半导体存储器和可编程逻辑器件课件.ppt

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1、电子技术（数字部分）第6章半导体存储器和可编程逻辑器件6.1半导体存储器6.2可编程逻辑器件PLD26.1半导体存储器半导体存贮器能存放大量二值信息的半导体器件。存储器的主要性能指标:存储时间存储容量半导体存储器按存取功能可分为两大类。（1）只读存储器ROMROM一般用来存放固定的程序和常数，所谓“只读”，是指不能随机写入。（2）随机存取存储器RAMRAM主要用于存放各种现场的输入输出数据和中间运算结果。其特点是能随机读出或写入。3存储器RAM(Random-AccessMemory)ROM(Read-OnlyMemory)固定R

2、OM可编程ROMPROMEPROME2PROMSRAM(StaticRAM)：静态RAMDRAM(DynamicRAM)：动态RAM6.1.1随机存储器RAM6.1.2只读存储器ROM4几个基本概念：存储容量（M)：存储二值信息的总量。字数：字的总量。字长（位数）：表示一个信息多位二进制码称为一个字，字的位数称为字长。存储容量（M)＝字数×位数地址：每个字的编号。字数=2n（n为存储器外部地址线的线数）56.1.1随机存储器RAMRAM可分为单极型和双极型：双极型工作速率高，但是集成度不如单极型的高。目前，由于工艺水平的不断提高，

3、单极型RAM的速率已经可以和双极型RAM相比，而且单极型RAM具有功耗低的优点。这里只以单极型RAM为例进行分析。单极型RAM又可分为静态RAM与动态RAM：静态RAM是用MOS管触发器来存储代码，所用MOS管较多、集成度低、功耗也较大。动态RAM是用栅极分布电容保存信息，它的存储单元所需要的MOS管较少，因此集成度高、功耗也小。静态RAM使用方便，不需要刷新。6一、RAM的基本结构RAM的基本结构如下图所示：存储矩阵地址译码器和读写电路地址片选信号读写控制信号数据输入和输出信号7下图是二元寻址的M字×1位RAM结构图，它的存储矩

4、阵是n×m位。地址译码器分行译码器和列译码器，只有行及列共同选中的单元才能进行读、写。这种寻址的方式所需要行线和列线的总数较少。例如要存储256字×1位的容量，采用一元寻址就需要256条字线，若采用二元寻址只需n=16，m=16，共32条线也就可以了。nmR列地址全0行地址全011W8二、RAM的存储单元1.静态随机存取存储器(SRAM)SRAM的本结构CEOEWE=100高阻CEOEWE=00X输入CEOEWE=010输出CEOEWE=011高阻9SRAM的工作模式工作模式CEWEOEI/O0~I/Om-1保持(微功耗)1XX高

5、阻读010数据输出写00X数据输入输出无效011高阻10RAM存储单元静态SRAM(StaticRAM)双稳态存储单元电路列存储单元公用的门控制管，与读写控制电路相接Yi＝1时导通本单元门控制管:控制触发器与位线的接通。Xi=1时导通来自列地址译码器的输出来自列地址译码器的输出11RAM存储单元静态SRAM(StaticRAM)T5、T6导通T7、T8均导通Xi=1Yj=1触发器的输出与数据线接通，该单元通过数据线读取数据。触发器与位线接通12动态存储单元及基本操作原理T存储单元写操作:X=1=0T导通，电容器C与位线B连通输入缓

6、冲器被选通，数据DI经缓冲器和位线写入存储单元如果DI为1，则向电容器充电，C存1;反之电容器放电,C存0。刷新R行选线X读/写输出缓冲器/灵敏放大器刷新缓冲器输入缓冲器位线B2.动态随机存取存储器13读操作:X=1=1T导通，电容器C与位线B连通输出缓冲器/灵敏放大器被选通，C中存储的数据通过位线和缓冲器输出T刷新R行选线X输出缓冲器/灵敏放大器刷新缓冲器输入缓冲器位线B每次读出后，必须及时对读出单元刷新，即此时刷新控制R也为高电平，则读出的数据又经刷新缓冲器和位线对电容器C进行刷新。143.存储器容量的扩展位扩展可以利用芯片的

7、并联方式实现。···CE┇A11A0···WED0D1D2D3WECEA0A114K×4位I/O0I/O1I/O2I/O3D12D13D14D15CEA0A114K×4位I/O0I/O1I/O2I/O3WE(1)字长（位数）的扩展---用4KX4位的芯片组成4KX16位的存储系统。15RAM存储容量的扩展(2)字数的扩展—用用8KX8位的芯片组成32KX8位的存储系统。RAM1D0D7A0A12CE1芯片数=4RAM1D0D7A0A12CE1RAM1D0D7A0A12CE1RAM1D0D7A0A12CE1系统地址线数=15系统:A

8、0~A14A13~A14?2000H2001H2002H┇3FFFH4000H400H4002H┇5FFFH6000H6001H6002H┇7FFFH0000H0001H0002H┇1FFFH芯片:A0~A121632K×8位存储器系统的地址分配表