第6章 存储器

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1、第6章存储器第六章存储器6.1随机存储器（RAM）6.1.1随机存储器概述1．随机存储器的概念RAM是RandomAccessMemory的缩写，通常称为随机存储器，也称为随机读/写存储器。它的特点是在工作过程中，数据可以随时从任一指定的地址读出数据，也可随时将数据写入指定的存储单元，使用灵活方便，但所存数据在断电后消失。本章中凡涉及“随机存储器”就用RAM来代替。2．随机存储器的分类RAM按工作原理可分为静态随机存储器SRAM（StaticRandomAccessMemory）和动态随机存储器DRAM（DynamicRandomAcc

2、essMemory）两种。第六章存储器（1）随机存储器：在运行状态可以随时进行读或写操作。RAM信息易失：芯片必须供电才能保持存储的数据。（2）只读存储器（ROM）：通过特定方法写入数据，正常工作时只能读出。ROM信息非易失：信息一旦写入，即使断电也不会丢失。第六章存储器3．存储器的主要性能指标①容量：存储单元总数（bit）：1Kbit=1024bit=210bit，128Mbit=134217728bit=227bit。②字长：一个芯片可以同时存取的比特数：1位、4位、8位、16位、32位等。③标称：字数×位数如4K×8位=21

3、2×8=215单元（bit）。④存取时间：表明存储器的工作速度。⑤读操作和写操作时序图：存储器的工作时序关系。⑥其他：材料、功耗、封装形式等。第六章存储器6.1.2随机存储器的结构与基本原理由于静态随机存储器、动态随机存储器的基本结构相同，所以在随机存储器的结构与基本原理中一起介绍。RAM电路由地址译码器、存储矩阵和读/写控制电路组成，RAM的读、写操作由读/写控制电路管理。RAM的方框图如图6.1所示，RAM中的核心部件是基本存储单元，其结构有双极型和MOS型两种，不过双极型已经很少使用了。第六章存储器1．存储矩阵RAM的存储矩

4、阵由许多存储单元构成，每个存储单元存放一位二进制码，“0”或“1”。与ROM存储单元不同的是，RAM存储单元的数据不是预先固定的，而是由外部信息决定的。要存储这些信息，RAM存储单元必须由具有记忆功能的电路，如触发器等电路构成。（1）静态随机存储器的存储矩阵（以六管静态存储单元为例）静态存储单元在静态触发器的基础上附加门控管而成，它是靠触发器的自保持功能存储数据的。图6.2所示是由六只N沟道增强型MOS管组成的静态存储单元。第六章存储器图6.1RAM的结构框图图6.2六管静态存储单元T1～T6构成一个存储单元。T3、T4为负载，T1

5、、T2为基本RS触发器；Xi=0，T5、T6截止，触发器与位线隔离；Xi=1，T5、T6导通，触发器与位线接通；Yj=1，T7、T8均导通，触发器的输出与数据线接通，该单元数据可传送。第六章存储器（2）动态随机存储器的存储矩阵（以三管和单管动态存储单元为例）动态存储单元是利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理制成的。由于存储单元的结构能做得非常简单，所以在大容量、高集成度的RAM中得到广泛应用。如图6.3所示是三管动态存储单元。①写入数据，G1导通，G2截止。当Xi=Yj=1时，输入数据DI经G3反相，被存入电容C中。此时，T1、T3、

6、T4、T5均导通，可以对存储单元进行存取操作。若DI=0，电容充电；若DI=1，电容放电。当Xi=Yj=0时，写入的数据由C保存。①写入数据第六章存储器②读出数据当Xi=Yj=1时，T1、T3、T4、T5均导通，此时可以对存储单元进行存取操作。若C上充有电荷，T2导通，读位线输出数据0；反之，T2截止，输出数据1。读位线信号分两路，一路经T5由DO输出；另一路经G2、G3、T1对存储单元刷新。，G2导通，G1截止。第六章存储器G1&G2G3RCVDDT3T2T1DODI“读”位线“写”位线存储单元Yj(列选择线)Xi(行选择线)写入刷新

7、控制T4T5&>图6.3三管动态存储单元第六章存储器③刷新数据若读位线为低电平，经过G3反相后为高电平，对电容C充电；若读位线为高电平，经过G3反相后为低电平，电容C放电。当，且Xi=1时，C上的数据经T2、T3到达“读”位线，然后经写入刷新控制电路对存储单元刷新。此时，Xi有效，整个一行存储单元被刷新。由于列选择线Yj无效，因此数据不被读出。第六章存储器2．地址译码器地址译码器一般分为行地址译码器和列地址译码器两部分。行地址译码器将输入地址代码的若干位A0～Ai译成某一条字线的输出高、低电平信号，从存储矩阵中选中一行存储单元；列地址译

8、码器将输入地址代码的其余几位Ai+1～An1译成某一根输出线上的高、低电平信号，从字线选中的一行存储单元中再选1位（或几位），使这些被选中的单元经读/写控制电路与输入/输出接通，以便对这些单元进行读、写操