计算机组成原理(4.2半导体存储原理及存储芯片)
半导体存储器工作原理和最新技术
半导体存储器工作原理和最新技术随着现代社会的快速发展，信息技术技术的发展也日新月异。
作为信息技术中不可或缺的部分，存储器技术一直在不断地更新发展。
其中，半导体存储器作为一种重要的存储器类型，其工作原理和最新技术备受人们关注。
一、半导体存储器工作原理半导体存储器是一种将位于半导体芯片上的电荷量代表数据的存储器。
半导体存储器主要分为两大类：随机访问存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
1.1 随机访问存储器(RAM)RAM分为动态随机访问存储器(DRAM)和静态随机访问存储器(SRAM)两种。
DRAM的存储单元为电容器，单元大小为1位。
SRAM的存储单元为双稳态触发器，单元大小为1至4位。
DRAM的电容器存储单元会因电容器内部漏载而持续降低，因此需要周期性地重新刷新。
此外，DRAM单元还需要进行复杂的读写时间控制。
SRAM则不需要刷新电容器和时间控制，但存储单元占用面积较大，并需要额外的电源驱动。
1.2 只读存储器(ROM)ROM是一种只可读取而不能修改的存储器。
ROM中存储单元的电荷量是由制成时设置的金属焊点决定，即“掩膜”制造技术，这种存储器能够非常方便地实现电路的控制功能。
二、半导体存储器最新技术半导体存储器技术也在不断更新发展中。
这里将介绍三种最新的半导体存储器技术。
2.1 革命性大规模存储器技术革命性大规模存储器技术是一种新的存储器类型，它能够实现超过TB级别的数据存储。
这种存储器采用叠层非易失存储器和InP HEMT收发器，能够实现一次读取数百Gbits的数据，传输速度极快。
2.2 基于电容器的晶体管门极控制技术基于电容器的晶体管门极控制技术是实现高密度存储的一种方法。
目前的主流半导体存储器采用平面电容器单元，但其占用面积较大。
所以，一种新的基于电容器的晶体管门极控制技术被提出。
这种新技术利用了电容器单元与相邻晶体管的栅极之间的短距离联系，降低了存储单元面积，同时提升了数据存取速度。
2.3 基于氧化硅和二氧化硅的存储器技术基于氧化硅和二氧化硅的存储器技术被广泛应用于普通高密度存储器。
微型计算机系统原理及应用 第4章 半导体存储器PPT课件
4.1.1 存储器的分类:外存和内存
按存储器载体分类 （1）磁介质存储器
速度较慢，一般用作外存。如磁盘、磁带等。 （2）半导体存储器
容量大，速度快，体积小，功耗低，广泛用于大、 中、小及微型机中作内存 （3）光存储器 速度快，但需复杂的硬件，主要用作外存
4
4.1.2 半导体存储器的分类
半导体 存储器
6264 的读写
A1 A0
D0
WE CS1 CS2 OE D0~D7 D 1
0
0
1
× 写入
D2
1
0
1
0
读出
GND
其它情况
高阻
1 2 3 4 5 6 7 6264 8 9 10 11 12 13 14
28 Vcc
27
WE
26
CS 2
25
A8
24
A9
23 A11
22
OE
21
A 10
20
CS 1
19
D7
18
(4)MPRAM：用于特定场合的多端口存储器，用于多CPU 系统的共享存储器。
15
2. 双端口RAM举例
CY7C130/131/140/141 1K*8bit高速双端口SRAM A0~A9：地址线 I/O0~I/O7：数据线 CE#：片选 OE#：输出允许线 R/W#：读写控制 BUSY#： INT#：
设T1截止，T2导通，为1；
T2截止，T1导通，为0；
7
1) 写入过程
选择线为高电平，T5、T6导通
写入‘1’：则I/O=1，I/O#=0，它们经T5、T6加到A、B点， 使T1截止，T2导通，使A=1，B=0，进入“1”状态。
半导体存储器的工作原理1
2. 存储器芯片举例
• 1） Intel 2114芯片
• Intel 2114 是1K×4位的静态MOS存储器芯片。 采用N—MOS工艺制作，双列直插式封装。共18 个引脚。
• A9～A0：10根地址线，用于寻址1024个存储单 元
• I/O4～I/O1：4根双向数据线 • CCSS ：片选信号线 • WWEE：读/写控制线 • +5V：5V电源线 • GND：地线
• 若 WWEE为高电平，打开4个输出三态门，从被选 的存储单元中读出信息并送到数据总线上。
2）TMS4116芯片
• TMS4116是由单管动态MOS存储单元电路构成的随 机存取存储器芯片。
• 容量为16k×1位。 • 16k的存储器应有14根地址线，为了节省引脚，该
芯片只使用7根地址线A6～A0，采用分时复用技术， 分两次把14位地址送入芯片。
• 在存储体内部的阵列结构中，存储器的读/写操 作由片选信号 CCSS 与读/写控制信号 WWEE控制。
• CCSS 为高电平时，输入与输出的三态门均关闭， 不能与外部的数据总线交换信息。
• CCSS 为低电平时，芯片被选中工作， • 若 WWEE为低电平，则打开4个输入三态门，数据
总线上的信息被写入被选的存储单元；
位片式结构的存储器芯片（4K×1位）
• 4096个存储电路，排列成64×64的阵列。 • 问：需12位地址。 • 分为6位行地址和6位列地址。 • 给地址 行、列译码 选中对应单元
• 分别选中一根行地址线和一根列地址选择线
• 行地址线：选中一行中的64个存储电路进 行读写操作。
• 列地址线：选择64个多路转接开关，控制 各列是否能与读/写电路的接通。
读放大器
半导体储存原理
半导体储存原理
半导体储存原理，即硅片储存原理，是一种主要用于计算机和其他电子设备的存储技术。
它利用了半导体材料的特性，实现了数据的存储和读取。
半导体储存原理的基本部件是存储单元。
每个存储单元由一个或多个晶体管构成，晶体管的导通或截止状态决定了存储单元的数值。
晶体管中的电子可以被存储单元的控制电路通过电压信号控制，以实现存储和读取操作。
在存储操作中，通过对存储单元施加不同的电压，可以改变晶体管的导通或截止状态，实现数据的写入。
对于静态随机存取存储器（SRAM），数据可以一直保持在存储单元中，只要电
源供应不中断。
而对于动态随机存取存储器（DRAM），由
于电荷会逐渐漏失，需要周期性地对数据进行刷新。
在读取操作中，通过检测晶体管的导通或截止状态，可以获取存储单元中的数据。
读取操作需要较小的电压，以避免对存储单元造成破坏。
半导体储存原理具有许多优点。
首先，存储单元可以紧密排列在芯片上，从而实现高密度的存储。
其次，半导体储存具有快速的读写速度，可实现高性能的数据处理。
另外，半导体储存具有较低的功耗和可靠性，可以长时间稳定地保存数据。
因此，半导体储存被广泛应用于计算机存储、移动设备和各类电子设备中。
总之，半导体储存原理基于半导体材料的特性，通过晶体管控制电流的导通或截止状态来实现数据的存储和读取。
它的高密度、高性能和低功耗等特点，使得半导体储存成为现代电子设备中的主要存储技术。
上海大学《计算机组成原理》笔记概要总结
计算机组成原理第一章—计算机系统概论1.1计算机系统的简介1. 计算机系统由硬件与软件两大部分组成2. 将高级程序语言翻译成机器语言的程序称为翻译程序，翻译程序有两种，一种是编译程序，一种是解释程序，编译与解释的区别在于，编译程序是将高级语言程序一次性翻译为机器语言程序，而解释程序是翻译一句，执行一句。
3. 高级语言经过编译程序翻译为汇编语言，汇编语言经汇编程序，翻译为机器语言程序1.2计算机的基本组成1.1945年冯诺依曼提出了"存储程序"的概念，冯诺依曼机特点：1. 计算机由存储器，运算器，控制器，输入设备与输出设备组成2. 指令与数据以同等地位存放在存储器内，按地址寻访3. 指令与数据均按二进制数表示4. 指令由操作码与地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置5. 指令在存储器内按顺序存放6. 计算机以运算器为中心，输入设备与输出设备的数据传送通过运算器来完成2.冯诺依曼机是由运算器为中心的，现代计算机是以存储器为中心的3.计算机的工作过程（必考）涉及的元器件：MAR(地址寄存器)，MDR(指令寄存器)，ALU(算数逻辑单元)，ACC(累加器)，MQ(乘商寄存器)，PC(程序计数器)，IR(指令寄存器)（掌握执行指令的全过程）4.机器字长：机器字长是指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关5.存储容量：存储容量存储单元个数存储字长6.运算速度(可能出计算)：Vm = 1 / Tm 单位MIPS(百万指令每秒)CPI （执行每条指令所需要的时钟周期）= 1 / IPC(CPU每一周期执行指令的条数，一旦CPU设计完成，IPC的值不会变)第三章—系统总线3.1总线的基本概念总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的介质（总线的每条传输线可以传输1位二进制代码）3.2总线的分类总线按照数据传送方式可分为两类：1. 并行传输总线2. 串行传输总线按连接部件的不同可以分为三类（掌握加粗部分）：1. 片内总线(指芯片内部的总线)2. 系统总线3. 通信总线3.2.1片内总线概念：片内总线是指芯片内部的总线3.2.2系统总线系统总线是指CPU,I/O设备，主存各大部件的信息传输线按照系统总线的传输信息不同，可分为三类：1. 数据总线2. 地址总线3. 控制总线1.数据总线：双向传输总线，与机器字长与存储字长有关2.地址总线：单向传输总线，由CPU发出，主存的地址线位数与存储单元的个数有关3.控制总线：从单个来说传输是单向的，从总体来说传输的双向的3.2.3通信总线（了解即可）这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他操作系统之间的通信3.3总线特征与性能指标3.3.2总线性能指标1.总线宽度：总线宽度可以数据总线的宽度，用位来表示，例如8位，16位，32位2.总线带宽（要求会计算，且掌握提高总线速率的方式）：总线带宽可以理解为总线的传输速率，即单位时间上的传输数据的位数，通常用每秒传输的字节数来衡量，单位Mbps(兆字节每秒)例子：总线的频率为33Hz，总线宽度为32位，求总线带宽？33*（32/8）=132MBps3.总线复用：一条信号线上传输两种线号，例如，一条总线上即可传输地址信号，又可传输数据信号，此称之为总线复用3.3.3总线标准（掌握PCI,USB）1.PCI总线：为了提升总线性能，由Intel首先提出，PCI中文名称为外围部件互连，其最出名的特性为即插即用，即任何扩展卡插入系统便可直接工作，现在已推出了PCI-ExpressB总线：通用串行总线，真正的即插即用，这里的串行指的是串行通信，即使用一条数据线，将数据1位1位的进行传输，不可同时传输2位数据3.5总线控制1.为何使用总线控制？由于总线上连接着多个部件，什么时候由哪个部件发送信息，如何给信息传送定时，如何防止信息丢失，如何避免多个部件同时发送，如何规定接受信息的部件等一系列问题，都需要由总线控制器统一管理。
半导体存储器原理
半导体存储器原理半导体存储器是一种利用半导体材料来存储数据的设备，它广泛应用于计算机、通讯设备、消费电子产品等领域。
半导体存储器具有体积小、速度快、功耗低等优点，因此在现代电子设备中占据着重要的地位。
要深入了解半导体存储器的原理，首先需要了解半导体存储器的基本结构和工作原理。
半导体存储器主要分为RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器）两大类。
RAM主要用于临时存储数据，其特点是读写速度快，但断电后数据会丢失；而ROM主要用于存储固定数据，其特点是数据不易丢失。
这两种存储器都是基于半导体材料制造而成的，其工作原理是利用半导体材料的导电特性来实现数据的存储和读取。
半导体存储器的基本单元是存储单元，每个存储单元可以存储一个数据位。
在RAM中，存储单元通常由一个存储电容和一个存储晶体管组成。
当需要向存储单元写入数据时，控制电路会向存储电容充放电，从而改变存储单元的电荷状态；当需要读取数据时，控制电路会根据存储单元的电荷状态来判断数据位的数值。
而在ROM中，存储单元通常由一个存储晶体管和一个存储栅组成，其工作原理类似于RAM，只是数据的写入是一次性的，无法修改。
半导体存储器的工作原理可以简单概括为存储单元的电荷状态代表数据的数值，通过控制电路来实现数据的写入和读取。
半导体存储器的读写速度快、功耗低、体积小等优点使其成为现代电子设备中不可或缺的部分。
随着科技的不断进步，半导体存储器的容量不断增加，速度不断提高，功耗不断降低，将会为人类带来更多便利和可能性。
总之，半导体存储器是一种基于半导体材料制造的存储设备，其工作原理是利用半导体材料的导电特性来实现数据的存储和读取。
通过对半导体存储器的工作原理的深入了解，可以更好地理解现代电子设备的工作原理，为相关领域的研究和应用提供理论基础。
随着科技的不断进步，相信半导体存储器将会在未来发展中发挥越来越重要的作用。
计算机组成原理(4.2半导体存储原理及存储芯片)
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DRAM的研制与发展
3. EDO DRAM（EDRAM）
扩充数据输出（extended data out，简称EDO），它在 完成当前内存周期前即可开始下一周期的操作，因此能 提高数据带宽或传输率。
4. 同步 DRAM（SDRAM）
典型的DRAM是异步工作的，CPU送地址和控制信号 之后，等待存储器的内部操作完成，此时CPU不能做别 的。
单元
D3
D2
D1
D0
0
1
0
0
1
1
1
0
1
0
2
0
1
0
1
3
1
1
1
1
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19
EPROM基本存储电路
字线 浮空
•
• •
D
S 位线
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20
Flash Memory（也称快擦型存储器或闪速存储器）
¾采用CMOS工艺，既有EPROM结构简单的特点，又吸收 了E２PROM可在线擦除的特点；不但具有RAM的高速性， 而且兼有ROM的非易失性。Flash Memory读出时间为 70~160ns，比普通外存（如硬盘）快50~200倍。可整体擦 除或分页擦除，耗电低，集成度高，体积小，可重复使用 达10万次以上，有很高的可靠性。 ¾目前，Flash Memory被广泛地用于便携式笔记本电脑或 微机的主板上。
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DRAM的研制与发展
6. 集成随机存储器（IRAM） 将整个DRAM系统集成在一个芯片内，包括存储单元阵
列、刷新逻辑、裁决逻辑、地址分时、控制逻辑及时序 等。片内还附加有测试电路。
半导体存储原理
半导体存储原理半导体存储原理一、什么是半导体存储半导体存储技术又叫做固态存储，是指将程序和数据等电子信息存放到半导体器件中，用以保存和引用的一种存储器技术，是随机存取存储器（RAM）、顺序存取存储器（ROM）的一种。
半导体存储以半导体元件为基础，以静态可编程门阵列（SPGA）、可编程逻辑器件（PLA）、可编程只读存储器（PROM）、可改写只读存储器（EPROM）、可重写只读存储器（EEPROM）、同时可编程只读存储器（OTP）等多种类形式存在，用于组合或单独实现设备的存储功能。
半导体存储技术的发展，让大容量低功耗、高速度高可靠性的存储器产品出现，大大提高了计算机系统的整体性能和可靠性，目前已经普遍应用在机器人、汽车、智能家居、移动计算等行业中。
二、半导体存储工作原理半导体存储技术利用半导体器件作为记忆体，将电路封装在一片芯片上进行存储，芯片上的元件由二极管、可控硅等基础元件电路组成，存储的方式是通过将预先存储在芯片上的程序按一定的顺序连接起来，然后通过芯片上元件之间的相互作用，让元件处于两种状态——打开或关闭，从而实现信息的存储。
半导体存储芯片上的元件可以重复的重复地改变处于关闭或打开的状态，从而实现信息的存储和调用。
当电流通过一个元件时，它会把电流传递到另一个元件；当电流不通过一个元件时，它不会把电流传递到另一个元件。
由此可以连接多个元件，形成一个“开关”，用来存储信息。
三、半导体存储的优势（1）体积小：半导体存储技术采用小尺寸的半导体元件，可以节省空间，即使采用大尺寸的存储器，也只需要比其他存储器体积小。
（2）低功耗：半导体存储不会消耗额外的功耗，而其他存储器如磁带等则需要消耗额外的功耗来操作。
（3）高可靠性：半导体存储采用特殊的存储材料，可以长期保持其正确的存储性能。
（4）高速度：半导体存储器的速度也比其他存储器更快，可以提高设备的性能。
（5）低成本：半导体存储的成本更低，可以大大降低设备的总体成本。
存储芯片原理
存储芯片原理
存储芯片是一种用于存储和读取数据的电子设备，它可以在电子计算机和其他数字系统中起到重要作用。
存储芯片采用一种被称为半导体存储的技术来存储数据。
半导体存储是利用材料的导电特性，在晶体硅中创建微小的结构来存储电子。
这些结构被称为存储单元，每个存储单元都可以存储一个比特的数据。
现代的存储芯片通常采用基于晶体管的结构，其中包括一些特殊的电路和元件。
每个存储单元通常包含一个晶体管和一个电容器。
晶体管用于控制数据的读取和写入操作，而电容器用于存储电荷的状态。
当要将数据存储到芯片中时，晶体管会被控制为打开或关闭状态，以确定数据的值（0或1）。
在写入操作期间，电流被引
入晶体管中，并根据所需的数据位（0或1）打开或关闭晶体管。
电容器会存储一个电荷，表示数据的状态。
当要从芯片中读取数据时，晶体管的状态被读取电路检测和解码，然后转换为数字信号。
读取操作会导致电荷从电容器中读取出来，并根据电容器中的电荷量来确定数据位的值。
读取电路负责解码和转换电荷量，以便在输出端提供正确的数据位。
存储芯片的容量可以通过增加存储单元的数量来扩展。
因此，随着技术的进步和芯片制造工艺的不断改进，存储芯片的容量也在不断增加。
现代存储芯片的容量可以从几兆字节（MB）
到数百或数千兆字节（GB）不等。
总而言之，存储芯片是一种使用半导体存储技术来存储和读取数据的电子设备。
它利用晶体管和电容器的结构来实现数据的读取和写入操作。
通过增加存储单元的数量，存储芯片的容量可以不断扩展，以满足现代计算机和数字系统对存储空间的需求。
存储芯片原理
存储芯片原理存储芯片是计算机系统中非常重要的组成部分，它承担着数据存储和读写的功能。
存储芯片原理是指存储芯片内部的工作原理和结构设计，它直接影响着计算机系统的性能和稳定性。
本文将从存储芯片的基本原理、工作原理和发展趋势等方面进行介绍。
首先，存储芯片的基本原理是利用半导体材料的导电特性来实现数据的存储。
常见的存储芯片包括动态随机存取存储器（DRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、闪存等。
这些存储芯片利用不同的原理来实现数据的存储和读写，如DRAM通过电容来存储数据，SRAM利用触发器来实现数据存储，而闪存则利用浮栅结构来实现数据存储。
这些存储芯片在计算机系统中扮演着不同的角色，满足着不同的需求。
其次，存储芯片的工作原理是通过控制信号和数据信号来实现数据的存储和读写。
在存储芯片内部，有复杂的电路和逻辑设计，通过控制信号来实现数据的写入和读取。
这些控制信号包括地址信号、数据信号、时钟信号等，它们协同工作，实现了存储芯片的高速、稳定的数据存储和读写功能。
同时，存储芯片还需要与其他部件协同工作，如处理器、总线等，实现数据的传输和处理。
此外，存储芯片的发展趋势是朝着高密度、高速度、低功耗的方向发展。
随着计算机系统对数据存储和处理能力的不断提升，存储芯片也在不断进行技术升级和创新。
新型存储芯片采用了更先进的制程工艺、更高速的数据传输技术和更低功耗的设计理念，以满足计算机系统对存储性能的需求。
同时，存储芯片还在不断拓展应用领域，如人工智能、大数据分析等，为计算机系统的发展提供了强大的支持。
综上所述，存储芯片原理是计算机系统中非常重要的一部分，它的工作原理和设计结构直接影响着计算机系统的性能和稳定性。
随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，存储芯片将会迎来更加广阔的发展空间，为计算机系统的发展提供强大的支持。
相信在不久的将来，存储芯片将会迎来更加美好的发展前景。
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3.存储芯片 外特性：GND CAS Do A6 A3 A4 A5 A7
例.DRAM芯片2164 （64K×1位）
16
9
2164（64K×1）
1A0 A2 A1 Vcc
地址端：A7～A0（入） 分时复用，提供16位地址。
数据端： Di（入） Do（出） 写使能WE
数据输入缓冲器
DOUT
14
4.2.4 半导体只读存储器
¾只读存储器的存储元件实质上 可以看作是一个固定的开关电路， 以“开”和“关”两个状态来记 存信息“0”和“1”。 ¾ROM的组织结构与RAM相似，一 般也是由地址译码电路、存储阵 列、读出电路与控制电路等几部 分组成，控制信号中只需片选信 号即可，因为它是只读的，不需 要读写控制信号。
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DRAM的研制与发展
3. EDO DRAM（EDRAM）
扩充数据输出（extended data out，简称EDO），它在 完成当前内存周期前即可开始下一周期的操作，因此能 提高数据带宽或传输率。
4. 同步 DRAM（SDRAM）
典型的DRAM是异步工作的，CPU送地址和控制信号 之后，等待存储器的内部操作完成，此时CPU不能做别 的。
128读出放大器 1/2(1/128列译码器)
128读出放大器 1/2(1/128列译码器)
128读出放大器
128读出放大器
128×128存储矩阵 1/128行译码器 128×128存储矩阵
1/4 输出
I/O 缓冲
门
器
行时钟缓冲器 RAS CAS WE DIN
列时钟缓冲器
写允许时钟缓冲器
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“0”：C无电荷，电平V0（低）
“1”：C有电荷，电平V1（高）
（3）工作
Z
T
C
写入：Z加高电平，T导通，在W上加高/低电平，写1/0。
读出：W先预充电， 断开充电回路。
Z加高电平，T导通，根据W线电位的变化，读1/0。
（4）保持
Z：加低电平，T截止，该单元未选中，保持原状态。
单管单元是破坏性读出，读出后需重写。
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3
4.2.1 双极型存储单元与芯片
存储 单元
双极型存储器有TTL型与ECL型两种，工作速度快，但功耗 大、集成度较低，适于做小容量快速存储器，如高速缓冲 存储器或集成化通用寄存器组。
存储 芯片
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4
4.2.2 静态MOS存储单元与芯片
Xi
一级：地址译码， 选择字线、位线。 二级：一根字线和 一组位线交叉， 选择一位单元。
读/写线路 Yi
4.2.2 动态MOS存储单元与存储芯片
1.四管单元
（1）组成 T1、T2：记忆管 C1、C2：柵极电容 T3、T4：控制门管 Z：字线 W、 W： 位线
W T3
T1
C1
W T4 T2
C2
Z
（2）定义 “0”：T1导通，T2截止 （C1有电荷，C2无电荷）；
4.2 半导体存储原理及存储芯片
目前，几乎所有的主存储器都采用 半导体存储芯片构成。
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半导体存储器的分类
工艺
双极型
TTL型 ECL型
MOS型
电路结构
工作方式
速度很快、功耗大、 容量小
PMOS NMOS CMOS
功耗小、容量大 （静态MOS除外）
静态MOS
动态MOS
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7
2.存储芯片
外特性：Vcc A7 A8 A9 D0 D1 D2 D3 WE
例.SRAM芯片2114（1K×4位）
地址端： A9～A0（入） 数据端： D3～D0（入/出）
18
10
2114（1K×4）
1
9
A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2 CS GND
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DRAM的研制与发展
6. 集成随机存储器（IRAM） 将整个DRAM系统集成在一个芯片内，包括存储单元阵
列、刷新逻辑、裁决逻辑、地址分时、控制逻辑及时序 等。片内还附加有测试电路。
7. ASIC RAM 根据用户需求而设计的专用存储器芯片，它以RAM为
中心，并结合其他逻辑功能电路。
例如，视频存储器（video memory）是显示专用存储器， 它接收外界送来的图像信息，然后向系统提供高速串行 信息。
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Flash Memory原理
＋VPP
控制栅 浮动栅
源n+
漏n+
P型基片
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F1ash Memory的读写原理：
Vg=12V
Vd=6V Vs=12V
Open
…
…
Vg=1V
Vd=1V …
写入
擦除
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“1”：T1截止，T2导通 （C1无电荷，C2有电荷）。
4.2.2 动态MOS存储单元与存储芯片
1.四管单元
W
（3）工作
Z：加高电平，
T3
T3、T4导通，选中该单元。 写入：在W、W上分别加 高、低电平，写1/0。
T1
C1
C2
读出：W、W先预充电至 高电平，断开充电回路， 再根据W、W上有无电流，读1/0。
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17
•
•
•
•
VD D
•
字
•
•
• 字线 0
A0
线
地•
址
•
••
字线 1
A1
译
码
器
••
•
• 字线 2
•
••
••
••
• 字线 3
位线 1 位线 2 位线 3 位线 4 字线 4
D3
D2
D1
D0
哈尔滨工程大学计算机科学与技术P学R院OM内姚爱部红 结构图
18
掩膜ROM的内容
24
DRAM的研制与发展
1. 增强型DRAM（EDRAM）
增强型DRAM（EDRAM）改进了CMOS制造工艺， 使晶体管开关加速，其结果使EDRAM的存取时间和周期 时间比普通DRAM减少一半，而且在EDRAM芯片中还集 成了小容量SRAM cache。
2. Cache DRAM（CDRAM）
其原理与EDRAM相似，其主要差别是SRAM cache的 容量较大，且与真正的cache原理相同。在存储器直接连 接处理器的系统中，cache DRAM可取代第二级cache和主 存储器（第一级cache在处理器芯片中）。CDRAM还可 用作缓冲器支持数据块的串行传送。
1.六管单元
W
（1）组成 T1、T3：MOS反相器
T5 T3
T2、T4：MOS反相器
T1
触发器
T5、T6：控制门管
Z：字线，选择存储单元
W、 W：位线，完成读/写操作
（2）定义
“0”：T1导通，T2截止；
“1”：T1截止，T2导通。
Vcc
W
T4 T6
T2
Z
W
Vcc
W
（3）工作
Z：加高电平，T5、T6
SDRAM与CPU之间的数据传输是同步的，CPU送出地 址和控制信号后，经过已知数量的时钟后，SDRAM完成 内部操作，此期间，CPU可以做其他的工作，而不必等 待。
哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院 姚爱红
26
DRAM的研制与发展
5. Rambus DRAM（RDRAM） Rambus公司研制，着重提高存储器频率带宽。 RDRAM与CPU之间通过专用的RDRAM总线传送数据，
哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院 姚爱红
2
半导体存储器的分类（续）
存储信 息原理
z 静态存储器SRAM
(双极型、静态MOS型):
依靠双稳态电路内部交叉反馈的机 制存储信息。
功耗较大,速度快,作Cache。
z 动态存储器DRAM
(动态MOS型):
依靠电容存储电荷的原理存储信息。
功耗较小,容量大,速度较快,作主存。
片选CS 控制端：
= 0 选中芯片 = 1 未选中芯片
写使能WE = 0 写
=1读
哈电尔滨源工、程大地学计算机科学与技术学院 姚爱红
8
每面矩阵排成64行×16列。
6位
行 X0 64×16 64×16
行
译
地 址
码
1K
X63
1K
64×16 64×16
1K
1K
Y0
Y15
列译码
W
WW
W
两级 译码
4位列地址
控制端：
=0写 =1读
高8位地址
片选 行地址选通RAS ：=0时A7～A0为行地址 列地址选通CAS ：=0时A7～A0为列地址
电源、地
低8位地址
1脚未用，或在新型号中用于片内自动刷新。
8
A0 位 A1 地 A2 址 A3 锁 A4 存 A5 器
A6
A7
128×128存储矩阵 1/128行译码器 128×128存储矩阵
T5 T3
T4 T6
导通，选中该单元。
T1
T2
写入：在W、W上分别加
高、低电平，写1/0。
读出：根据W、W上有无
Z
电流，读1/0。
（4）保持