微机原理及应用第4章 半导体存储器

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1、第4章半导体存储器•第一节存储器概述•第二节随机存取存储器RAM•第三节只读存储器ROM•第四节存储器与CPU的连接与扩展§5-1存储器概述存储器是计算机硬件系统中必不可少的三大部件之一，计算机程序、原始数据及中间结果等都存放在存储器中。存储器按照材料可以分为磁性存储器、光学存储器和半导体存储器。微机中的软盘和硬盘一般为磁性存储器，CD-ROM为光学存储器，而主板上的存储器条或芯片为半导体存储器。光学存储器容量巨大，但改写不便，适于长久保存资料；磁性存储器容量大，读写方便，即使断电亦可长期保存，用于存放用户程序和记录数据；半导体存储器体积小，读写速度快，

2、主要用于存放当前运行程序和数据。一、存储器的分类按照存储器的材质划分：光学存储器磁性存储器半导体存储器按照存储器的位置划分：CACHE存储器——与CPU直接进行高速数据交换的缓冲存储器，缓解高速CPU与内存在速度与容量方面的匹配矛盾，一般为半导体存储器；内存——内部存储器，主板上的存储器，一般为半导体存储器；外存——外部存储器，主板外附加的存储器，一般为磁存储器和光存储器。按照存储器的作用划分：主存——主要存储器，实指内存；辅存——辅助存储器，实指外存。二、半导体存储器的分类随机存取存储器RAM——RandomAccessMemory特点：可读可写，读写

3、速度快，掉电数据丢失；用途：用于数据存储器；分类：按照带电状态下数据的保存时间，RAM又分为动态DRAM、静态SRAM和集成iRAM。只读存储器ROM——ReadOnlyMemory特点：只可读，但数据能长期保存；用途：常用于程序存储器；分类：按程序固化方式分为ROM、PROM、EPROM。闪速存储器FLASH、EEPROM特点：可读可写，掉电数据不丢失，读取速度快，但写入速度慢；用途：主要用于保存记录数据，亦可做ROM使用。有源存储器——将SRAM芯片与自备电池封装在一起，具有SRAM和ROM的双重特点，用于快速记录大量数据。三、半导体存储器的主要技术

4、指标存储容量——存储容量是指存储器可以存储的二进制信息量，用bit、byte、word等表示。但不管是8位机、16位机还是32位机，通常采用byte作为计量单位。如某计算机内存为256MB，是指256MByte。最大存取时间——存取时间定义为存储器从接收到寻找存储单元的地址码开始，到它取出或存入数据为止所需的时间，一般为几个ns到几百ns。反映了存储器的工作速度。接口方式——并行数据存取或串行数据存取方式。温度范围——军品（-40~+85°C）；工业品（-25~+70°C）；民品（0~+70°C）功耗§5-2RAM存储器大多数的半导体存储器的字长为8位，

5、常称作字节型存储器。任何一个半导体存储器的最基本存储单元都是一个位（bit），每8个位组合为一个字节结构，作为一个字节型存储器的基本存取（读写）单元。一、静态存储器（SRAM）的组织结构SRAM的位存储单元结构图中给出了静态MOS6管基本存储电路。T1、T3及T2、T4两个NMOS反相器交叉耦合组成双稳态触发器电路。其中T3、T4为负载管，T1、T2为反相管，T5、T6为选通管。T1和T2的状态决定了存储的1位二进制信息。这对交叉耦合晶体管的工作状态是，当一个晶体管导通时，另一个就截止；反之亦然。假设T1导通，T2截止时的状态代表1；相反的状态即T2导通

6、，T1截止时的状态代表0，即A点的电平高低分别代表1或0。当行线X和列线Y都为高电平时，开关管T5,T6,T7,T8均导通，该单元被选中，于是便可以对它进行读或写操作。读操作：当读控制信号为高电平而写控制信号为低电平时，三态门1和2断开，三态门3导通，于是触发器的状态(A点的电平)便通过T6、T8和三态门3读出至数据线上，且触发器的状态不因读出操作而改变。写操作：当写控制信号为高电平而读控制信号为低电平时，三态门1和2导通，三态门3断开，可进行写操作。若数据线为高电平，则三态门2输出的高电平通过T8,T6加至T1的栅极，具有反相的三态门1输出低电平通

7、过T7,T5加至T2的栅极。不管T1,T2原来状态如何，迫使T1导通、T2截止，使触发器置成1状态。若数据线为低电平时，则与上述情况相反，迫使T1截止、T2导通，使触发器置成0状态。SRAM的组织结构——以16x8存储器为例二、SRAM的引脚信号数据总线信号，字节型存储器为D0~D7；地址总线信号，通常为A0~An，地址线的根数反映了存储容量大小；读写控制信号：片选信号CS(ChipSelect)或芯片允许信号CE(ChipEnable)，当存储器模块由多个RAM芯片组成时，CS(或CE)用来选择应访问的存储器芯片；输出允许信号(OutputEnable

8、)；写允许信号WE(WriteEnable)或读/写控制信号R/W(Read/W