第6章 半导体存储器分析

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地址译码器
地址译码器
A0
1
＆
W0
A1
1
＆
W1
＆
W2
＆
W3
+VDD
存储矩阵
字 线
字线
存 储 矩 阵
输出电路 输出电路
D3
D2
D1
D0
1
1
1
1
D3
D2
D1
D0
图6-2 (4×4)的 NMOS固定ROM
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➢图6-2是一个4×4位的NMOS固定ROM。
01 10 11
1011 0100 1110
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➢固定ROM的编程是设计者根据要求确定存储 内容，设计出存储矩阵，即哪些交叉点（存 储单元）的信息为1，哪些为0。为1的制造 管子，为0的不需制造管子，画出存储矩阵 编码图。通常，存储矩阵中有管子处，用 “码点”表示，由生产厂制作。图6-2的存储 矩阵简化编码图如图6-3所示。
➢固定ROM：在制造时根据特定的要求做成固 定的存储内容，出厂后，用户无法更改，只
能读出。
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➢PROM：存储内容可以由使用者编制写入， 但只能写入一次，一经写入就不能再更改。
➢ EPROM ： 存 储 内 容 可 以 改 变 ， 但 EPROM 所存内容的擦去或改写，需要专门的擦抹器 和编程器实现。在工作时，也只能读出。
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➢ 位线与字线之间逻辑 W0
关系为：
第6章 半导体存储器
➢半导体存储器是一种由半导体器件构成的能 够存储数据、运算结果、操作指令的逻辑部 件。用于计算机的内存及数字系统存储部件。
6.1 概述 6.2 只读存储器
6.3 随机存取存储器
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6.1 概述
6.1.1 半导体存储器的特点及分类 按制造工艺不同分类：
➢地址译码器：有两根地址输入线A1和A0，共 有4个地址号，每个地址存放一个4位二进制 信息；
➢译码器输出线：W0、W1、W2、W3称为字线，
由输入的地址代码A1A0确定选中哪条字线。
被选中的数据经过输出缓冲器输出。
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➢存储矩阵：是NMOS管的或门阵列。一个字 有4位信息，故有四条数据线 D0, D1, D2, D3,
➢E2PROM：可用电擦写方法擦写。
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6.2.1 固定只读存储器(ROM)
ROM由地址译 地
址
码器、存储矩阵、输 入
输出和控制电路
组成，如图6-1
所示。
地
W0
址
存贮矩阵
译 码
N× M
器
WN-1
D0
DM-1
输出及控制电路
数据输出
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图6-1 ROM结构图
➢只读存储器为非易失性存储器，去掉电源， 所存信息不会丢失。
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Hale Waihona Puke Baidu
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➢ROM按存储内容的写入方式，可分为固定 ROM,可编程序只读存储器，简称（PROM) 和可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，简称 EPROM)。
➢输出又称为位线。它是字×位结构。存储矩 阵实际上是一个编码器，工作时编码内容不 变。位线经过反相后输出，即为ROM的输 出端D0、D1、D2、D3。
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➢每根字线和位线的交叉处是一个存储单元， 共有16个单元。交叉处有NMOS管的存储 单元存储“1”，无NMOS管的存储单元存 储 “ 0” 。 例 如 ， 当 地 址 A1A0=00 时 ， 则 W0=1（W1、W2、W3均为0），此时选中0 号地址使第一行的两个NMOS管导通，
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D2 0, D0 0, D3 D1 1
经输出电路反相后， 输 出 D3D2D1D0=0101 。
表6-1 ROM中的信息表
因此，选中一个地址， 地址
内容
该行的存储内容输出。
A1 A0 00
D3 D2 D1 D0 0101
四个地址存储的内容 如表6-1所示。
➢ 分成TTL和MOS存储器两大类。TTL型速度快， MOS型工艺简单、集成度高、功耗低、成本低等 特点。
按存储信号的原理不同：
➢ 分为静态存储器和动态存储器两种。
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➢ 静态存储器是以触发器为基本单元来存储0和1的， 在不失电的情况下，触发器状态不会改变；
➢ 动态存储器是用电容存储电荷的效应来存储二值信 号的。电容漏电会导致信息丢失，因此要求定时对 电容进行充电或放电。 称为刷新。动态存储器都 为MOS型。
决定。 2020/10/18
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➢地址码的位数n与字数之间存在2n=字数的 关系。如果某存储器有十个地址输入端， 那它就能存210=1024个字。 2、存取周期
➢连续两次读（写）操作间隔的最短时间称 为存取周期。
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6.2 只读存储器
➢半导体只读存储器(Read-only Memory,简称 ROM)是只能读不能写的存储器。通常用其 存放固定的数据和程序，如计算机系统的引 导程序、监控程序、函数表、字符等。
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➢例如，某存储器能存储1024个字 ，每个字4位， 那它的存储容量就为1024×4=4096，即该存 储器有4096个存储单元。
➢存储器写入（存）或者读出（取）时，每次
只能写入或读出一个字。若字长为8位，每次
必须选中8个存储单元。选中哪些存储单元，
由地址译码器的输出来决定。即由地址码来
按工作特点不同：
➢ 分成只读存储器、随机存取存储器。
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6.1.2 半导体存储器的主要技术指标：
半导体存储器有两个主要技术指标：存储容量 和存取时间。
➢1、存储容量： ➢存储器中存储单元个数叫存储容量，即存放
二进制信息的多少。
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➢存储器中二值代码都是以字的形式出现的。一 个字的位数称做字长。例如，16位构成一个字， 该字的字长为16位。一个存储单元只能存放一 位二值代码，要存储字长为16的一个字，就需 要16个存储单元。若存储器能够存储1024个字， 就得有1024×16个存储单元。通常，存储容量 应表示为字数乘以位数。