數(shù)字電路 第九章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器課件_第1頁(yè)
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第九章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器§9.1概述§9.2只讀存儲(chǔ)器(ROM)§9.3隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)§9.1概述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是由半導(dǎo)體器件構(gòu)成的大規(guī)模集成電路,專門用來(lái)存放二進(jìn)制信息的,是任何數(shù)字電路不可缺少的一部分.按所用半導(dǎo)體器件的不同,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分為:1.雙極型-----工作速度快,在微機(jī)中作高速緩存2.MOS型-----功耗小,因而集成度高.用于大容量存儲(chǔ),如微機(jī)中的內(nèi)存條2.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RandomAccessMemoryRAM1)SRAM靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

(static)2)DRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)存取器(Dynamic)任何時(shí)刻對(duì)任何單元都能直接寫入或讀出二進(jìn)制信息,斷電后信息就丟失。3.順序存取存儲(chǔ)器SequentialAccessMemorySAMFIFOFirstinFirstoutFILOFirstinLastout順序存取存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是先入先出或先入后出§9.2只讀存儲(chǔ)器(ROM)只讀存儲(chǔ)器在工作時(shí)其存儲(chǔ)內(nèi)容是固定不變的,因此,只能讀出,不能隨時(shí)寫入,所以稱為只讀存儲(chǔ)器。7.2.1ROM的基本結(jié)構(gòu)及工作原理ROM主要組成部分:1.地址譯碼器2.存儲(chǔ)矩陣3.輸出電路。ReadOnlyMemory...000011111111111000000001地址A1A0D3D2D1D0內(nèi)容位線A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC譯碼器K:輸出控制端字線輸入任意一個(gè)地址碼,譯碼器就可使與之對(duì)應(yīng)的某條字線為高電平,進(jìn)而從位線上讀出四位輸出數(shù)字量。+VCCW3W0W1W2D0D1D2D3有MOS管的單元存儲(chǔ)“0”;無(wú)MOS管的單元存儲(chǔ)“1”。下圖是使用MOS管的ROM矩陣:固定ROM:在前面介紹的兩種存儲(chǔ)器中,其存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容在出廠時(shí)已被完全固定下來(lái),使用時(shí)不能變動(dòng)。

PROM:有一種可編程序的ROM,在出廠時(shí)全部存儲(chǔ)“1”,用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為“0”,然而只能改寫一次。ROM的類型:

EPROM:一種可以改寫多次的ROM。它所存儲(chǔ)的信息可以用紫外線或X射線照射檫去(Erasable),然后又可以重新編制信息。存儲(chǔ)容量是ROM的主要技術(shù)指標(biāo)之一,它一般用[存儲(chǔ)字?jǐn)?shù):2N].[輸出位數(shù):M]來(lái)表示(其中N為存儲(chǔ)器的地址線數(shù))。例如:128(字).8(位)、1024(字)8(位)等等。.EPROM的結(jié)構(gòu)及工作原理可見《數(shù)字電子技術(shù)》P301(閻石主編)PN+N+G1DSG2SIO2層SIMOS---迭柵注入MOS管G1控制極G2浮柵極符號(hào)當(dāng)S、D極間加以較高電壓(約+20~+25V)時(shí),將發(fā)生雪崩擊穿,如果同時(shí)在控制極加上高壓脈沖(幅度約+25V,寬度約50ms),一些速度較高的電子就能穿過SIO2層到達(dá)浮置柵極,行成注入電荷。注入了電荷的SIMOS管相當(dāng)于寫入了1,沒注入電荷的相當(dāng)于存入了0。SIMOS--StackedgateInjuntionMetalOxideSemiconductor9.2.2ROM的應(yīng)用舉例例1.用于存儲(chǔ)固定的專用程序。例2.利用ROM可實(shí)現(xiàn)查表或碼制變換等功能。查表功能--例:查某個(gè)角度的三角函數(shù)碼制變換:地址——欲變換的編碼相應(yīng)ROM中的內(nèi)容——目的編碼地址碼——變量值(角度)“造表”相應(yīng)ROM中的內(nèi)容——函數(shù)值輸入地址(角度)輸出函數(shù)值“查表”例3.ROM在波形發(fā)生器中的應(yīng)用。ROMD/A計(jì)數(shù)器CP計(jì)數(shù)脈沖送示波器34A1A2A0D3D2D1D0D/A01000000000001111111111100000000000000000000001111111111124812963tuo0tuo0ROMD/A計(jì)數(shù)器CP計(jì)數(shù)脈沖送示波器34uoA1A2A0D3D2D1D0D/A010000000000011111111111000000000000000000000011111111111248129639.3.1SRAM的基本存儲(chǔ)單元WiDD符號(hào)VCCWiDDO/IR/W123T2T3T4T5T6QQT1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線工作原理:O/IWiDDR/W123T2T3T4T5T6QT1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線VCCQVCCT2T1T3T4工作原理:1.信息的基本存儲(chǔ)單元:由增強(qiáng)型NMOS管T1和T2、T3和T4構(gòu)成一個(gè)基本R-S觸發(fā)器。2.T5和T6是門控管,由字線Wi控制其導(dǎo)通或截止:

Wi=1則導(dǎo)通,否則截止。VCCWiDDI/OR/W123T2T3T4T5T6QQT1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線4.R/W的控制作用R/W=0時(shí),三態(tài)門1、3接通,而門2處于高阻,使I/O信號(hào)得以經(jīng)過門1、3送到數(shù)據(jù)線上,以便寫入;R/W=1時(shí),門1、3處于高阻狀態(tài),門2接通,將數(shù)據(jù)線上電位送到I/O,以便讀出。R/W123數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線9.3.2單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元(DRAM)是目前所有大容量DRAM首選存儲(chǔ)單元,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但需要配置靈敏恢復(fù)/讀出放大器破壞性讀出字線位線CSCBW3W2W1W0地址譯碼器讀寫及輸入/輸出控制I/O1I/O0CSR/WA0A1D1D1D0D0存儲(chǔ)矩陣9.3.3存儲(chǔ)器的整體結(jié)構(gòu)64×64存儲(chǔ)矩陣D3D2D1D0D3D2D1D0I/O電路列地址譯碼A4A9A0A3A1A29.3.4RAM組件及其連接123456789181716151413121110A2A1A0A3A4A5A6A7A8A9CSGNDVCCD3D2D1D0R/WRAM2114管腳圖2345678910232221201918171615A0A1D0A3A4A5A6A9A10CSGNDVCCD3D2D1D4RAM6116管腳圖A2A711112141324A8D5D6D7RDWR一、擴(kuò)大RAM(如2114)的位數(shù)要達(dá)到這個(gè)目的方法很簡(jiǎn)單,只要把各片地址線對(duì)應(yīng)連接在一起,而數(shù)據(jù)線并行使用即可,示范接線如下圖:D7A9A0R/WCSD1D3D2D0A9A0R/WCSD1D3D2D0......D6D5D4D1D3D2D0...CSR/WA0A92114(1)2114(2)用(兩片2114)1024×4構(gòu)成1024×8二、增加RAM(如2114)的字?jǐn)?shù)通過用1024×4(4片2114)構(gòu)成4096×4為例,介紹解決這類問題的辦法。(1)訪問4096個(gè)單元,必然有12根地址線;(2)訪問RAM2114,只需10根地址線,尚余2根地址線;(3)設(shè)法用剩余的2根地址線去控制4個(gè)2114的片選端。思路:CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D3CSR/WA9A0D2D1D0D324譯碼器A11A10A0A9D3D2D1D02114

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