第7章半导体存储器.ppt
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1、第7章 半导体存储器,半导体存储器是一种由半导体器件构成的能够存储数据、运算结果、操作指令的逻辑部件。主要用于计算机的内存储器。 本章对其特点、分类、技术指标予以简单介绍,并介绍基本存储单元的组成原理,集成半导体存储器的工作原理及功能。 本章重点要求掌握各类存储器的特点、存储器容量扩展和用存储器实现组合电路。,7.1 概 述, 半导体存储器的特点及分类 按制造工艺的不同可把存储器分成TTL型和MOS型存储器两大类。 TTL型速度快,常用作计算机的高速缓冲存储器。 MOS型具有工艺简单、集成度高、功耗低、成本低等特点,常用作计算机的大容量内存储器。,7.1 概 述, 半导体存储器的特点及分类 按
2、存储二值信号的原理不同存储器分为静态存储器和动态存储器两种。 静态存储器是以触发器为基本单元来存储0和1的,在不失电的情况下,触发器状态不会改变; 动态存储器是用电容存储电荷的效应来存储二值信号的。电容漏电会导致信息丢失,因此要求定时对电容进行充电或放电。 按工作特点不同半导体存储器分成只读存储器、随机存取存储器和顺序存取存储器。,7.1 概 述,半导体存储器的技术指标 存取容量:表示存储器存放二进制信息的多少。二值信息以字的形式出现。一个字包含若干位。一个字的位数称做字长。 通常,用存储器的存储单元个数表示存储器的存储容量,即存储容量表示存储器存放二进制信息的多少。存储容量应表示为字数乘以位
3、数。 选中哪些存储单元,由地址译码器的输出来决定。即由地址码来决定。地址码的位数n与字数之间存在2n=字数的关系。如果某存储器有10个地址输入端,那它就能存210=1024个字。,7.1 概 述,半导体存储器的技术指标 存取周期:存储器的性能取决于存储器的存取速率。存储器的存取速度用存取周期或读写周期来表征。把连续两次读(写)操作间隔的最短时间称为存取周期。,7.2 只读存储器,半导体只读存储器(Read-only Memory,ROM)是只能读不能写的存储器。 只读存储器是一种组合电路,当信息被加工时或被编程时,认为信息是存储在ROM中。 其特点是电路结构简单,电路形式和规格比较统一,在操作
4、过程中只能读出信息不能写入。 通常用其存放固定的数据和程序,如计算机系统的引导程序、监控程序、函数表、字符等。 只读存储器为非易失性存储器(nonvolatile memory),去掉电源,所存信息不会丢失。,7.2 只读存储器,ROM可分为: 掩膜只读存储器(Mask Read Only Memory,简称MROM) 可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory,简称PROM) 紫外线可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM) 电擦除可编程只读存储器(Electrically Eras
5、able Programmable Read Only Memory,简称EEPROM) Flash存储器(也称快闪存储器),7.2 只读存储器,半导体只读存储器是具有n个输入b个输出的组合逻辑电路。,地址输入 Address input,数据输出 Data output,片选控制线,7.2 只读存储器,只读存储器存储了一个n输入b输出的组合逻辑功能的真值表。,可以将其存储在224的只读存储器中,7.2.1掩模只读存储器,掩模只读存储器是采用掩模工艺制作的,其中的存储内容是已经由制造商按照用户的要求进行了专门设计。因此,掩模ROM在出厂时内部存储的数据就已经固化好了。 掩模ROM的存储数据可永
6、久保存,在批量生产时成本最低。适用于存放固定不变的程序或数据。,7.2.1掩模只读存储器,掩模ROM由地址译码器、存储矩阵、输出和控制电路组成,如图7-1所示。,图7-1 ROM结构图,7.2.1掩模只读存储器,掩模ROM,图7-2 NMOS固定ROM,D2,存储矩阵,输出电路,字线,位线,地址译码,7.2.1掩模只读存储器,图7-3是ROM的点阵图。,存储矩阵的输出和输入是或的关系,这种存储矩阵是或矩阵。,地址译码器的输出和输入是与的关系,因此ROM是一个多输入变量(地址)和多输出变量(数据)的与或逻辑阵列。,位线与字线之间逻辑关系为: D0=W0+W1 D1=W1+W3 D2=W0+W2+
7、W3 D3=W1+W3,7.2.2 可编程只读存储器(PROM),PROM的存储内容可以由使用者编制写入,但只能写入一次,一经写入就不能再更改。 PROM和ROM的区别在于ROM由厂家编程,而PROM由用户编程。出厂时PROM的内容全是1或全是0,使用时,用户可以根据需要编好代码,写入PROM中。,7.2.2 可编程只读存储器(PROM),图7-4为一种PROM的结构图,存储矩阵的存储单元由双极型三极管和熔断丝组成。,7.2.2 可编程只读存储器(PROM),这种电路存储内容全部为0。如果想使某单元改写为1,需要使熔断丝通过大电流,使它烧断。一经烧断,再不能恢复。,7.2.3 可擦可编程只读存
8、储器,PROM只能写一次的原因是熔丝断了,不能再接通。 EPROM的存储内容可以改变,但EPROM所存内容的擦除或改写,需要专门的擦抹器和编程器实现。在工作时,也只能读出。,7.2.3 可擦可编程只读存储器,可擦除可编程存储器又可以分为: 光可擦除可编程存储器UVEPROM (Ultra-Violet Erasable Programmable Read-Only Memory),7.2.3 可擦可编程只读存储器,可擦除可编程存储器又可以分为: 电可擦除可编程存储器E2PROM (Electrical Erasable Programmable Read - Only Memory) 快闪存储
9、器(Flash Memory)等。 快闪存储器以其高集成度、大容量、低成本和使用方便等优点得到广泛应用。例如在一些较新的计算机主板上采用Flash ROM BIOS,会使得BIOS 升级变得非常方便。,7.3 随机存取存储器,随机存取存储器RAM (Random Access Memory)可随时从任一指定地址存入(写入)或取出(读出)信息。 在计算机中,RAM用作内存储器和高速缓冲存储器。 RAM分为静态SRAM和动态DRAM;静态RAM又分为双极型和MOS型。,7.3 随机存取存储器,静态RAM (Static RAM,SRAM)一旦将1个字写入某个存储位置中,只要不断电,其存储内容保持不
10、变,除非该存储位置被重新写入信息。 动态RAM (Dynamic RAM,DRAM),必须对存储的数据进行读出和重写操作来周期地刷新,否则存储器中的数据将会消失。,7.3 随机存取存储器,大多数RAM在断电后,所存储的数据会消失,是易失性存储器(volatile memory)。 一些RAM在断电后仍能保持存储的数据不变,如老式的磁芯存储器和现代的CMOS静态RAM。CMOS静态RAM含有一个寿命为10年的锂电池。 近年来,出现了非易失性铁电RAM (ferroelectric RAM),这些器件将磁元件和电元件组合在单个IC芯片上,断电后,保持状态不变。,7.3.1 静态RAM,RAM具有地
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- 半导体 存储器
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