第六章半导体存储器讲解材料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PROM 内容可由用户编好后写入，一经写入不能更改 紫外光擦除（约二十分钟）
EPROM 存储数据可以更改，但改写麻烦，工作时只读
EEPROM 或 E2PROM 电擦除（几十毫秒）
T6
T5
1 Xi
1 存储单元 0
位 线
T4 截 止T2
B CB
C2
导 T通1
T3
位 线
B
C1
CB
T5、T6 — 控制 对位线的预充电
T8
D1
1 Yi
T7
0D
若无预充电，在“读”过程中 C1 存储的电荷有所损 失，使数据 “1”被破坏，而预充电则起到给 C1 补 充电荷的作用，即进行一次刷新。
第六章 半导体存储器
按器件类型 ，半导体存储器可分为： 双极型存储器和MOS型存储器
第六章 半导体存储器
6.2 顺序存取存储器（ SAM）
SAM 是一种按顺序串行地写入或读出 的存储器，也成为串行存储器，由于SAM 的数据是按一定顺序串行写入或读出，所以 它实质上就是移位寄存器。
SAM按数据读出的顺序分为先入先出和 先入后出型。
第六章 半导体存储器
第六章 半导体存储器
• 6.1 概述 • 6.2 顺序存取存储器（ SAM） • 6.3 随机存取存储器（ RAM） • 6.4 只读存储器（ROM）
第六章 半导体存储器
第六章 半导体存储器
6.1 概述
存储器是存储信息的器件，主要用来存放二进制数 据、程序和信息，是计算机等数字系统中不可缺少的组 成部分。
8 位地址输入的 地址译码器,只有 32 条输出线。
第六章 半导体存储器
[例] 1024 1 存储器矩阵
10 根地址线 — 2n (1024)个地址
25 (32) 根行选择线 25 (32)根列选择线
1024 个字排列成 — 32 32 矩阵
当 X0 = 1，Y0 = 1 时， 对 0-0 单元读(写) 当X31 = 1，Y31= 1时， 对 31-31 单元读(写)
第六章 半导体存储器
6.3.2 RAM的存储单元
(一) 静态存储单元 基本工作原理：
010
Xi
MOS管为 简化画法
T5、T6 — 门控管 控制触发器与位线的连通 T7、T8 — 门控管 控制位线与数据线的连通
Q
位 T6
线 导截通止
B 截导止通
S
T8
Q T5 位
读操作时: DQ DQ
R 导截通止 线
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 CGSND OE
1
24
2
23
3
22
4
21
5
20
6 6116 19
7
18
8
17
9
16
10
11输入
15 14
12WE
A0A1130
1
0 01
稳定
0 0
稳定
VDD
A8
A9 WE
写入控制
OE
A10
输出使能
CS
D7
片选
D6
D5 工D作4 方式
2. 三管动态存储单元
VDD
读字线 T4
写 T1
T3 读
位 线
T2
位 线
C
存储单元
写字线
CB
读操作:
先使读位线预充电到高电平
当读字线为高电平时 T3 导通 若 C 上存有电荷 (1) 使 T2 导通, 则 CB 放电, 使 读位变为低电平 (0) 若 C 上没有电荷 (0) 使 T2 截止, 则 CB 不放电, 使读位线保持高电平 (1)
Xi
T4
T6 T3
T8
特点：
VDD P
N
PMOS 作 NMOS
T2
负载，功耗极小，可
在Biblioteka Baidu流电源断电后,靠
T5 T1
电池保持存储数据.
T7 D
Yi
D
第六章 半导体存储器
(二) 动态存储单元
VDD
1. 四管动态存储单元
预充脉冲
T3、T4 — 门控管 控制存储单元 与位线的连通
T7、T8 — 门控管 控制位线与数 据线的连通
第六章 半导体存储器
第六章 半导体存储器
6.3.1 RAM 的结构与工作原理
地 址 码 输 入 片CS选 读R/写/ 控W制
输I入//输O 出
… …
地
址
译
存储矩阵
码
器
读/写 控制器
第六章 半导体存储器
[例] 对 256 4 存储矩阵进行地址译码
… … … …
一元地址译码
AA10...01
W0 译 W1 码
写操作: 当写字线为高电平时 T1 导通 将输入信号送至写位线，则将信息存储于 C 中
第六章 半导体存储器
6.3.3 RAM 存储容量的扩展 (一) 位扩展 地址线、读/写控制线、片选线并联
输入/ 输出线分开使用
如：用 8 片 1024 1 位 RAM 扩展为 1024 8 位 RAM
OI00
导截通止 B
T7 D
写操作时:
DQ QD
010 Yi
D
第六章 半导体存储器
1. 六管 NMOS 存储单元
Xi
T4 T4 T6
01 T3
VVDDDD VVGGGG T2 T2
T1 T510
基本RS 触发器
T3
T导截8 通止
T1
导截通止T7 D
Yi
D
特点： 断电后数据丢失
第六章 半导体存储器
2. 六管 CMOS 存储单元
0011 1010
A07
器 W256 0 1 1 1
8线 — 256线 D13D02D11D00
二元地址译码
A1 0 AA0...12
X0 行 X1 译
码
A03 器 X15
4线 —16线
Dout
Y0Y1… Y15 列译码器
缺点: n 位地址输入的
译码器,需要 2n 条 输出线。
1A4 0A5…A6 A0 7
I/ O
1024×1(0)
IO11
I/ O
1024×1(1) …
IO77 D0D7
I/ O
1024×1(7)
…
AA01 A0A1 …A9R/WCS . .
A9
R /01W
A0A1…A9 R/WCS
A0A1…A9 R/WCS
0CS
第六章 半导体存储器
(二) 字扩展
第六章 半导体存储器
（三）RAM 芯片举例
6.1.1 半导体存储器的特点 集成度高，体积小
可靠性高，价格低
外围电路简单易于批量生产
第六章 半导体存储器
6.1.2 半导体存储器的分类
按存取功能，半导体存储器可分为 ： 只读存储器ROM（Read-only memory ） 随机存取存储器RAM（Random access memory） 顺序存取存储器SAM(Sequential access memory)。
I/O
D3
D0D7
低功耗维持 读 写
高阻态 输出 输入
第六章 半导体存储器
6.4 只读存储器（ROM）
6.4.1 ROM 的分类
掩模 ROM
分类 可编程 ROM（PROM — Programmable ROM）
可擦除可编程 ROM（EPROM — Erasable PROM）
说明:
掩模 ROM 生产过程中在掩模板控制下写入，内容固定， 不能更改
EPROM 存储数据可以更改，但改写麻烦，工作时只读
EEPROM 或 E2PROM 电擦除（几十毫秒）
T6
T5
1 Xi
1 存储单元 0
位 线
T4 截 止T2
B CB
C2
导 T通1
T3
位 线
B
C1
CB
T5、T6 — 控制 对位线的预充电
T8
D1
1 Yi
T7
0D
若无预充电，在“读”过程中 C1 存储的电荷有所损 失，使数据 “1”被破坏，而预充电则起到给 C1 补 充电荷的作用，即进行一次刷新。
第六章 半导体存储器
按器件类型 ，半导体存储器可分为： 双极型存储器和MOS型存储器
第六章 半导体存储器
6.2 顺序存取存储器（ SAM）
SAM 是一种按顺序串行地写入或读出 的存储器，也成为串行存储器，由于SAM 的数据是按一定顺序串行写入或读出，所以 它实质上就是移位寄存器。
SAM按数据读出的顺序分为先入先出和 先入后出型。
第六章 半导体存储器
第六章 半导体存储器
• 6.1 概述 • 6.2 顺序存取存储器（ SAM） • 6.3 随机存取存储器（ RAM） • 6.4 只读存储器（ROM）
第六章 半导体存储器
第六章 半导体存储器
6.1 概述
存储器是存储信息的器件，主要用来存放二进制数 据、程序和信息，是计算机等数字系统中不可缺少的组 成部分。
8 位地址输入的 地址译码器,只有 32 条输出线。
第六章 半导体存储器
[例] 1024 1 存储器矩阵
10 根地址线 — 2n (1024)个地址
25 (32) 根行选择线 25 (32)根列选择线
1024 个字排列成 — 32 32 矩阵
当 X0 = 1，Y0 = 1 时， 对 0-0 单元读(写) 当X31 = 1，Y31= 1时， 对 31-31 单元读(写)
第六章 半导体存储器
6.3.2 RAM的存储单元
(一) 静态存储单元 基本工作原理：
010
Xi
MOS管为 简化画法
T5、T6 — 门控管 控制触发器与位线的连通 T7、T8 — 门控管 控制位线与数据线的连通
Q
位 T6
线 导截通止
B 截导止通
S
T8
Q T5 位
读操作时: DQ DQ
R 导截通止 线
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 CGSND OE
1
24
2
23
3
22
4
21
5
20
6 6116 19
7
18
8
17
9
16
10
11输入
15 14
12WE
A0A1130
1
0 01
稳定
0 0
稳定
VDD
A8
A9 WE
写入控制
OE
A10
输出使能
CS
D7
片选
D6
D5 工D作4 方式
2. 三管动态存储单元
VDD
读字线 T4
写 T1
T3 读
位 线
T2
位 线
C
存储单元
写字线
CB
读操作:
先使读位线预充电到高电平
当读字线为高电平时 T3 导通 若 C 上存有电荷 (1) 使 T2 导通, 则 CB 放电, 使 读位变为低电平 (0) 若 C 上没有电荷 (0) 使 T2 截止, 则 CB 不放电, 使读位线保持高电平 (1)
Xi
T4
T6 T3
T8
特点：
VDD P
N
PMOS 作 NMOS
T2
负载，功耗极小，可
在Biblioteka Baidu流电源断电后,靠
T5 T1
电池保持存储数据.
T7 D
Yi
D
第六章 半导体存储器
(二) 动态存储单元
VDD
1. 四管动态存储单元
预充脉冲
T3、T4 — 门控管 控制存储单元 与位线的连通
T7、T8 — 门控管 控制位线与数 据线的连通
第六章 半导体存储器
第六章 半导体存储器
6.3.1 RAM 的结构与工作原理
地 址 码 输 入 片CS选 读R/写/ 控W制
输I入//输O 出
… …
地
址
译
存储矩阵
码
器
读/写 控制器
第六章 半导体存储器
[例] 对 256 4 存储矩阵进行地址译码
… … … …
一元地址译码
AA10...01
W0 译 W1 码
写操作: 当写字线为高电平时 T1 导通 将输入信号送至写位线，则将信息存储于 C 中
第六章 半导体存储器
6.3.3 RAM 存储容量的扩展 (一) 位扩展 地址线、读/写控制线、片选线并联
输入/ 输出线分开使用
如：用 8 片 1024 1 位 RAM 扩展为 1024 8 位 RAM
OI00
导截通止 B
T7 D
写操作时:
DQ QD
010 Yi
D
第六章 半导体存储器
1. 六管 NMOS 存储单元
Xi
T4 T4 T6
01 T3
VVDDDD VVGGGG T2 T2
T1 T510
基本RS 触发器
T3
T导截8 通止
T1
导截通止T7 D
Yi
D
特点： 断电后数据丢失
第六章 半导体存储器
2. 六管 CMOS 存储单元
0011 1010
A07
器 W256 0 1 1 1
8线 — 256线 D13D02D11D00
二元地址译码
A1 0 AA0...12
X0 行 X1 译
码
A03 器 X15
4线 —16线
Dout
Y0Y1… Y15 列译码器
缺点: n 位地址输入的
译码器,需要 2n 条 输出线。
1A4 0A5…A6 A0 7
I/ O
1024×1(0)
IO11
I/ O
1024×1(1) …
IO77 D0D7
I/ O
1024×1(7)
…
AA01 A0A1 …A9R/WCS . .
A9
R /01W
A0A1…A9 R/WCS
A0A1…A9 R/WCS
0CS
第六章 半导体存储器
(二) 字扩展
第六章 半导体存储器
（三）RAM 芯片举例
6.1.1 半导体存储器的特点 集成度高，体积小
可靠性高，价格低
外围电路简单易于批量生产
第六章 半导体存储器
6.1.2 半导体存储器的分类
按存取功能，半导体存储器可分为 ： 只读存储器ROM（Read-only memory ） 随机存取存储器RAM（Random access memory） 顺序存取存储器SAM(Sequential access memory)。
I/O
D3
D0D7
低功耗维持 读 写
高阻态 输出 输入
第六章 半导体存储器
6.4 只读存储器（ROM）
6.4.1 ROM 的分类
掩模 ROM
分类 可编程 ROM（PROM — Programmable ROM）
可擦除可编程 ROM（EPROM — Erasable PROM）
说明:
掩模 ROM 生产过程中在掩模板控制下写入，内容固定， 不能更改