数电64学时课件第7章
概 述,第 7 章 半导体存储器,本章小结,随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),了解 ROM 的类型和结构，理解其工作原理。,理解字、位、存储容量等概念。,了解 RAM 的类型、结构和工作原理。,了解 RAM 的扩展方法。,主要要求：,7.1 概述,分类：,本章介绍存储器的结构、工作原理和应用。,例如计算机中的自检程序、初始化程序便是固化在 ROM 中的。计算机接通电源后，首先运行它，对计算机硬件系统进行自检和初始化，自检通过后，装入操作系统，计算机才能正常工作。,*半导体存储器的类型与特点,例如 计算机内存就是 RAM,ROM 在工作时只能读出信息而不能写入信息。它用于存放固定不变的信息，断电后其数据不会丢失。常用于存放程序、常数、表格等。,*半导体存储器的作用,存放二值数据,按材料分类 1) 磁芯存储器软磁盘、硬盘 2) 光盘存储器CD、DVD 3) 半导体存储器RAM、ROM,RAM 既能读出信息又能写入信息。它用于存放需经常改变的信息，断电后其数据将丢失。常用于存放临时性数据或中间结果。,按数据写入方式不同分,一、ROM 的类型及其特点,写入的数据可电擦除，用户可以多次改写存储的数据。使用方便。,其存储数据在制造时确定，用户不能改变。用于批量大的产品。,其存储数据由用户写入。但只能写一次。,写入的数据可用紫外线擦除，用户可以多次改写存储的数据。,7.2 只读存储器(ROM),1. 固定（掩模）ROM,1. 结构,2. 工作原理 以二极管构成的固定ROM为例。,二、ROM 的结构和工作原理,存储容量及其表示,一般用“字数 字长(即位数)”表示,2. PROM（以三极管结构为例）,熔丝断开后不可恢复， 所以是一次性编程！,3. 可重复擦写式ROM,总体结构同PROM，只是存储单元采用了FAMOS（浮栅雪崩注入式MOS管），用紫外线照射时，浮栅上电子形成光电流释放掉，对应擦除过程。,擦除时间长，约1020分钟 整片擦除 写入一般需要专门的工具 擦除操作复杂，擦除速度很慢,(1) EPROM(光擦除可编程ROM),(2)EEPROM, E2PROM（电擦除）,存储单元采用了Flotox管（浮栅隧道氧化层MOS管）。擦除和写入需要加高电压脉冲。,（3）快闪存储器（FLASH ROM）,也是电擦除，存储单元采用叠栅MOS管。 FLASH ROM既吸收了EPROM 结构简单、编程可靠的特点，又保留了E2PROM用隧道效应擦除的快捷特性，而且集成度可以作得很高。,EEPROM和FLASH ROM 1)擦除时间短(ms级) 2)不需要专门的工具写入和擦除 EEPROM可以对单个存储单元擦除 FLASH ROM由于源极都并联，所以擦除时，整片擦除，或分块擦除。,一、RAM 的结构、类型和工作原理,7.3 随机存取存储器RAM,RAM 分类,DRAM 存储单元结构简单，集成度高，价格便宜，广泛地用于计算机中，但速度较 慢，且需要刷新及读出放大器等外围电路。,DRAM 的存储单元是利用 MOS 管具有极高的输入电阻，在栅极电容上可暂存电荷的特点来存储信息的。由于栅极电容存在漏电，因此工作时需要周期性地对存储数据进行刷新。,SRAM 存储单元结构较复杂，集成度较低，但速度快。,(一) 存储矩阵,由许多存储单元排列而成，每个存储单元能存储1位二值数据。,存储矩阵中存储单元的编址方式,适用于小容量存储器。,适用于大容量存储器。,(二) 地址译码器,（三）读写控制电路,D/D连接存储器内部的各个存储单元，既做数据输入，也作数据输出，可以从D上读取存储器的内容，也可以向存储器内部写入。,1024 4位RAM（2114）的结构框图,二、集成 RAM 举例,A0 A9 为地址码输入端。,4 个 I/O 脚为双向数据线，用于读出或写入数据。,VDD 接 +5 V。,信号与 TTL 电平兼容。,三、RAM容量扩展,1位扩展方式,将1024×1位的扩展RAM为1024×8位的RAM。,2字扩展方式,将256×8位的RAM扩展成1024×8位的RAM。,半导体存储器由许多存储单元组成，每个存储单元可存储一位二进制数 。根据存取功能的不同，半导体存储器分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。,本 章 小 结,ROM 用于存放固定不变的数据，存储内容不能随意改写。工作时，只能根据地址码读出数据。断电后其数据不会丢失。ROM有固定 ROM(又称掩膜 ROM) 和可编程 ROM之分。固定 ROM 由制造商在制造芯片时，用掩膜技术向芯片写入数据，而可编程 ROM 则由用户向芯片写入数据。可编程 ROM 又分为一次可编程的 PROM 和可重复改写、重复编程的 EPROM 和 E2PROM。EPROM 为电写入紫外擦除型，E2PROM 为电写入电擦除型，后者比前者快捷方便。可编程 ROM 都要用专用的编程器对芯片进行编程。,RAM 由存储矩阵、译码器和读/写控制电路组成。它可以读出数据或改写存储的数据，其读、写数据的速度很快。因此，RAM 多用于需要经常更换数据的场合，最典型的应用就是计算机中的内存。但是， RAM 断电后数据将丢失。,RAM 可位扩展或字扩展，也可位、字同时扩展。通过扩展，可由多片小容量的 RAM 构成大容量的存储器。,
