结构 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序
和数据。 构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件
和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双 稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的 存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储 元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成 一个存储器。
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5.1 内存储器概述
5.1.1 内存储器的基本结构
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5.1 内存储器概述
5.1.2 内存储器的数据组织 字节地址、字地址、大端（Big Endian）
和小端（Little Endian）存储方式 、字对 齐和字不对齐。 例如，32位存储字12345678H存放在内存 地址为0004中，如图5-2所示。
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5.1 内存储器概述
5.1.3 内存储器的主要技术指标 存取速度：
“存取时间”（Access Time）TA：从启动一 次存储器操作，到完成该操作所经历的时间；
“存储周期”（Memory Cycle）TMC：连续启 动两次独立的存储器操作之间的最小时间间隔。
通常存储周期TMC略大于存取时间TA。
N/C 1 DIN 2
16 15
WE 3
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RAS A0
4 5
2164
13 12
A2 6
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A1 7
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Vcc 8
9
VSS
CAS DOUT A6 A3 A4 A5
A7
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5.3 ROM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.3.1 ROM基本存储元电路 掩模ROM 可编程只读存储器PROM（Programmable ROM） 可擦除的EPROM（ Erasable PROM ） 电可擦除的E2PROM（ Electrically Erasable PROM ）
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5.3 ROM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.3.2 ROM芯片的内部结构
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5.3 ROM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.3.3 ROM芯片实例 Intel 2732
• 4K ╳ 8位的EPROM芯片 • A0~A11 地址输入 • O0~O7 数据输入/输出 • CE 片选信号 • OE/VPP 输出允许/编程高电压
静态ＲＡＭ的基本存储电路，是由６个ＭＯＳ管组成 的ＲＳ触发器.如图5.5所示：
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２．单管动态基本存储电路 单管动态基本存储电路如图5.9所示，它Ｔ1管和
寄生电容Cs组成。
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5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.2.2 RAM芯片的内部结构
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读写控制：=0写，=1读 电源 地线
I/O1 I/O2 I/O3
GND
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Vcc A8 A9
WE OE A10
CE I/O8 I/O7 I/O6 I/O5 I/O4
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5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.2.3 RAM芯片实例 DRAM存储芯片Intel2164
• 64K ╳ 1位的动态RAM芯片 • 存取时间为150ns/200ns(-15,-20） • 低功耗，最大275mW • 每2ms需刷新一次，每次512单元 • A0~A7 地址输入 • RAS 行地址选通信号 • CAS 列地址选通信号 • WE 读写信号：=0写；=1读
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5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.2.1 RAM基本存储元电路 基本存储元：基本存储元是组成存储器的基础和
核心，它用来存储一位二进制信息0或1。 （SRAM存储元的电路图） （DRAM存储元的电路图）
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5.2随机存取存储器（RAM）
一、静态随机存取存储器 （一）静态ＲＡＭ的基本存储电路
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1
A0
O0 O1 O2
GND
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Vcc A8 A9 A11
OE/VPP A10
CE O7 O6 O5 O4 O3
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5.4 半导体存储器接口的基本技术
5.4.1 存储器的扩展 来自百度文库扩展法：位扩展是指增加存储字长（示例：由2片
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5.1 内存储器概述
5.1.4 内存储器的分类 按存储方式可分为随机读写存储器RAM和只读存
储器ROM。 RAM可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM
（DRAM）两种。 ROM有掩膜ROM（Masked ROM）、PROM
（Programmable ROM）、EPROM（Erasable Programmable ROM）、EEPROM （Electrically Erasable Programmable ROM） 和闪速存储器（Flash Memory）等几种。
5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品
5.2.3 RAM芯片实例
SRAM存储器芯片Intel6116 A7
A6
• 2K ╳ 8位的静态RAM芯片
A5 A4
• A0~A10 地址输入
A3
• I/O1~I/O8 数据输入/输出
A2
• CE
片选信号
A1
• OE
三态输出允许信号
A0
• WE • VCC • GND
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5.1 内存储器概述
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5.1 内存储器概述
5.1.3 内存储器的主要技术指标 存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息量，
以存储器中存储地址寄存器MAR的编址数与存储 字位数的乘积表示。一般一个半导体芯片有M位地 址线，N位数据线，则该半导体芯片的存储容量为 2M×N位。
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5.1 内存储器概述
5.1.3 内存储器的主要技术指标 存储器带宽：指单位时间里存储器存取的
信息量。通常以位/秒或字节/秒作为度量单 位。存储器带宽是衡量存储器数据传输速 率的重要技术指标。 可靠性：用平均故障间隔时间MTBF （Mean Time Between Failures）来衡量。 MTBF越长，可靠性越高。内存储器常采用 纠错码技术来延长MTBF以提高可靠性。