第6章半导体存储器.ppt

第六章半导体存储器
半导体存储器是一种由半导体器件构成的能够存储数据、运算结果、操作指令的逻辑部件。主要用于计算机的内存储器。
本章对其特点、分类、技术指标予以简单介绍,并介绍基本存储单元的组成原理,集成半导体存储器的工作原理及功能。
半导体存储器的特点及分类
按制造工艺不同:可把存储器分成TTL型和MOS型存储器两大类。TTL型速度快,常用作计算机的高速缓冲存储器。MOS型具有工艺简单、集成度高、功耗低、成本低等特点,常用作计算机的大容量内存储器。
按存储二值信号的原理不同:存储器又分为静态存储器和动态存储器两种。静态存储器是以触发器为基本单元来存储0和1的,在不失电的情况下,触发器状态不会改变;而动态存储器是用电容存储电荷的效应来存储二值信号的。电容漏电会导致信息丢失,因此要求定时对电容进行充电或放电。
按工作特点不同:半导体存储器分成只读存储器、随机存取存储器和顺序存取存储器。
半导体存储器的技术指标
存取容量:表示存储器存放二进制信息的多少。二值信息以字的形式出现。一个字包含若干位。一个字的位数称做字长。
例如,16位构成一个字,那么该字的字长为16位。一个存储单元只能存放一个一位二值代码,即只能存一个0或者一个1。这样,要存储字长为16的一个字,就需要16个存储单元。若存储器能够存储1024个字,就得有1024×16个存储单元。
通常,用存储器的存储单元个数表示存储器的存储容量,即存储容量表示存储器存放二进制信息的多少。存储容量应表示为字数乘以位数。
例如,某存储器能存储1024个字,每个字4位,那它的存储容量就为1024×4=4096,即该存储器有4096个存储单元。
存储器写入(存)或者读出(取)时,每次只能写入或读出一个字。若字长为8位,每次必须选中8个存储单元。
选中哪些存储单元,由地址译码器的输出来决定。即由地址码来决定。地址码的位数n与字数之间存在2n=字数的关系。如果某存储器有十个地址输入端,那它就能存210=1024个字。
半导体存储器的技术指标
存取周期:存储器的性能取决于存储器的存取速率。存储器的存取速度用存取周期或读写周期来表征。把连续两次读(写)操作间隔的最短时间称为存取周期。
只读存储器
半导体只读存储器(Read-only Memory,简称ROM)是存储固定信息的存储器。
其特点是电路结构简单,电路形式和规格比较统一,在操作过程中只能读出信息不能写入。
通常用其存放固定的数据和程序,如计算机系统的引导程序、监控程序、函数表、字符等。
只读存储器为非易失性存储器,去掉电源,所存信息不会丢失。
分类
ROM按存储内容的写入方式,可分为
固定ROM
可编程序只读存储器(Programmable Read Only Memory,简称PROM)
可擦出可编程序只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)。
固定只读存储器ROM
固定ROM,在制造时根据特定的要求做成固定的存储内容,出厂后,用户无法更改,只能读出。
有TTL型和MOS型ROM两种。
ROM由地址译码器、存储矩阵、输出和控制电路组成,如图6-1所示。
W0
地址译码器
地址输入
……
WN-1
存储矩阵
N×M
输出及控制电路
D0
DM-1
……
数据输出
图6-1 ROM结构图
图6-2是一个4×4位的NMOS固定ROM。
A0
A1
地址译码
W0
W1
W2
W3
+VDD
D3
D2
D1
D0
D3
D2
D1
D0
字线
存储矩阵
输出电路
图6-2 NMOS固定ROM
1
1
&
&
&
&
1
1
1
1
D3
D2
D1
D0
W3
W2
W1
W0
图6-3 ROM的符号矩阵
表6-1 ROM中的信息表
地址
内容
A1 A0
D3
D2
D1
D0
0 0
0 1
1 0
1 1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
0
D3
D2
D1
D0
W3
W2
W1
W0
图6-3 ROM的符号矩阵
存储矩阵的输出和输入是或的关系,这种存储矩阵是或矩阵。
地址译码器的输出和输入是与的关系,因此ROM是一个多输入变量(地址)和多输出变量(数据)的与或逻辑阵列。
位线与字线之间逻辑关系为:
D0=W0+W1
D1=W1+W3
D2=W0+W2+W3
D3=W1+W3