第七章 半导体存储器 《数字电子技术》7.1 概述 7.2 只读存储器（ ROM ） 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 7.4 存储器的扩展 7.3 随机存储器（ RAM ） 7.6 集成芯片简介及应用举例.

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1 第七章 半导体存储器 《数字电子技术》7.1 概述 7.2 只读存储器（ ROM ） 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 7.4 存储器的扩展 7.3 随机存储器（ RAM ） 7.6 集成芯片简介及应用举例

2 §7.1 概述 7.1 概述 《数字电子技术》 半导体存储器是一种能存储大量二值信息（或 称为二值数据）或信号的半导体器件。 1 、功能 对计算机及其他一些数字系统的大量数据或 信号进行存储。 2 、衡量存储器性能的重要指标 # 存储容量（ DRAM 可达 10 9 位 / 片） # 存取速度（ 10 ns 左右 ) 。

3 7.1 概述 《数字电子技术》 3 、输入 / 输出规定 因为半导体存储器的存储单元数目极其庞大而 器件的引脚数目有限，所以在电路结构上不能象寄 存器那样把每个存储单元的输入和输出直接引出。 解决办法： 给每个存储单元编一个地址，只有被输入地址 代码指定的那些存储单元才能与公共的输入 / 输出引 脚接通，进行数据的读出或写入。 4 、分类列表

4 7.1 概述 《数字电子技术》 分类 原则 类别类别细分优点（特点）缺点 存取功能 存取功能 只读 存储器 （ ROM ） 掩模 ROM 总特点：在正常工作状 态下只能从中读取数据， 不能快速地随时修改或 重新写入数据。 优点：电路结构简单； 断电后数据不会丢失。 只适用于存 储那些 “ 固 定 ” 数据的 场合。 可编程 ROM （ PROM ） 可擦除的可编程 ROM （ EPROM 、 E 2 PROM 、 FLASH ） 随机 存储器 （ RAM ） 静态存储器 （ SRAM ） 总特点：正常工作状态 下便可随时向存储器里 写入或从中读出数据。 SRAM 的存取速度快； DRAM 的集成度高。 断电后数据 会丢失。 动态存储器 （ DRAM ） 制造工艺制造工艺 双极型 TTL 、 ECL 、 I 2 L 等 MOS 型 NMOS 、 CMOS 等 功耗低、集成度高（目前被 大容量的存储器采用） 工艺较复杂。

5 7.2 只读存储器（ ROM ） 《数字电子技术》§7.2 只读存储器（ ROM ） （ 1 ） ROM 的特点： ROM 中的信息可以随时读出，但不可以随时写入； 数据不易丢失，断电亦保存； ROM 无需刷新。 （ 2 ） ROM 的通常结构：

6 7.2 只读存储器（ ROM ） 《数字电子技术》 定义：存储单元 —— 存储器中每存储 1 位二进制数的点； 存储容量 —— 存储器中总的存储单元的数量。 存储容量 = 字线数 m × 位线数 j

7 7.2 只读存储器（ ROM ） 《数字电子技术》 ◆ 掩模只读存储器（ ROM ） ◆ 可编程只读存储器（ PROM ） ◆ 可擦除可编程 ROM （ EPROM ） ★ UVEPROM ★ UVEPROM ★ EEPROM ★ EEPROM ★ EAROM ★ EAROM ★ Flash Memory ★ Flash Memory * 典型只读存储器（ ROM ）分类 ：

8 7.3 随机存储器（ RAM ） 《数字电子技术》§7.3 随机存储器（ RAM ） （ 1 ） RAM 的特点： ◆在 RAM 工作时可以随时从任何一个指定地址读出数 据，也可以随时将数据写入任何一个指定的存储单 元中去； ◆最大优点：读、写方便，使用灵活； ◆缺点：数据易失性，断电即丢失，需不断刷新。

9 7.3 随机存储器（ RAM ） 《数字电子技术》 （ 2 ） RAM 的通常结构：

10 7.3 随机存储器（ RAM ） 《数字电子技术》 （ 3 ） RAM 的分类： ◆ SRAM ：（ Static RAM ） 主要利用静态触发器的自保功能存储特性 主要利用静态触发器的自保功能存储特性 * 双极型 RAM 存储单元： TTL 、 ECL 、 IIL * 双极型 RAM 存储单元： TTL 、 ECL 、 IIL * 六管静态 MOS RAM 单元 * 六管静态 MOS RAM 单元 ◆ DRAM ：（ Dynamic RAM ） 主要利用 MOS 管栅极电容的存储电荷的原理 主要利用 MOS 管栅极电容的存储电荷的原理 * 四管动态、三管动态（早期） * 四管动态、三管动态（早期） 外围控制电路简单、读出信号大，但不利于集成； 外围控制电路简单、读出信号大，但不利于集成； * 单管动态存储单元 * 单管动态存储单元

11 专题研究 《数字电子技术》 半导体存储器典型示例及分析 示例 1 —— 移动 U 盘： EPROM

12 专题研究 《数字电子技术》 示例 2 —— 闪存卡： FALSH MEMORY

13 专题研究 《数字电子技术》 示例 3 —— 内存条： DRAM

14 专题研究 《数字电子技术》 示例 4 —— BIOS ： EPROM

15 专题研究 《数字电子技术》 示例 5 —— CMOS ： SRAM

16 专题研究 《数字电子技术》 其它示例 —— ？？？ 非半导体存储器

17 专题研究 《数字电子技术》 计算机系统中存储器示例及对比小结 类型具体示例所属类型判断依据 内部存 储器 BIOS ROM(E 2 PROM 、 Flash) 读 / 写操作灵活性及速度、 掉电数据不易失 U盘U盘 ROM(E 2 PROM 、 Flash) 读 / 写操作灵活性及速度、 掉电数据不易失 闪存卡 ROM(Flash) 读 / 写操作灵活性及速度、 掉电数据不易失 CMOSRAM(SRAM) 掉电数据易失 CacheRAM(SRAM) 掉电数据易失 内存条 RAM(DRAM) 掉电数据易失 外部存 储器 硬盘 / 移动硬盘、软 盘、磁带机 非半导体存储器依据磁粒子的极性读 / 写 光盘非半导体存储器用激光束读 / 写

18 7.4 存储器容量的扩展 《数字电子技术》§7.4 存储器容量的扩展 当用一片 ROM 或 RAM 器件不能满足对存储容量的要 求时，就需要将若干片 ROM 或 RAM 组合起来，形成一个 容量更大的存储器。 扩展方式 —— 扩展目的 —— ◆ 字扩展方式 ◆ 位扩展方式 ◆ 字位同时扩展方式

19 7.4 存储器容量的扩展 《数字电子技术》 一、位扩展方式： 【例 1 】试用 1024×2RAM 扩展成 1024×6 存储器。 I/01 I/02 I/03 I/04 I/05 I/06 …

20 7.4 存储器容量的扩展 《数字电子技术》 二、字扩展方式： 【例 2 】试将 256×8 位 RAM 扩展成 1024×8 位存储器。 A8A8 A9A9

21 7.4 存储器容量的扩展 《数字电子技术》 各片 RAM 电路的地址分配

22 7.4 存储器容量的扩展 《数字电子技术》 三、字位同时扩展方式： 【例 3 】试将 64×2RAM 扩展成 256×4RAM 。 一般先进行位扩展，再进行字扩展。

23 7.4 存储器容量的扩展 《数字电子技术》

24 7.4 存储器容量的扩展 《数字电子技术》 【例 4 】 （ 1 ）按图示连接，分别写出 2112 － 1 ～ 2112 － 2 及 2112 － 3 ～ 2112 － 4 的地址范围（用十六进制表示）； （ 2 ）若要将 RAM 的寻址范围改为 B00H ～ BFFH 和 C00H ～ CFFH ，电 路应作何改动？

25 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 《数字电子技术》§7.5 用存储器实现组合逻辑函数 用具有 n 位输入地址、 m 位数据输出的 ROM 可以获得一组（最多 m 个）任何形式 的 n 变量组合逻辑函数，只要根据函数的形 式向 ROM 中写入相应的数据即可。这个原 理也适用于 RAM 。

26 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 《数字电子技术》 【例 1 】一个 ROM 中的数据表如下所示：

27 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 《数字电子技术》 【例 2 】试用 ROM 设计一个八段字符显示的译码器，其真值表由下表给出。

28 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 《数字电子技术》

29 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 《数字电子技术》

30 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 《数字电子技术》

31 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 《数字电子技术》 【例 3 】试用 ROM 产生如下的一组多输出逻辑函数：

32 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 《数字电子技术》 m0m0 m 15

33 7.5 用存储器实现组合逻辑函数 《数字电子技术》 【例 4 】分析下图所示电路的逻辑功能。其中 : WXYZ 对应 8421-BCD 码的 4 位输出。 m0m0 m 15

34 7.6 集成芯片简介及应用举例 《数字电子技术》§7.6 集成芯片简介及应用举例 一、 EPROM —— ETC2716 介绍 目前，常见的 EPROM 集成芯片有 2716 （ 2K× 8 位）， 2732 （ 4K× 8 位）， … ， 27512 （ 64K× 8 位）等，这几种芯片 除了存储容量和编程高电压等参数不同外，其它均基本相同。 下面即以 2716 型 EPROM 芯片为例来介绍。 ETC2716 的主要参数有：电源电压 V CC =+5V ，编程高电 压 V PP =25V ，工作电流最大值 I M =105mA ，维持电流最大值 I S =27mA ，读取时间 T RM ＝ 350ns ，存储容量为 2K× 8 位。

35 7.6 集成芯片简介及应用举例 《数字电子技术》 表 7-5-1 EPROM2716 工作方式选择

36 7.6 集成芯片简介及应用举例 《数字电子技术》 图 7-5-1 用 EPROM2716 构成的波形发生器电路图 【例】【例】

37 7.6 集成芯片简介及应用举例 《数字电子技术》

38 7.6 集成芯片简介及应用举例 《数字电子技术》 图 7-5-2 三角波

39 《数字电子技术》 本章小结 教学内容 基本要求 熟练掌握正确理解一般了解 ROM ROM 的结构及特点 √√ 掩模 ROM √ PROM √ EPROM √ EEPROM √ Flash Memory √ RAM RAM 的结构及特点 √√ SRAM √ DRAM √ 存储器容量的扩展 √√ 用存储器实现组合逻辑函数 √√ 集成芯片应用举例 √

40 习题练习 《数字电子技术》 本章习题（不交）： 7.1~7.3 ； 7.9~7.11 ； 7.14~7.19 ；