电工与电子技术 教学课件 2 作者 于荣义 电工与电子技术 - 17.pptx

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1、电工与电子技术第十七章存储器沈阳大学信息工程学院电子信息工程系半导体存储器是一种能够存储大量的二值信息的半导体器件，它属于大规模集成电路，它具有集成度高、存储密度大、速度快、功耗低、体积小和使用方便等特点。目前应用比较广泛的有半导体存储器和光盘存储器等。存储器不仅可以用于存储文字的编码数据，而且还可以用于存储声音和图像的编码数据。半导体存储器的种类有很多，仅从存取功能上可以分为只读存储器（简称）和随机存储器（简称）两大类。通常把存取容量和存取速度作为衡量存储器性能的重要指标。目前动态存储器的容量已高达位/片。一些高速

2、随机存储器的存取时间仅需要左右。存储容量反映的是存储器能够存储多少二进制数据或信息，通常用（字线位线）位来表示。例如位的存储容量为个字，字长为位，即一共能存储位二进制数据。存取时间决定了存储器的工作速度，用读/写周期来描述。读写周期是存储器连续两次读/写操作所需最短的时间间隔。读/写周期越短，则说明存取时间越短，存储器的工作速度就越快。本章分析了只读存储器和随机存储器的基本结构和工作原理。只读存储器用于存储固定不变的数据信息，在工作时只能从中读取已经存入的固定的信息，而不能重新进行修改和写入新的信息，只读存储器能够存

3、储数据是依靠电路的物理结构，所以断电后数据仍然能够保持，并且能够长期保存。根据对存储矩阵编程方式的不同，只读存储器又分为掩膜、可编程和可擦除。17.1只读存储器17.1只读存储器只读存储器用于存储固定不变的数据信息，在工作时只能从中读取已经存入的固定的信息，而不能重新进行修改和写入新的信息，只读存储器能够存储数据是依靠电路的物理结构，所以断电后数据仍然能够保持，并且能够长期保存。根据对存储矩阵编程方式的不同，只读存储器又分为掩膜、可编程和可擦除。17.1.1只读存储器原理1．电路组成主要包含地址译码器、存储矩阵和输出

4、缓冲器3个组成部分，其结构框如图17-1-1所示。图17-1-1的结构框图的核心部分是存储矩阵，用于存放二进制信息。存储矩阵是由若干存储单元排列而成的，存储单元可以用二极管也可以用双极型三极管或管构成。每个单元能存放一位二值代码（或），一位或多位二进制数据，构成了字。图17-1-1中的存储矩阵有个字，每个字的字长为位，因此整个存储器的存储容量为位。每一个或一组存储单元有一个对应的地址代码。存储矩阵的输出线称为位线，存储矩阵的内容经位线送至输出缓冲电路。地址译码器的作用是将输入的地址代码译成相应的控制信号，利用这个控制

5、信号从存储矩阵中选取指定的存储单元（即字）的内容，并把选中的存储单元的信息送至输出缓冲电路。地址译码器的输出线称为字线，图17-1-1中，地址译码器有n条输入线，有条输出线，称为字线。每条字线对应的存储矩阵中的一个字，每输入一个地址代码，相应的字即被选中。输出缓冲电路和存储矩阵的位线相连，一般由三态门构成，这样可以便于与系统的总线连接。输出缓冲电路主要要考虑输出缓冲器的带负载能力和电平匹配问题。由存储矩阵输出的数据是以并行方式读出的。17.1.2工作原理图17-1-2所示为一个二极管掩膜存储器电路结构，现以此电路来说

6、明的工作原理。掩膜又称为固定，其存储信息是由生产厂家在制造时利用掩摸工艺写入的。掩膜的存储元件可采用二极管、双极型晶体管和管。图17-1-2所示为二极管掩膜的结构图。图17-1-2二极管掩膜的结构图图17-1-2中，由一个有位地址码的地址译码器和二极管存储矩阵组成。地址译码是全译码，有两位地址码和，能译出个不同的地址、、、、即能产生输入变量的全部最小项，在图示地址译码器中，因为含有个与逻辑门，所以最小项实现了输入变量的与运算。存储矩阵有条字线和条位线，所以共有个交叉点，每个交叉点都是一个存储单元，可以用来存放一位二进

7、制数码。交叉点处接有二极管的相当于存，没接二极管的则相当于存。例如字线与位线有个交叉点（此处交叉点并不是结点），其中有处接有二极管。当为高电平（其余字线均为低电平）时，个二极管因正向偏置而导通，使位线、和均为高电平；而另一个交叉点因为没有接二极管，所以使位线为低电平。位线输出与各字线之间是或逻辑关系。所以无论地址码取何种值，条字线中必有一条为高电平，它即被选中，其余字线则为低电平。存储矩阵则实现了有关最小项的或运算。存储单元内所存储的数据是还是，在设计时就已经固化在存储器芯片里，内容是不能更改的。固定成本较低，适合大

8、批量生产。图17-1-2所示的存储内容如表17-1-1所示。地址字线存储内容0011010110000100001000010011100101101010表17-1-1图17-1-2所示的存储内容图17-1-3为图17-1-2所示的阵列图。由的阵列图可以非常直观地表示出地址译码器和存储矩阵之间的逻辑关系，与阵列中垂直线（即字线）代表与逻辑，交