1、7.1概述存储器的存储媒介有多种，应用范围也非常广泛。存储器的存储媒介有多种，应用范围也非常广泛。软磁盘软磁盘磁带磁带硬盘硬盘内存条内存条光盘光盘优盘优盘数码相机用数码相机用SM卡卡7.1概述7.1.1半导体存储器的特点与应用半导体存储器的特点与应用7.1.2半导体存储器的分类半导体存储器的分类7.1.3半导体存储器的主要技术指标半导体存储器的主要技术指标7.1.1 半导体存储器的特点与应用半导体存储器的特点与应用半导体存储器是用半导体器件来存储二值信息半导体存储器是用半导体器件来存储二值信息的大规模集成电路。的大规模集成电路。集成度高、体积小、可靠性高、价格低、外围集成度高、体积小、可靠性高
2、、价格低、外围电路简单且易于接口、便于自动化批量生产。电路简单且易于接口、便于自动化批量生产。半导体存储器主要用于电子计算机和某些数字半导体存储器主要用于电子计算机和某些数字系统，存放程序、数据、资料等。系统，存放程序、数据、资料等。7.1.2 半导体存储器的分类半导体存储器的分类按制造工艺分类：按制造工艺分类：双极型：双极型：工作速度快、功耗大、价格较高。工作速度快、功耗大、价格较高。MOS型：型：集成度高、功耗小、工艺简单、价格低。集成度高、功耗小、工艺简单、价格低。按存取方式分类：按存取方式分类：顺序存取存储器顺序存取存储器(SAM)：如先入先出型和先入后出型。如先入先出型和先入后出型。
3、随机存取存储器随机存取存储器(RAM)：包括静态存储器包括静态存储器(SRAM)和动态和动态存储器存储器(DRAM)。只读存储器只读存储器(ROM)：包括固定包括固定ROM、可编程可编程ROM(PROM)和可擦除的可编程和可擦除的可编程ROM(EPROM)。存储容量存储容量存储器包含基本存储单元的总数。一个基本存储单元能存储存储器包含基本存储单元的总数。一个基本存储单元能存储位位(Bit)Bit)的信息，即一个的信息，即一个0或一个或一个1。存储器的读写操作是以存储器的读写操作是以字字为单位的，每一个字可包含多个位。为单位的，每一个字可包含多个位。例如：例如：)(8192)(8 1K 位位容量
4、字数字数：102421K10字长字长：每次可以读：每次可以读(写写)二值码的个数二值码的个数总容量总容量存取时间存取时间反映存储器的工作速度，通常用读反映存储器的工作速度，通常用读(或写或写)周期来描述。周期来描述。7.1.3 半导体存储器的主要技术指标半导体存储器的主要技术指标7.2只读存储器（ROM）7.2.1 固定固定ROM(掩膜掩膜ROM)7.2.2 可编程可编程ROM（PROM）7.2.3 可擦除可编程可擦除可编程ROM（EPROM）一、一、EPROM二、二、EEPROMRead Only Memory三、三、Flash Memory图7.2.1 ROM的电路结构框图7.2.1 固定
5、固定ROM(掩膜掩膜ROM)表7-2-1 44位ROM数据表图7.2.1 ROM的电路结构框图7.2.1 固定固定ROM(掩膜掩膜ROM)芯片在制造时就把需要芯片在制造时就把需要存储的内容用电路结构固定存储的内容用电路结构固定下来，使用时无法再改变。下来，使用时无法再改变。二极管固定二极管固定ROM字线和位线的交叉处代字线和位线的交叉处代表一个存储单元，有二极管表一个存储单元，有二极管表示存表示存1，否则表示存，否则表示存0。A1 A0D3D2D1D00 001010 110111 001001 11110表7-2-1 44位ROM数据表图7.2.2 二极管ROM的电路结构图MOS管固定管固定
6、ROM字线和位线的交叉处代表一个存字线和位线的交叉处代表一个存储单元，有储单元，有NMOS管表示存管表示存1，否则表，否则表示存示存0。图7.2.3 用MOS管构成的存储矩阵7.2.2 可编程可编程ROM（PROM）PROM在出厂时，存储的内容为全在出厂时，存储的内容为全1（或全（或全0），用户可根据），用户可根据需要将某些单元改写为需要将某些单元改写为0（或（或1）。）。特点：特点：工作速度快，但只能进工作速度快，但只能进行一次性编程处理。行一次性编程处理。用户编程：用户编程：选择相应地址，有较大的脉冲选择相应地址，有较大的脉冲电流从电流从VCC经三极管流过熔丝，并经三极管流过熔丝，并将熔丝
7、熔断，从而使本单元信息改将熔丝熔断，从而使本单元信息改写为写为0。图7.2.4 熔丝型PROM的存储单元图7.2.5 PROM管的结构原理图7.2.3 可擦除的可编程可擦除的可编程ROM（EPROM）一可擦除可编程一可擦除可编程ROM（EPROM）二电可擦可编程二电可擦可编程ROM（EEPROM）三快闪存储器（三快闪存储器（Flash Memory）一可擦除可编程一可擦除可编程ROM（EPROM）1 1、采用浮栅雪崩注入采用浮栅雪崩注入MOSMOS管管(略略)2 2、采用叠层栅注入、采用叠层栅注入MOSMOS管管用户编程（写用户编程（写0）：）：漏极和源极（接地）之间加高漏极和源极（接地）之间
8、加高电压，控制栅极加高电压脉冲电压，控制栅极加高电压脉冲,形成形成雪崩效应雪崩效应。需专用需专用工具（编程器）。工具（编程器）。擦除：擦除：用擦洗器产生的强紫外线照射来完成擦除操作，耗用擦洗器产生的强紫外线照射来完成擦除操作，耗时约几分钟。一般可擦写几百次。时约几分钟。一般可擦写几百次。EPROM的擦除操作是针对整的擦除操作是针对整个芯片进行的，不能实现字擦除（只擦一个或一些字）功能。个芯片进行的，不能实现字擦除（只擦一个或一些字）功能。EPROM封装出厂时，浮栅均无电荷，存储单元的封装出厂时，浮栅均无电荷，存储单元的信息为信息为全全。保存时间：保存时间：在不受光线干扰的情况下，可保存在不受光
9、线干扰的情况下，可保存1010年。年。EEPROM只需在高电压脉冲或工作电压下就可以进行擦除，只需在高电压脉冲或工作电压下就可以进行擦除，不需要借助紫外线的照射，而且还具有字擦除功能，所以更加不需要借助紫外线的照射，而且还具有字擦除功能，所以更加灵活、方便。灵活、方便。一般一般EEPROM集成片允许擦写集成片允许擦写10010000次，擦写共需时次，擦写共需时间间20ms左右，数据可保存左右，数据可保存510年。年。EEPROM的存储单元由门的存储单元由门控管控管T2和叠层栅和叠层栅MOS管管T1组成。组成。其中其中T1称为浮栅隧道氧化层称为浮栅隧道氧化层MOS管，在一定电压条件下，管，在一定
10、电压条件下，将产生将产生隧道效应隧道效应，以实现电擦，以实现电擦除操作。除操作。电可擦可编程电可擦可编程ROM（EEPROM）SiO2PS1G1D1擦写栅擦写栅(多晶硅多晶硅)浮栅浮栅(多晶硅多晶硅)图7-2-10 EEPROM存储单元中的T1N+N+SiO2极薄层极薄层G1D1S10+21V(a)剖面示意图(b)浮栅俘获电子示意图正常工作时擦写栅加正常工作时擦写栅加+3V电压，浮栅积有电子电荷时，电压，浮栅积有电子电荷时，T1不不能导通；浮栅无电子电荷时，能导通；浮栅无电子电荷时，T1导通。导通。图7.2.12 E2 PROM存储单元的三种工作状态（a）读出状态 （b）擦除（写1）状态 （c
11、）写入（写0）状态PSGD浮浮 栅栅图7-2-8 快闪存储器N+N+(a)(b)DSG位线位线WiVSSYj隧道区隧道区快闪存储器（快闪存储器（Flash Memory）快闪存储器采用快闪存储器采用单管叠栅结构单管叠栅结构的存储单元，具有的存储单元，具有EPROM结结构简单、编程可靠的优点，又具有构简单、编程可靠的优点，又具有EEPROM用隧道效应擦除的用隧道效应擦除的快捷特性，集成度很高。但不具备字擦除功能。快捷特性，集成度很高。但不具备字擦除功能。7.3 RAM特点：(1)随机读写 (2)断电信息丢失分类：(1)SRAM(性能稳定)(2)DRAM (容量大、动态刷新)图7.3.1 SRAM
12、的结构框图图7.3.2 1024 4位RAM（2114）的结构框图图7.3.3 六管NMOS静态存储单元M MN N7.4 存储器容量的扩展7.4.1 RAM的位扩展方式 保持字数不变，数据位扩展，即增加数据线数7.4.2 RAM的字扩展方式 保持位数不变，字数扩展，即增加地址线数图7.4.1 RAM的位扩展接法图7.4.2 RAM的字扩展接法练习：P400 题7.47.5 用用存储器存储器ROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数依据：依据：ROM是由是由与与阵列和阵列和或或阵列组成的组合逻辑电路。阵列组成的组合逻辑电路。将将与与阵列地址端阵列地址端A0An当作逻辑函数的输入变量，则当作逻辑函数
13、的输入变量，则可在地址译码器输出端（即字线）上产生全部最小项；可在地址译码器输出端（即字线）上产生全部最小项；或或阵列的输出（位线）是将与之相连字线上的信息相阵列的输出（位线）是将与之相连字线上的信息相或或以后作为输出的，因此在数据输出端可获得有关最小项相以后作为输出的，因此在数据输出端可获得有关最小项相或或的表达式。的表达式。结论：结论：ROM有几个数据输出端，即可获得几个逻辑函数的有几个数据输出端，即可获得几个逻辑函数的输出。输出。方法：方法：列出函数的真值表，直接画出存储矩阵的阵列图。列出函数的真值表，直接画出存储矩阵的阵列图。？回顾与思考：回顾与思考：译码器实现组合逻辑函数的方法及步骤
14、？译码器实现组合逻辑函数的方法及步骤？A1 A0D3D2D1D00 001010 110111 001001 11110图7.5.1 例7.5.1的电路图7.5.2 例7.5.2的ROM点阵图练习：P400题7.7例例7-1 用用PROM构成一个码型转换器，将构成一个码型转换器，将4 4位二进制码位二进制码B3B2B1B0转换成循环码转换成循环码G3G2G1G0。表7-2-2 二进制码转换为循环码的真值表0001W1511111001W1401111101W1310110101W1200110111W1111011111W1001011011W910010011W800010010W71110
15、1010W601101110W510100110W400100100W311001100W201001000W110000000W00000G0G1G2G3WiB0B1B2B3图7-2-9 用PROM实现二进制码到循环码的转换11&1A3A2W0W1W2W3G3G2G1G0(a)未未编程的164位PROM11A1A0Y3Y2Y1Y0W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15 111(b)编程后的或阵列1W0W1W2W3G3G2G1G0Y3Y2Y1Y0W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15 111图7-2-10 2716外引线排列图CE/PGMA7GND1
16、31214111510169178187196205214223232241A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2VCCA8A9A10OE2716VPPD7D6D5D4D37.2.5 EPROM集成片简介集成片简介编程高电压编程高电压25V片选片选/编程控制编程控制271627512系列的系列的EPROM集成片，除了存储容量和编程集成片，除了存储容量和编程高电压不同外，其余都基本相同。高电压不同外，其余都基本相同。电源电压电源电压+5V数据输出数据输出+25V00编程检验编程检验高阻浮置高阻浮置+25V10编程禁止编程禁止数据写入数据写入+25V1编程编程高阻浮置高阻浮置+5V1维持维持数据输出数据输出+5V00读出读出输出输出DVPPOECE/PGM工作方式工作方式表7-2-3 EPROM 2716 工作方式2716共有共有5种工作方式：读方式、维持方式、编程方式、编种工作方式：读方式、维持方式、编程方式、编程禁止方式和编程检验方式。程禁止方式和编程检验方式。
