存储器是计算机的主要组成部件

存储器是计算机的主要组成部件，它主要是用来存储信息的。存储器的类型有很多，按存储介质分为半导体存储器、磁存储器和光存储器。半导体存储器芯片内包含大量的存储单元，每个存储单元都有唯一的地址代码加以区分，并能存储一位二进制信息。本章只讨论半导体存储器。

一、存储器的分类：

1.按工作方式不同：分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两大类。

2.按制造工艺不同：RAM、ROM又可分为双极型半导体存储器和单极型MOS存储器。

MOS型RAM又可分为静态RAM和动态RAM两种。RAM中任何存储单元的内容均能被随机存取。它的特点是存取速度快，一般用作计算机的主存。

ROM中的内容是在专门的条件下写入的，信息一旦写入就不能或不易修改。根据信息的写入方式不同，ROM可以分为掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）和电可擦除可编程ROM（E2PROM）四种。在正常工作时，信息只能读出不能写入，通常用于存放固定信息。

掩膜ROM中的内容是在出厂前已写好的,用户不能

改写；PROM可由用户以专用设备将信息写入一次，写后不能改变；EPROM可由用户以专用设备将信息写入，然后用紫外线照射擦除信息；E2PROM采用电气方法擦除信息。

半导体存储器的分类情况如图5-1所示。

二、随机存取存储器(RAM)

RAM既可向指定单元写入信息又可从指定单元读出信息,且读写时间与信息所处位置无关。RAM根据制造工艺的不同可分为双极型RAM和MOS型RAM，双极型RAM较MOS型RAM来说，速度高、功耗大、集成度低。在断电后，RAM中信息将消失。

1.随机存取存储器（RAM）的结构

RAM的一般结构形式包括存储矩阵、地址译码器和读写控制器三部分，并通过数据输入/输出线，地址

输入线片选控制线和读写控制线与外界发生联系。

如图5-2所示：

解释：存储矩阵由若干存储单元组成，一个存储单元称为存储器的一个字，它所含有的基本存储电路（二进制数）的个数称存储器的字长。存储器中的每个字都对应唯一的地址编号。外界的地址经地址译码器译出后的输出线称“字线”，它用来对存储矩阵中的存储单元进行选通。每个存储单元中的基本存储电路通过各自的连线与读/写控制器相连，该连线称存储器的“位线”。对于有n位地址和m位字长的存储器来说，共有2n×m个存储电路，即存储容量是2n×m位二进制数位。

读写过程：n位地址经地址译码器译出后，使2n条字线中的一条有效，这条有效的字线选中存储矩阵中的一个存储单元。在片选信号CS=1，=1，被选中单元

的m个基本存储电路通过m根位线向外界读出存储单元的内容；当CS=1，=0时，由外界通过m根位线向选中的存储单元写入新内容。当CS=0时，RAM禁止读写操作。

2.静态RAM(SRAM)

能存储一位二进制数的基本单元称基本存储电路。在电源供电的情况下，所存的信息能稳定保持，不需要进行定时“刷新”的基本存储电路称为静态存储电路，由它构成的RAM称静态RAM。静态存储电路有双极型和MOS型两种，这里以MOS为例。

电路说明：MOS型静态RAM的基本存储电路如图5-3所示，它由虚线框内的6个NMOS管组成。T1、T3两个反相器交叉耦合构成一个基本RS触发器，用于存储一位二进制信息，T2、T4 是负载管，Q和是触发器

的一对互补输出。

若Q=1，=0，则表示存储的信息是1，若Q=0，=1，表示存储的信息是0。T5、T6受行选线Xi控制，当Xi=1时，T5、T6导通，触发器中存储的信息Q和分别送到位线D和。T7、T8受列选线Yi控制，当Yi=1时，T7、T8导通，位线D和上的信息分别被送到输出线I/O和，从而使触发器的Q和与外界数据线相通。

读写过程：读操作时，使行选线Xi、列选线Yi均为1，触发器存储的信息由Q和经D和从I/O和读出。写操作时，使行选线Xi、列选线Yi均为1，同时将要写入的数据加在I/O和上（要写1，使I/O=1、=0；要写0，使I/O=0，=1），经D和、Q和加到T3、T1的栅极上，使触发器存入相应的信息。信息一旦写入，只要不断电，触发器保持不变。

3.动态RAM（DRAM）

动态RAM的基本存储电路是利用MOS管栅-源间电容对电荷的暂存效应来实现信息存储的。因为电容存在漏电阻，为避免信息的丢失，必须给电容补充漏掉的电荷，这一操作称为“刷新”。

常见的MOS存储电路有单管电路、三管电路和四管电路。目前大容量的动态RAM大多采用单管MOS动态存储电路。

电路如图5-4所示：（Cs用于存储信息，T为门控管。）

读写过

程：

写入数据时，使字选线为1，门控管T导通。来自数据线D的待写入信息经由位线存入电容Cs。写入1时，位线为1。电容Cs 充电；写入0时，位线为0，电容Cs放电。

读出数据时，使字选线为1,门控管T导通。若电容Cs上有电荷，便会通过位线的分布电容CＤ放电，位线上有电流流过，表示读出信息1；若电容Cs上无电荷，位线上没有电流流过，表示读出信息0。

三、只读存储器(ROM)

ROM中的信息在正常工作时只能读出不能写入，断电后,信息仍保持,用于存放固定的信息,电路结构较RAM的简单。

根据制造工艺的不同，可将ROM分为掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）和电可擦除可编程ROM（E2PROM）。

1.只读存储器的结构

ROM的一般结构由地址译码器、存储矩阵和读出

电路三部分组成。

图5-5说明：n位地址经译码器译出后使2n条字线中的一条有效，它选中存储矩阵2n个存储单元中的一个。通过被选通单元的m个基本存储电路的位线，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2n×m位。

2.只读存储器(ROM)的基本耦合单元

ROM的基本耦合单元有二极管、三极管和MOS管。