半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的認(rèn)知及應(yīng)用(數(shù)字電路分析課件)

項(xiàng)目8半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的認(rèn)知復(fù)習(xí)：任務(wù)7.2模數(shù)轉(zhuǎn)換器的認(rèn)知與基本應(yīng)用1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本應(yīng)用電路什么是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器？半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是一種由半導(dǎo)體器件構(gòu)成的能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果、操作指令的邏輯部件，用于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存及數(shù)字系統(tǒng)存儲(chǔ)部件。任務(wù)8.1常用存儲(chǔ)器的分類和應(yīng)用吳蕾一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)任務(wù)8.1常用存儲(chǔ)器的分類和應(yīng)用場(chǎng)景三、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的應(yīng)用場(chǎng)景一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類及其特點(diǎn)（1）TTL存儲(chǔ)器：速度快。（2）MOS存儲(chǔ)器：工藝簡(jiǎn)單、集成度高、功耗低、成本低。1、按照工藝不同分類：一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類及其特點(diǎn)（1）靜態(tài)存儲(chǔ)器：以觸發(fā)器為基本單元來存儲(chǔ)0和1。在不失電的情況下，觸發(fā)器狀態(tài)不會(huì)改變。（2）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器：以電容存儲(chǔ)電荷的效應(yīng)來存儲(chǔ)二值信號(hào)的。電容漏電會(huì)導(dǎo)致信息丟失，因此要求定時(shí)對(duì)電容進(jìn)行充電或者放電。2、按照存儲(chǔ)信號(hào)的原理不同分類：一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類及其特點(diǎn)（1）只讀存儲(chǔ)器（2）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器3、按照工作特點(diǎn)不同分類：二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)，即存放二進(jìn)制信息的多少。存儲(chǔ)器中二值代碼都是以字的形式出現(xiàn)的。存儲(chǔ)容量大小即字?jǐn)?shù)x位數(shù)。（1）位（Bit）：存儲(chǔ)容量的最小單位。（2）字長(zhǎng)：一個(gè)字的位數(shù)。（3）存儲(chǔ)單元：存放一位二進(jìn)制代碼的最小單元。（4）字節(jié)（Byte）：1個(gè)字節(jié)=8位二進(jìn)制位。1、存儲(chǔ)容量二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)16位構(gòu)成一個(gè)字，該字的字長(zhǎng)位16位，一個(gè)存儲(chǔ)存儲(chǔ)單元只能存放一位二值代碼，要存儲(chǔ)字長(zhǎng)為16的一個(gè)字，就需要16個(gè)存儲(chǔ)單元。如果存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)1024個(gè)字，就需要有1024x16個(gè)存儲(chǔ)單元。1、存儲(chǔ)容量例思考：某存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)1024個(gè)字，每個(gè)字4位，那么需要多少個(gè)存儲(chǔ)單元？存儲(chǔ)容量為：1024x4=4096即該存儲(chǔ)器有4096個(gè)存儲(chǔ)單元。二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)存儲(chǔ)時(shí)間是指從啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間。存取時(shí)間越小，存取速度越快。2、存儲(chǔ)時(shí)間二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作（如連續(xù)兩次讀操作）所需要的最短間隔時(shí)間。它是衡量主存儲(chǔ)器工作速度的重要指標(biāo)。3、存儲(chǔ)周期二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)反映了存儲(chǔ)器耗電的多少，同時(shí)反映了其發(fā)熱程度。4、功耗三、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的應(yīng)用場(chǎng)景項(xiàng)目8半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的認(rèn)知任務(wù)8.2常用ROM電路的結(jié)構(gòu)和使用方法吳蕾只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的區(qū)別？隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（RandomAccessMemory）：在工作時(shí)既能從中讀出（取出）信息，又能隨時(shí)寫入（存入）信息，但斷電后所存信息消失。只讀存儲(chǔ)器ROM（Read-onlyMemory）：在工作時(shí)只能從中讀出信息，不能寫入信息，且斷電后其所存信息在仍能保持。任務(wù)8.2常用ROM電路的結(jié)構(gòu)和使用方法

一、ROM的分類二、ROM的結(jié)構(gòu)

三、ROM的的工作原理四、ROM的應(yīng)用

五、ROM的容量擴(kuò)展一、ROM的分類ROM按存儲(chǔ)內(nèi)容的寫入方式，可分為固定ROM，可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM），可擦除可編程只讀存取器（ErasableProarammableReadOnlyMemory，簡(jiǎn)稱EPROM）。1、固定ROM：在制造時(shí)根據(jù)特定的要求作成固定的存儲(chǔ)內(nèi)容，出廠后，用戶無法更改，只能讀出。2、PROM：存儲(chǔ)內(nèi)容可以由使用者編制寫入，但是只能寫入一次，一經(jīng)寫入就不能再更改。3、EPROM：存儲(chǔ)內(nèi)容可以改變，但EPROM所存內(nèi)容的擦去或者改寫，需要專門的擦抹器和編程器實(shí)現(xiàn)。在工作時(shí)，只能讀出。（1）升級(jí)版E2PROM，可用電擦寫方式擦寫。（2）快閃存儲(chǔ)器（FlashMemory）一、ROM的分類思考：我們?nèi)粘Ｓ玫氖謾C(jī)中通常所說的內(nèi)存分別是什么樣的存儲(chǔ)器？存儲(chǔ)容量＝字線數(shù)×位線數(shù)＝N×M（位）存儲(chǔ)單元地址二、ROM的結(jié)構(gòu)掌握二極管與門陣列二極管或門陣列三、ROM的工作原理三、ROM的工作原理結(jié)合電路圖及上表可以看出，接有二極管的交叉點(diǎn)存1，末接二極管的交叉點(diǎn)存0。存儲(chǔ)單元是存1還是存0，完全取決于只讀存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)需要，設(shè)計(jì)和制造時(shí)已完全確定，不能改變；而且信息存入后，即使斷開電源，所存信息也不會(huì)消失。所以，只讀存儲(chǔ)器又稱為固定存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)內(nèi)容三、ROM的工作原理ROM的陣列圖三、ROM的工作原理接有三極管的交叉點(diǎn)存1，末接三極管的交叉點(diǎn)存0。三、ROM的工作原理接有場(chǎng)效應(yīng)管的交叉點(diǎn)存1，末接場(chǎng)效應(yīng)管的交叉點(diǎn)存0。三、ROM的工作原理1、用ROM實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)用ROM實(shí)現(xiàn)下列一組邏輯函數(shù)。解（1）列真值表四、ROM的應(yīng)用例（2）選擇合適的ROM，對(duì)照真值表畫出邏輯函數(shù)的陣列圖。四、ROM的應(yīng)用2、用ROM作函數(shù)運(yùn)算表用ROM構(gòu)成能實(shí)現(xiàn)函數(shù)y＝x2的運(yùn)算表電路。設(shè)x的取值范圍為0～15的正整數(shù)，則對(duì)應(yīng)的是4位二進(jìn)制正整數(shù)，用B＝B3B2B1B0表示。根據(jù)y＝x2可算出y的最大值是152＝225，可以用8位二進(jìn)制數(shù)Y＝Y(jié)7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。由此可列出Y＝B2即y＝x2的真值表。四、ROM的應(yīng)用例真值表四、ROM的應(yīng)用陣列圖四、ROM的應(yīng)用3、用ROM作字符發(fā)生器電路四、ROM的應(yīng)用五、ROM容量的擴(kuò)展正常使用時(shí)，VCC=5V，VPP=5V。編程時(shí)，VPP=25V。

五、ROM容量的擴(kuò)展1、位擴(kuò)展（字長(zhǎng)的擴(kuò)展）用兩片27256擴(kuò)展成32k×16位EPROM五、ROM容量的擴(kuò)展2、字?jǐn)U展（字?jǐn)?shù)擴(kuò)展，地址碼擴(kuò)展）

項(xiàng)目8半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的認(rèn)知任務(wù)8.3常用RAM電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用方法吳蕾任務(wù)8.3常用RAM電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用方法

二、RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理三、RAM的的容量擴(kuò)展一、RAM的分類一、RAM的分類在計(jì)算機(jī)中，RAM用作內(nèi)存儲(chǔ)器和高速緩沖存儲(chǔ)器。1、靜態(tài)RAM（1）雙極型（2）MOS型2、動(dòng)態(tài)RAM思考二者的區(qū)別：靜態(tài)RAM信息的存儲(chǔ)單元由門控管和電容組成；動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元電路主要是三管和單管結(jié)構(gòu)。二、RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理RAM是由許許多多的基本寄存器組合起來構(gòu)成的大規(guī)模集成電路。RAM中的每個(gè)寄存器稱為一個(gè)字，寄存器中的每一位稱為一個(gè)存儲(chǔ)單元。1、存儲(chǔ)單元：二、RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理2、存儲(chǔ)容量：寄存器的個(gè)數(shù)（字?jǐn)?shù)）與寄存器中存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)（位數(shù)）的乘積，叫做RAM的容量。二、RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理（1）在多字1位結(jié)構(gòu)中，每個(gè)寄存器都只有1位，例如一個(gè)容量為1024×1位的RAM，就是一個(gè)有1024個(gè)1位寄存器的RAM。（2）多字多位結(jié)構(gòu)中，每個(gè)寄存器都有多位，例如一個(gè)容量為256×4位的RAM，就是一個(gè)有256個(gè)4位寄存器的RAM。3、按照RAM中寄存器位數(shù)的不同，RAM有多字1位和多字多位兩種結(jié)構(gòu)形式。由大量寄存器構(gòu)成的矩陣用以決定訪問哪個(gè)字單元用以決定芯片是否工作用以決定對(duì)被選中的單元是讀還是寫讀出及寫入數(shù)據(jù)的通道二、RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理容量為256×4RAM的存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)單元1024個(gè)存儲(chǔ)單元排成32行×32列的矩陣每根行選擇線選擇一行每根列選擇線選擇一個(gè)字列Y1＝1，X2＝1，位于X2和Y1交叉處的字單元可以進(jìn)行讀出或?qū)懭氩僮?，而其余任何字單元都不?huì)被選中。二、RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理地址的選擇通過地址譯碼器來實(shí)現(xiàn)。地址譯碼器由行譯碼器和列譯碼器組成。行、列譯碼器的輸出即為行、列選擇線，由它們共同確定欲選擇的地址單元。二、RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理256×4RAM存儲(chǔ)矩陣中，256個(gè)字需要8位地址碼A7～A0。其中高3位A7～A5用于列譯碼輸入，低5位A4～A0用于行譯碼輸入。A7～A0=00100010時(shí)，Y1=1、X2=1，選中X2和Y1交叉的字單元。00010001二、RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理集成2kB×8位RAM6116寫入控制端片選端輸出使能端二、RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理三、RAM容量的擴(kuò)展RAM的種類很多，存儲(chǔ)容量有大有小。當(dāng)一片RAM不能滿足存儲(chǔ)容量的需要時(shí)，就需要將若干片RAM組合起來，構(gòu)成滿足存儲(chǔ)容量要求的存儲(chǔ)器，RAM的擴(kuò)展分為位擴(kuò)展和字?jǐn)U展兩種。1、位擴(kuò)展字?jǐn)?shù)滿足要求，而位數(shù)不夠時(shí)，應(yīng)采用位擴(kuò)展。2、字?jǐn)U展在RAM的數(shù)據(jù)的位數(shù)足夠，而字?jǐn)?shù)達(dá)不到要求時(shí)，需要進(jìn)行字?jǐn)U展。字?jǐn)?shù)增加，地址線數(shù)就得相應(yīng)增加。三、RAM容量的擴(kuò)展位擴(kuò)展將地址線、讀／寫線和片選線對(duì)應(yīng)地并聯(lián)在一起三、RAM容量的擴(kuò)展位擴(kuò)展原則：（1）多個(gè)單片RAM的I/O端并行輸出。（2）多個(gè)RAM的CS接到一起，作為RAM的片選端。（3）地址端對(duì)應(yīng)接到一起，作為RAM的地址輸入端。（4）多個(gè)單片RAM的R/W端接到一起，作為RAM的讀/寫控制端（讀/寫控制端只能有一個(gè)）。三、RAM容量的擴(kuò)展字?jǐn)U展輸入／輸出（I/O）線并聯(lián)要增加的地址線A10～A12與譯碼器的輸入相連,譯碼器的輸出分別接至8片RAM的片選控制端三、RAM容量的擴(kuò)展字?jǐn)U展原則：（1）多個(gè)單片RAM的I/O端并接，作為RAM的I/O端。（2）多片構(gòu)成字?jǐn)U展之后，每次訪問只能選中一片，選中哪一片，由字?jǐn)U展后多出的地址線決定。多出的地址線經(jīng)輸出低有效的譯碼器譯碼，接至各片RAM的CS端。（3）地址端對(duì)應(yīng)接到一起，作為低位地址輸入端。（4）R/W端接到一起作為RAM的讀/寫控制端（讀/寫控制端只能有一個(gè)）。三、RAM容量的擴(kuò)展思考：試用1024x4位RAM來實(shí)現(xiàn)4096x8位存儲(chǔ)器？本課小結(jié)重點(diǎn)11.掌握ROM和RAM的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)重點(diǎn)22.掌握ROM和RAM的工作原理3.能夠進(jìn)行ROM和RAM的擴(kuò)展重點(diǎn)3任務(wù)8.4存儲(chǔ)器芯片的應(yīng)用復(fù)習(xí)：任務(wù)8.3常用RAM電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用方法1.RAM電路的基本原理2.SRAM電路的特點(diǎn)3.DRAM電路的特點(diǎn)任務(wù)8.4.1存儲(chǔ)器構(gòu)成邏輯電路任務(wù)8.4.2存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法任務(wù)8.4存儲(chǔ)器芯片的應(yīng)用任務(wù)8.4.3可編程邏輯器件任務(wù)8.4.1存儲(chǔ)器構(gòu)成邏輯器件

一、存儲(chǔ)器的功能二、用ROM實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)

三、存儲(chǔ)器構(gòu)成碼數(shù)轉(zhuǎn)換器四、存儲(chǔ)器構(gòu)成信號(hào)發(fā)生器一、存儲(chǔ)器的功能存儲(chǔ)器不僅可以用來存放二進(jìn)制信息，還可以實(shí)現(xiàn)代碼的轉(zhuǎn)換、函數(shù)運(yùn)算、時(shí)序控制以及構(gòu)成各種波形的信號(hào)發(fā)生器等。ROM可以用來實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯函數(shù)。二、用ROM實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)二、用ROM實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)函數(shù)邏輯圖三、存儲(chǔ)器構(gòu)成碼數(shù)轉(zhuǎn)換器例：用PROM組成一個(gè)碼制轉(zhuǎn)換器，把8421BCD碼轉(zhuǎn)換成格雷碼。四、存儲(chǔ)器構(gòu)成信號(hào)發(fā)生器例：用ROM（2716)可構(gòu)成信號(hào)發(fā)生器。將各種復(fù)雜的電壓波形、如三角波、正弦波等數(shù)據(jù)存2716，再周期性地順序取出某一波形的數(shù)據(jù)，即可獲得這種波形。2716引腳功能：任務(wù)8.4.2存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法

一、擴(kuò)展方法二、位擴(kuò)展

三、字?jǐn)U展一、擴(kuò)展方法一片RAM的存儲(chǔ)容量是一定的。在數(shù)字系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)中，單個(gè)芯片往往不能滿足存儲(chǔ)容量的需求，可以將若干個(gè)存儲(chǔ)器芯片組合起來，擴(kuò)展成大容量的存儲(chǔ)器，從而滿足使用要求。擴(kuò)展方法分為兩種：1、位擴(kuò)展2、字?jǐn)U展二、位擴(kuò)展位擴(kuò)展是將多片同一容量的存儲(chǔ)器擴(kuò)展為同一容量存儲(chǔ)位更多的存儲(chǔ)區(qū)，如可以使用2片1024x4的存儲(chǔ)器位擴(kuò)展成片1024x8的存儲(chǔ)器。在進(jìn)行位擴(kuò)展時(shí)，將地址線并聯(lián)到兩塊存儲(chǔ)器的地址總線引腳上，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一尋址。8位數(shù)據(jù)線分成兩組4路分別連接到兩個(gè)不同1024x4存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線引腳上。這樣8位數(shù)據(jù)的高4位與低4位分別存入兩個(gè)不同4位存儲(chǔ)器，完成8位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能。二、位擴(kuò)展例：試將4片2114A擴(kuò)展成16位的存儲(chǔ)器.三、字?jǐn)U展字?jǐn)U展是使用多片容量較小的存儲(chǔ)器統(tǒng)一擴(kuò)展成容量較大的存儲(chǔ)區(qū)如可以將兩片1024線的存儲(chǔ)器擴(kuò)展成2048x4的存儲(chǔ)器,連接時(shí)要注意：2K地址總線有11位，而1K存儲(chǔ)器地址總線有10位。所以需要將2K地址總線的最高位作為片選控制信號(hào)連接到存儲(chǔ)器上，以利用地址線的0、1不同完成對(duì)不同存儲(chǔ)器的選擇，而低10