第4章 半導(dǎo)體存貯器

第4章半導(dǎo)體存貯器

4.1概述4.2讀寫存貯器(RAM)4.3只讀存貯器(ROM)

4.1概述

4.1.1存儲器分類

1.按存儲器在主機的內(nèi)部還是外部，分為內(nèi)存與外存

2.按構(gòu)成存儲器的材料，分為半導(dǎo)體、磁、激光和紙卡存儲器

3.按照工作方式的不同，半導(dǎo)體存貯器分為讀寫存貯器(RAM)和只讀存貯器(ROM)。1.讀寫存貯器RAM，按制造工藝分：

(1)雙極型RAM：存取時間短，幾至幾十納秒，但集成度低，功耗大，價格高。

(2)金屬氧化物(MOS)RAM，分為靜態(tài)RAM和動態(tài)RAMa.SRAM：存取時間為幾十至幾百納秒，集成度較高，功耗較雙極型低，價格較便宜。

b.DRAM：容量大，價格低，但需要定時刷新。2.只讀存貯器ROM(1)掩模工藝ROM(2)可一次編程ROM(OTPROM)(3)可擦去的PROM(EPROM,E2PROM)4.1.2存貯器的主要性能指標

1.存貯容量:以存儲單元個數(shù)表示

2.存取時間：存取芯片中某一個單元數(shù)據(jù)所需要的時間；CPU的讀寫時間要長于RAM芯片所要求的存取時間。

3.可靠性：以平均無故障時間來確定

4.功耗

5.價格

4.2讀寫存貯器(RAM)

4.2.1靜態(tài)讀寫存貯器(SRAM)

1.概述靜態(tài)讀寫存貯器(StaticRAM)使用十分方便，在微型計算機領(lǐng)域獲得了極其廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)以一塊典型的SRAM芯片6264為例說明其外部特性及工作過程。

圖4.16264引腳圖

(1)8K×8bit的CMOSRAM芯片①引線功能。6264(6164)有28條引出線，它們包括：

A0~A12為13條地址信號線。

D0~D7為8條雙向數(shù)據(jù)線。

，CS2為兩條片選信號的引線。為輸出允許信號。

是寫允許信號。

NC為沒有使用的空腳。芯片上還有+5V電壓和接地線。

表4.16264真值表

SRAM6264數(shù)據(jù)寫入波形

②6264(6164)的工作過程。

SRAM6264數(shù)據(jù)讀出波形

2.連接使用

使用時，按規(guī)定的內(nèi)存地址范圍，將存儲器芯片正確連接到總線上。而片選信號由高位地址和控制信號譯碼形成，它們決定該芯片在內(nèi)存的地址范圍。

(1)全地址譯碼方式

全地址譯碼方式使存儲器芯片的每一個存儲單元唯一地占據(jù)內(nèi)存空間的一個地址，或者說利用地址總線的所有地址線來唯一地決定存儲芯片的一個單元。從圖4.2可以看到，6264這一8KB的芯片唯一地占據(jù)從F0000H到F1FFFH這8KB內(nèi)存空間；芯片的每一個存貯單元唯一地占據(jù)上述地址空間中的一個地址。該圖用在CPU最大模式下。

圖4.2SRAM6264的全地址譯碼連接

F0000H~F1FFFH利用與非門

圖4.3另一種譯碼器（利用或門）80000H~81FFFH

(2)部分地址譯碼方式首先，讓我們看一下圖4.4所示的6264的連接圖。分析圖4.4所示的連接圖，可以發(fā)現(xiàn)，此時的8KB芯片6264所占據(jù)的內(nèi)存地址空間為

DA000H~DBFFFH;8kDE000H~DFFFFH;8kFA000H~FBFFFH;8kFF000H~FFFFFH;8k圖4.4SRAM6264的部分地址譯碼連接A14和A17未參與譯碼

由于少用了地址線參加譯碼，一塊8KB的芯片占據(jù)了多個8KB的地址空間，從而地址產(chǎn)生了重疊區(qū)，破壞了地址空間的連續(xù)性并減小了總的地址空間，但譯碼相對較簡單。通常若參加譯碼的高地址愈少，譯碼愈簡單，一塊芯片所占的內(nèi)存地址空間就愈多。極限情況，只用一條高位地址線接在片選信號端。

(3)譯碼器電路

在工程上常用的譯碼電路還有如下幾種類型：①利用廠家提供的現(xiàn)成的譯碼器芯，如74LS138，74LS154。

②利用廠家提供的數(shù)字比較器芯片。方便改變地址

③利用ROM做譯碼器。適于批量生產(chǎn)

④利用PLD。GAL16V8、LATTICE1032等，便于保密。3.靜態(tài)RAM連接舉例

圖4.5中，使用一塊3-8譯碼器芯片(74LS138或8205)，將兩片6116（2K）所占的內(nèi)存地址范圍安排在7C000H~7CFFFH。

A19/18/17/16/15/14/13/12/11/A10~A00/1/1

/1

/1

/1/0/0/0(1)/…SRAM6116引線圖

圖4.5兩片6116的連接圖地址范圍：40000H~407FFH40800H~40FFFH4.等待的實現(xiàn)在存貯器芯片的連接使用中，由于采用了要求的定時時間比較長的芯片或由于總線的時間延遲過大等原因，CPU提供的定時時間不能滿足存貯器芯片的要求，使CPU無法正確地讀寫存貯器。這就要求電路的設(shè)計者采取適當?shù)拇胧﹣斫鉀Q這一問題。解決這個問題的最簡單的辦法就是降低CPU的時鐘頻率，加大周期T，但降低了CPU的效率；另一種方法是利用CPU的READY信號。隨著存儲器芯片速度的提高，這個問題基本得到解決。

4.3只讀存貯器(ROM)

4.3.1EPROM:可擦出重寫的ROM1.2764的引線

A0~A12為13條地址信號輸入線，說明芯片的容量為8K個單元。

D0~D7為8條數(shù)據(jù)，表明芯片的每個存貯單元存放一個字節(jié)(8位二進制數(shù))。

為輸入信號。

是輸出允許信號。

為編程脈沖輸入端。

圖4.18EPROM2764引線圖

引腳與6264兼容2.2764的連接使用圖4.19EPROM2764的連接圖

ROM:00000H~02FFFH;RAM:03000H~06FFFH圖4.20EPROM2764的連接圖

3.EPROM的編程

(1)擦除

EPROM干凈的標志為每個單元的內(nèi)容均為FFH(2)編程對EPROM的編程通常有兩種方式，即標準編程和快速編程兩種方式。①標準編程：編程-校驗，缺點：編程時間長、不安全。②快速編程：三步走

EPROM的讀出過程

4.4存儲器應(yīng)用舉例

4.3.1EPROM:可擦出重寫的ROM1.2764的引線

A0~A12為13條地址信號輸入線，說明芯片的容量為8K個單元。

D0~D7為8條數(shù)據(jù)，表明芯片的每個存貯單元存放一個字節(jié)(8位二進制數(shù))。

為輸入信號。

是輸出允許信號。

START：MOVAX,1E00HMOVDS,AXMOVSI,0000HMOVCX,2000HGOON:MOVAL,55HMOV[SI],ALCALLT20MS;延時20msINCSILOOPGOONHLT

START：MOVAX,1E00HMOVDS,AXMOVSI,0000HMOVCX,2000HGOON:MOVAL,55HMOV［SI,ALCALLT20MS;延時20msINCSILOOPGOONHLT

START：MOVAX,1E00HMOVDS,AXMOVSI,0000HMOVCX,2000HGOON:MOVAL,55H