第10章半导体存储器及接口.ppt

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1、第10章半导体存储器及接口10.1简介10.2随机读写存储器（RAM）10.3只读存储器（ROM）10.4存储器与CPU的连接10.1简介存储器是计算机中具有记忆功能的部件，用来存放程序和数据，是计算机的主要组成部分。存储器的容量越大，其存储的信息就越多，计算机处理信息的能力就越强。另一类是外部存储器，其存储容量大、速度较慢，也称海量存储器，如磁盘、磁带、光盘等，用来存放当前暂时不用的程序或数据。10.1简介10.1.1半导体存储器的分类10.1.2存储器的性能指标10.1.1半导体存储器的分类半导体存储器的种类很多，按存取方式分为两大类，如图10-1所示。

2、1.随机存取存储器（RAM）RAM任一存储单元均可直接进行读写，与流单元所处的物理位置无关。断电后，RAM内存放的信息会丢失。RAM可按信息存储方式分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。RAM用来存放暂时性的数据、中间运算结果和用户程序，以及用作堆和用作与外存储器或设备交换信息的缓存区。2.只读存储器（ROM）ROM的内容只能读出而不能改写，断电后其信息不会丢失，用来存放固定不变的程序和数据。只读存储器可分为五类：（1）掩膜ROM。（2）可编程ROM，即PROM。（3）可擦除PROM，即EPROM。（4）电可擦PROM，即E2PROM，这种存储

3、器能以字节为单位擦除和改写。（5）闪速存储器（FLASHMEMORY）是指擦除和编程时，速度比EPROM快的电可擦除可编程只读存储器。10.1.2存储器的性能指标1.存储容量存储容量是指存储器所能存储的二进制信息总数。存储器存储容量=存储单元数×每单元的二进制位数。2.存取时间存取时间就是存取存储器中某一个存储单元的数据所需要的时间。3.可靠性存储器的可靠性直接与构成它的芯片有关，用平均故障间隔时间MTBF（MeanTimeBetweenFailures）来衡量。4.功耗与集成度目前半导体存储器多采用NMOS工艺制作，功耗约为0.1mw/位。若采用CMOS工

4、艺，芯片功耗将降为w/位级，而集成度则要高。5.性能价格比这是一个综合性指标。性能主要包括存储容量、存储速度和可靠性。性能价格比愈高愈好。10.2随机读写存储器（RAM）10.2.1静态RAM（SRAM）10.2.2动态RAM（DRAM）10.2.1静态RAM（SRAM）1.基本存储单元SRAM的基本存储电路是六管组成的双稳态电路，如图10-2所示。2.SRAM芯片结构SRAM主要由存储体和外围电路构成，如图10-3所示。1）存储体存储体即存储单元的集合体，由若干个存储单元组成，每个存储单元又由若干个基本存储电路组成，每个基本存储电路存放1位信息。2）外围

5、电路（1）地址译码器。用来对几条地址线译码，以选择存储单元中的一个常用双译码方式。X译码称行译码，其输出线用来选择存储体矩阵中一行的所有存储单元。Y译码称列译码，其输出线用来选择存储体矩阵中一列的所有存储单元。（2）I/O缓冲器。处于数据总线与被选中单元之间，用以控制被选中单元的读出和写入，并具有驱动作用。（3）存储器控制逻辑。用来控制芯片的选通和读写。3.典型的SRAM芯片典型的SRAM芯片有：6116（2K×8），6264（8K×8），62128（16K×8）和62256（32K×8）等。6264是容量为8K×8的低功耗CMOSSRAM。6264芯片引脚

6、图如图10-4所示。表10-1为6264工作方式真值表。CS2工作方式I/O信号1×××低功耗高阻×0××低功耗高阻0111输出禁止高阻0110读Dout010×写Din写入时序图如图10-5所示。读出时序图如图10-6所示。通常，芯片的数据引脚可直接连在系统的数据总线上，地址引脚连系统总线的低位地址，读、写允许信号分别接到CPU的读、写控制脚。片选信号的方法通常有三种：线选法、部分译码法、全部译码法。如图10-7所示是采用全译码法将6264芯片与CPU连接的电路图10.2.2动态RAM（DRAM）1.基本存储单元在动态RAM中，存储信息的基本电路有四管电路

7、、三管电路和单管电路。目前多采用单管电路作为存储器基本电路。单管DRAM基本存储电路如图10-8所示，由一个MOS晶体管T1和一个电容组成。2.典型DRAM芯片2164DRAM有多种系列，如21系列、41系列、37系列。DRAM芯片通常设计成位结构形式，每个存储单元只有1位数据位，一个芯片上含有若干字。如图10-9所示是DRAM2164芯片引脚图及逻辑符号。2164是一个64K×1位的DRAM芯片，将8片并接，可构成64KB的动态存储器。读出周期波形如图10-10所示。写周期波形如图10-11所示。3.动态RAM与CPU的连接动态RAM2164与CPU的接口

8、电路如图10-12所示。刷新波形如图10-13所示。