数字电子技术课件 第6章 存储器和可编程逻辑器件.ppt

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1、第6章存储器和可编程逻辑器件6.1半导体存储器6.2可编程逻辑器件基础6.3低密度可编程逻辑器件6.4高密度可编程逻辑器件6.1半导体存储器一、概述半导体存储器是一种能存储大量二值数字信息的大规模集成电路，是现代数字系统特别是计算机中的重要组成部分。半导体存储器ROMEPROM快闪存储器PROME2PROM固定ROM（又称掩膜ROM）可编程ROMRAMSRAMDRAM按存取方式来分：6.1半导体存储器按制造工艺来分：半导体存储器双极型MOS型对存储器的操作通常分为两类：写——即把信息存入存储器的过程。读——即从存储

2、器中取出信息的过程。两个重要技术指标：存储容量—存储器能存放二值信息的多少。单位是位或比特（bit）。1K=210=1024，1M=210K=220。存储时间—存储器读出（或写入）数据的时间。一般用读（或写）周期来表示。6.1半导体存储器二、掩膜只读存储器（ROM）②存储的数据不会因断电而消失，具有非易失性。特点：①只能读出，不能写入；1.ROM的基本结构ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部分组成，其基本结构如图所示。ROM的基本结构6.1半导体存储器字线位线存储单元可以由二极管、双极型三极管或者MOS

3、管构成。每个存储单元可存储1位二值信息（“0”或“1”）。按“字”存放、读取数据，每个“字”由若干个存储单元组成，即包含若干“位”。字的位数称为“字长”。每当给定一组输入地址时，译码器选中某一条输出字线Wi，该字线对应存储矩阵中的某个“字”，并将该字中的m位信息通过位线送至输出缓冲器进行输出。存储器的容量＝字数×位数＝2n×m位二极管ROM结构图6.1半导体存储器2.二极管ROM字线位线制作芯片时，若在某个字中的某一位存入“1”，则在该字的字线与位线之间接入二极管，反之，就不接二极管。“1”ROM的数据表地址数据

4、A1A0D3D2D1D00001101110010111111001016.1半导体存储器地址译码器实现地址码的与运算，每条字线对应一个最小项。存储矩阵实现字线的或运算。6.1半导体存储器3.MOS管ROMROM的点阵图“1”“0”2.一次性可编程ROM（PROM）。出厂时，存储内容全为1（或全为0），用户可根据自己的需要进行编程，但只能编程一次。1.固定ROM（掩模ROM）。厂家把数据“固化”在存储器中，用户无法进行任何修改。使用时，只能读出，不能写入。6.1半导体存储器二、可编程的只读存储器ROM的编程是指将信

5、息存入ROM的过程。UCC字线Wi位线Di熔丝用户对PROM编程是逐字逐位进行的。首先通过字线和位线选择需要编程的存储单元，然后通过规定宽度和幅度的脉冲电流，将该存储管的熔丝熔断，这样就将该单元的内容改写了。熔丝型PROM的存储单元6.1半导体存储器3.紫外线擦除可编程ROM（EPROM）。采用浮栅技术，可通过紫外线照射而被擦除，可重复擦除上万次。5.快闪存储器（FlashMemory）。也是采用浮栅型MOS管，存储器中数据的擦除和写入是分开进行的，数据写入方式与EPROM相同，一般一只芯片可以擦除/写入100万次

6、以上。4.电可擦除可编程ROM（E2PROM）。也是采用浮栅技术，用电擦除，可重复擦写100次，并且擦除的速度要快的多。E2PROM的电擦除过程就是改写过程，它具有ROM的非易失性，又具备类似RAM的功能，可以随时改写。6.1半导体存储器三、随机存取存储器（RAM）②断电后存储的数据随之消失，具有易失性。特点：①可随时读出，也可随时写入数据；根据存储单元的工作原理不同，RAM分为静态RAM和动态RAM。静态RAM:优点:数据由触发器记忆,只要不断电,数据就能永久保存。缺点:存储单元所用的管子数目多,功耗大,集

7、成度受到限制。动态RAM:优点:存储单元所用的管子数目少,功耗小,集成度高。缺点:为避免存储数据的丢失,必须定期刷新。1）SRAM的基本结构1.静态随机存储器(SRAM)SRAM主要由存储矩阵、地址译码器和读/写控制电路三部分组成.6.1半导体存储器SRAM的基本结构CS称为片选信号。CS=0时，RAM工作；CS=1时，所有I/O端均为高阻状态，不能对RAM进行读/写操作。R/W称为读/写控制信号。R/W=1时，执行读操作；R/W=0时，执行写操作。存储容量＝字数×位数＝2n×m位2）SRAM静态存储单元6.1半导

8、体存储器UDDV4V2QQV1V3V5V6V7V8I/OI/O列选线Y行选线X存储单元位线D位线D(a)六管NMOS存储单元基本RS触发器无论读出还是写入操作，都必须使行选线X和列选线Y同时为“1”.UDDV4V2V6V5V1V3V7V8YI/OI/O位线D位线DX(b)六管CMOS存储单元PMOS管2.动态随机存储器(DRAM)6.1半导体存储器V4V3V