《数字电子技术》课件第6章 半导体存储器.ppt
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1、 第第6 6章章 半导体存储器半导体存储器内容提要内容提要 数字信息在运算或处理过程中,需要使用专门数字信息在运算或处理过程中,需要使用专门的存储器进行较长时间的存储,正是因为有了存储的存储器进行较长时间的存储,正是因为有了存储器,计算机才有了对信息的记忆功能。存储器的种器,计算机才有了对信息的记忆功能。存储器的种类很多,本章主要讨论半导体存储器。半导体存储类很多,本章主要讨论半导体存储器。半导体存储器以其品种多、容量大、速度快、耗电省、体积小、器以其品种多、容量大、速度快、耗电省、体积小、操作方便、维护容易等优点,在数字设备中得到广操作方便、维护容易等优点,在数字设备中得到广泛应用。目前,微
2、型计算机的内存普遍采用了大容泛应用。目前,微型计算机的内存普遍采用了大容量的半导体存储器。量的半导体存储器。本章内容本章内容6.1 随机存取存储器随机存取存储器6.2 只读存储器(只读存储器(ROM)6.1 6.1 随机存取存储器随机存取存储器6.1.2 RAM RAM的存储单元的存储单元6.1.3 RAM RAM的容量扩展的容量扩展6.1.4 RAM RAM的芯片简介的芯片简介6.1.1 RAM RAM的基本结构的基本结构由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片输出控制、片选控制等几部分组成。结构如图选控制等几部分组成。结构如图6.1.1
3、6.1.1所示。所示。6.1.1 RAM6.1.1 RAM的基本结构的基本结构存储矩阵读/写控制器控制器地址译码器地址码输片选读/写控制输入/输出入入1.1.存储矩阵存储矩阵RAMRAM的核心部分是一个寄存器矩阵,用来存储信息,称的核心部分是一个寄存器矩阵,用来存储信息,称为存储矩阵为存储矩阵。图图6.1.26.1.2所示是所示是102410241 1位的存储矩阵和地址译码器位的存储矩阵和地址译码器000001111313113131310131列 译 码 器行译码器.位线位线位线位线位线位线.XXXYYY01310131AAAAAAAAAA地 址 输 入地址输入0123456789DD数据线
4、.图6.1.2 10241位RAM的存储矩阵2地址译码器地址译码器的作用,是将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号,从而选中该存储单元。3.读/写控制访问RAM时,对被选中的寄存器,究竟是读还是写,通过读/写控制线进行控制。如果是读,则被选中单元存储的数据经数据线、输入/输出线传送给CPU;如果是写,则CPU将数据经过输入/输出线、数据线存入被选中单元。4.输入/输出v RAM通过输入/输出端与计算机的中央处理单元(CPU)交换数据,读出时它是输出端,写入时它是输入端,即一线二用,由读/写控制线控制。输入/输出端数据线的条数,与一个地址中所对应的寄存器位数相同,例如在1024
5、1位的RAM中,每个地址中只有1个存储单元(1位寄存器),因此只有1条输入/输出线;而在2564位的RAM中,每个地址中有4个存储单元(4位寄存器),所以有4条输入/输出线。也有的RAM输入线和输出线是分开的。RAM的输出端一般都具有集电极开路或三态输出结构。v 由于受RAM的集成度限制,一台计算机的存储器系统往往是由许多片RAM组合而成。CPU访问存储器时,一次只能访问RAM中的某一片(或几片),即存储器中只有一片(或几片)RAM中的一个地址接受CPU访问,与其交换信息,而其他片RAM与CPU不发生联系,片选就是用来实现这种控制的。通常一片RAM有一根或几根片选线,当某一片的偏选线接入有效电
6、平时,该片被选中,地址译码器的输出信号控制该片某个地址的寄存器与CPU接通;当片选线接入无效电平时,则该片与CPU之间处于断开状态。5.片选控制6.RAM的输入/输出控制电路&GGGCSR/W3451DGI/O2DG7.RAM的工作时序ADDCSI/OtttRCACSAA(地址)读出单元的地址输出数据RAM读操作时序图tWC写入单元的地址ADDtWPCSR/WI/O写入数据AStWRtDWtDHtRAM写操作时序图 6.1.2 RAM的存储单元v 存储单元是存储器的核心部分。按工作方式不同可分为静态和动态两类,按所用元件类型又可分为双极型和MOS型两种,因此存储单元电路形式多种多样。1、六管N
7、MOS静态存储单元 由六只NMOS管(T1T6)组成。T1与T2构成一个反相器,T3与T4构成另一个反相器,两个反相器的输入与输出交叉连接,构成基本触发器,作为数据存储单元。TTTTTTTTXY存储单元位线B位线BDD数据线VV12345678DDGij六管NMOS静态存储单元 2、双极型晶体管存储单元+VRRTTCC12位线B位线B字线X双极型晶体管存储单元3四管动态MOS存储单元BX位线BCBC位线BDDTTTTTTCC预充脉冲VDD123412Y2G.1G.四管动态MOS存储单元 6.1.3 RAM的容量扩展1位扩展用8片1024(1K)1位RAM构成的10248位RAM系统 10241
8、RAMA AAR/W CS01.I/OI/O.10241RAMA AAR/W CS01.I/OI/O10241RAMA AAR/W CS019.I/OI/O.AA01R/WCS017999A2、字扩展用8片1K8位RAM构成的8K8位RAM。10248RAMA AA R/WCS01.A AR/W.A1CS010248RAMR/WAA10248RAMA01CS.9.AAA01R/W99974138012345671G G2G2BAYYYYYYYYABCAAA.111012+5VI/O I/O.I/O017I/O I/O.I/O017I/O I/O.I/O017.I/O7I/O10I/O6.1.4
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