数电课件 第七章 半导体存储器.ppt

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1、第七章半导体存储器内容提要本章系统地介绍各种半导体存储器的工作原理和使用方法。半导体存储器包括只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。在只读存储器中，介绍了掩模ROM、PROM和快闪存储器等不同类型的ROM的工作原理和特点；而在随机存储器中，介绍了静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种类型。此外，也介绍了存储器扩展容量的连接方法以及用存储器设计组合逻辑电路，重点放在这里。本章内容7.1概述7.2只读存储器（ROM）7.3随机存储器（RAM）7.4存储器容量的扩展7.5用存储器实现组合逻辑函数7.1概述1.半导体存储器的定义半导体存储器就是能存储大量二值信

2、息（或称作二值数据）的半导体器件。它是属于大规模集成电路，由于计算机以及一些数字系统中要存储大量的数据，因此存储器是数字系统中不可缺少的组成部分，其组成框图如图7.1.1所示。输入/出电路I/O输入/出控制图7.1.1电子计算机又称为电脑，是指它具有一定的“思维”和“记忆”能力。计算机正是有了存储器，才具有这种对信息的记忆功能。计算机的存储器按与CPU的耦合关系分为两大类：一类是内部存储器，简称内存（它设置在计算机主机内，CPU可对它直接访问。内存用于存放当前正在使用或需经常使用的程序和数据；其存储速度快，但容量较小）。另一类是外部存储器，简称外存（如磁盘、磁带、光盘、

3、移动硬盘，u盘等，用于存放一些CPU暂不处理的程序和数据；当CPU要处理这些信息时，必须通过辅助软硬件将其调入内存。外存容量很大，但相对内存来说，存取速度慢，且需配备专门的驱动设备才能完成读写功能）。目前计算机内部存储器均采用半导体存储器，因为其存取速度快、集成度高、功耗小、价格低。2.存储器的性能指标由于计算机处理的数据量很大，运算速度越来越快，故对存储器的速度和容量有一定的要求。所以将存储量和存取速度作为衡量存储器的重要性能指标。目前动态存储器的容量已达109位/片，一些高速存储器的存取时间仅10ns左右。（功耗、可靠性等）7.1概述3.半导体存储器的分类（1）从存

4、取功能上分类从存取功能上可分为只读存储器（Read－OnlyMemory，简称ROM）和随机存储器（RandomAccessMemory，简称RAM）。ROM的特点是在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速随时修改或重新写入数据。其电路结构简单，而且断电后数据也不会丢失。缺点是只能用于存储一些固定数据的场合。7.1概述a.ROM：ROM可分为掩模ROM、可编程ROM（ProgrammableRead－OnlyMemory，简称PROM）和可擦除的可编程ROM（ErasableProgrammableRead－OnlyMemory，简称EPROM）。*掩模ROM在制造时

5、，生产厂家利用掩模技术把数据写入存储器中，一旦ROM制成，其存储的数据就固定不变，无法更改。***EPROM是采用浮栅技术的可编程存储器，其数据不但可以由用户根据自己的需要写入，而且还能擦除重写，所以具有较大的使用灵活性。它的数据的写入需要通用或专用的编程器，其擦除为照射擦除，为一次全部擦除。电擦除的PROM有E2PROM和快闪ROM。7.1概述**PROM在出厂时存储内容全为1（或者全为0),用户可根据自己的需要写入，利用通用或专用的编程器，将某些单元改写为0(或为1)。b.随机存储器RAM（读写存储器）随机存储器为在正常工作状态下就可以随时向存储器里写入数据或从中读

6、出数据。（与只读存储器的根本区别）根据采用的存储单元工作原理不同随机存储器又可分为静态存储器（StaticRandomAccessMemory，简称SRAM）和动态存储器（DynamicRandomAccessMemory，简称DRAM）7.1概述SRAM的特点是数据由触发器记忆，只要不断电，数据就能永久保存。但SRAM存储单元所用的管子数量多，功耗大，集成度受到限制，为了克服这些缺点，则产生了DRAM。它的集成度要比SRAM高得多，缺点是速度不如SRAM。（2）从制造工艺上分类RAM使用灵活方便，可以随时从其中任一指定地址读出（取出）或写入（存入）数据，缺点是具有数据

7、的易失性，即一旦失电，所存储的数据立即丢失。从制造工艺上存储器可分为双极型和单极型（CMOS型），由于MOS电路（特别是CMOS电路），具有功耗低、集成度高的优点，所以目前大容量的存储器都是采用MOS工艺制作的。7.1概述7.2只读存储器（ROM）7.2.1掩模只读存储器在采用掩模工艺制作ROM时，其中存储的数据是由制作过程中使用的掩模板决定的，此模板是厂家按照用户的要求专门设计的，因此出厂时数据已经“固化”在里面了。1.ROM的组成：ROM电路结构包含存储矩阵、地址译码器和输出缓冲器三个部分，其框图如图7.2.1所示。图7.2.1a.存