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文檔簡介
1、四川警安職業(yè)學院標準教案紙課程名稱計算機組成原理(第二十二講)任課教師陳平授課時間地點多媒體授課班級人數教學目標 1.了解掩模式只讀存儲器(ROM的構成及工作原理2.了解可編程的只讀存儲器(PROM的構成及工作原理3.掌握可擦可編程的只讀存儲器(EPROM的構成及工作原理教學重點1. EPROM基本存儲電路2. EPROM工作原理教學難點EPROM實例教學時數2節(jié)教學方法講授法、演示法、實踐操作法教學手段多媒體教學教學內容:第 3章存儲系統(tǒng)(四)3.3半導體只讀存儲器3.3.1 掩模式只t存儲器(ROM前面介紹的三種存儲器都是隨機讀寫存儲器,它們的特點是數據可讀可寫,下 面介紹只讀存儲器,它的
2、特點是:當它在計算機系統(tǒng)中工作時,數據只讀不寫。根 據半導體只讀存儲器制造工藝的不同,只讀存儲器分為ROM、PROM、和EPROM三類。掩模式ROM由制造廠家作成,用戶不能加以修改。這類 ROM的存儲器可由 半導體二極管、雙極管晶體和 MOS電路構成。掩模式ROM的存儲矩陣可采用單譯碼結構,也可采用雙譯碼結構。通常,存 儲容量較小時,采用單譯碼結構,存儲容量較大時,采用雙譯碼。如256必位ROM的基本存儲元仍為1024個,排成32M2的矩陣。在X方向產生32條選擇 線,在Y方向產生8條選擇線,每四個為一組。存儲元的工作原理是:當某一個行被選中時,連到存儲管的基極信號為1,各列若有管子與此選擇線
3、相連,則管子導通,輸出為“0;'在輸出電路中經過反向,實際輸出為“1;若沒有管子與此選擇線相連,則存儲矩陣輸出為“1;經過輸出電路反向,輸出為“0在這里,輸出三態(tài)門可由片選信號 CS控制。很顯然,ROM的一個重要特點是:它的存儲信息不是易失的,即當電流掉電 后又恢復上電時,存儲信息是不變的。3.3.2 可編程的只讀存儲器(PROM為了便于用戶根據自己的需要來確定 ROM中的存儲內容,出現了可編程序的 只讀存儲器,簡稱為PROM o它可以由用戶自己編程。每一個字的8位,實際上是一個多發(fā)射極管,每一個發(fā)射極通過一個熔絲與位 線相連。管子工作在射極輸出器狀態(tài),當它被選中時,基極為高電位,則射
4、極輸出 也為高電位,故熔絲連著的位經過讀寫控制電路反相輸出為“0;'若熔絲燒斷,則位線就不與管了的射極相連,經讀寫控制電路反相輸出為“1;'出廠時,所有管了的熔絲都是連著的,可由用戶根據需要反某些熔絲燒斷,以便存入“1信息;未燒斷的則存入“CO息。讀寫控制電路是供讀了或寫入之用。寫入時,EC接+12V,要寫入的位D端斷開,不定入的位D端接地,即可達到寫入目的。正常讀出時,EC接+5V,讀寫控制電路僅起反相器作用。3.3.3 可擦可編程的只讀存儲器(EPROM前述的PROM只能寫一次,為了能多次改變 ROM中所存的內容,又出現了 可擦可編程只讀存儲器,簡稱 EPROM。1 .基本
5、存儲元電路圖3-8(a示出了 P溝道EPROM的基本電路結構示意圖。它與普通 P溝道增強 型MOS電路相似,在N型基片上生長了兩個高濃度的 P型區(qū),它們通過歐姆接 觸,分別引出源極(S和漏極(D。在S極與D極之間,字線HS 浮空多極硅柵 9DC _ t Jpp十N基極(b) EPRO(a) P溝道EPROM結構示意圖有一個由多晶硅做的柵極,但它是浮空的,被絕緣物SiO2所包圍。管子制造好時,硅柵上沒有電荷,因此管子內沒有導電溝道,D極和S極之間是不導電的。圖3-8P溝道EPROM結構示意圖當把EPROM管子用于存儲矩陣時,一個基本存儲元電路如圖 3-8(b所示,這 種電路所組成的存儲矩陣輸出為
6、全 "1;'當寫入"時,在D和S極之間加上25V 高壓,另外加上編程脈沖(其寬度約為50ms,所選中的單元在這個電壓作用下, D, S之間被瞬時擊穿,于是有電了通過絕緣層注入到硅柵。當高壓電源去后,因 為硅谷柵被絕緣層包圍,故注入的電子無處泄漏,硅谷柵變負,于是就形成了導電 溝道。從而使EPROM存儲元導通,輸出為“0:由這種EPROM做成的片了封裝上方有一個石英玻璃窗口。當用紫外線照射這 個窗口時,所有電路中的浮空晶柵上的電荷會形成光電流泄漏走,使電路恢復起始 狀態(tài),從而把原先寫入的“0B息擦去。經過照射后的EPROM,還可以進行再 寫,寫入后仍作為只讀存儲器使用
7、。2. EPROM 實例圖3-9示出了 Intel 2716的內部結構圖。2716是一個16K位(2K*8的EPROM 片子,要求單一的+5V電源。其中VPP在片子脫機編程時加+25V電源,片子正常 工作時使用+5V電源。PD/PGM輸入端是功率下降/編程輸入端,CS是片選端, A0-A10為地址輸入端,D0-D7為數據輸出端。圖3-92716型EPROM結構方框圖出于存儲器材片容量為 2KX8位,故用11條地址 線,7條用于行譯碼,4條用于列譯碼。8位輸出均有緩沖器。為了減少功耗,EPROM還可以工作在功耗下降方式。此時功耗 525mW下降到132mW,降低了 75%,對機器工作十分有利。這可以在 PD/PGM 輸入端輸入一個TTL的高電平信號來實現,此時EPROM輸出端工作在高阻狀態(tài)。在正常工作情況下,CS端與PD/PGM端是連在一起的,因此,沒有選取中的 片子就工作在功耗下降方式,以降低功耗。2716EPROM在擦去
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