[计算机硬件及网络]第5章 半导体存储器

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1、第5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。用于计算机的内存及数字系统存储部件。5.1概述5.2只读存储器5.3随机存取存储器7/3/20211东北大学信息学院分成TTL和MOS存储器两大类。TTL型速度快，MOS型工艺简单、集成度高、功耗低、成本低等特点。按存储信号的原理不同：分为静态存储器和动态存储器两种。5.1概述5.1.1半导体存储器的特点及分类按制造工艺不同分类：7/3/20212东北大学信息学院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

2、；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。称为刷新。动态存储器都为MOS型。按工作特点不同：分成只读存储器、随机存取存储器。7/3/20213东北大学信息学院5.1.2半导体存储器的主要技术指标：半导体存储器有两个主要技术指标：存储容量和存取时间。1、存储容量：存储器中存储单元个数叫存储容量，即存放二进制信息的多少。7/3/20214东北大学信息学院存储器中二值代码都是以字的形式出现的。一个字的位数称做字长。例如，16位构成一个字，该字的字长为16位。一个存储单元只能存放一

3、位二值代码，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，存储容量应表示为字数乘以位数。7/3/20215东北大学信息学院例如，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。7/3/20216东北大学信息学院地址码的位数n与字数之间存在2n=字数

4、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。2、存取周期连续两次读（写）操作间隔的最短时间称为存取周期。7/3/20217东北大学信息学院5.2只读存储器半导体只读存储器(Read-onlyMemory,简称ROM)是只能读不能写的存储器。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。7/3/20218东北大学信息学院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，简称（PROM)和可擦除可编程只读存储器(E

5、rasableProgrammableReadOnlyMemory，简称EPROM)。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。7/3/20219东北大学信息学院PROM：存储内容可以由使用者编制写入，但只能写入一次，一经写入就不能再更改。EPROM：存储内容可以改变，但EPROM所存内容的擦去或改写，需要专门的擦抹器和编程器实现。在工作时，也只能读出。E2PROM：可用电擦写方法擦写。7/3/202110东北大学信息学院5.2.1固定只读存储器(ROM)图5-1ROM结构图ROM由地址译码器、存

6、储矩阵、输出和控制电路组成，如图6-1所示。7/3/202111东北大学信息学院图5-2(4×4)的NMOS固定ROM地址译码器存储矩阵输出电路字线7/3/202112东北大学信息学院图5-2是一个4×4位的NMOS固定ROM。地址译码器：有两根地址输入线A1和A0，共有4个地址号，每个地址存放一个4位二进制信息；译码器输出线：W0、W1、W2、W3称为字线，由输入的地址代码A1A0确定选中哪条字线。被选中的数据经过输出缓冲器输出。7/3/202113东北大学信息学院存储矩阵：是NMOS管的或门阵列。一个字有4位信息，故有四条数据线输出又称

7、为位线。它是字×位结构。存储矩阵实际上是一个编码器，工作时编码内容不变。位线经过反相后输出，即为ROM的输出端D0、D1、D2、D3。7/3/202114东北大学信息学院每根字线和位线的交叉处是一个存储单元，共有16个单元。交叉处有NMOS管的存储单元存储“1”，无NMOS管的存储单元存储“0”。例如，当地址A1A0=00时，则W0=1（W1、W2、W3均为0），此时选中0号地址使第一行的两个NMOS管导通，7/3/202115东北大学信息学院经输出电路反相后，输出D3D2D1D0=0101。因此，选中一个地址，该行的存储内容输出。四个地址

8、存储的内容如表5-1所示。1100D01011D20101D10101D3内容00011011A1A0地址表5-1ROM中的信息表7/3/202116东北大学信息学院固定ROM的