数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出 引 言 说到存储器，你一定不陌生，计算机中的光盘、优盘、软盘，数码相说到存储器，你一定不陌生，计算机中的光盘、优盘、软盘，数码相机的记忆棒、机的记忆棒、MP3中存储卡都是存储器。中存储卡都是存储器。“存储器存储器”是一个很大众化的是一个很大众化的术语，不像译码器、触发器那么专业。自从用上了计算机，我们就常常术语，不像译码器、触发器那么专业。自从用上了计算机，我们就常常和存储器打交道了。买台新电脑，你一定会问，内存多少？硬盘多大？和存储器打交道了。买台新电脑，你一定会问，内存多少？硬盘多大？与朋友们炫耀你的与朋友们炫耀你的MP3，你可能会说，我的，你可能会说，我的MP3是是512M的。看看，你已的。看看，你已经满嘴都是存储器的专业术语了。的确，电子技术的发展，特别是数码经满嘴都是存储器的专业术语了。的确，电子技术的发展，特别是数码技术的无孔不入，已经使得存储器与我们的日常生活越来越近了。那么，技术的无孔不入，已经使得存储器与我们的日常生活越来越近了。那么，存储器结构如何？它是怎样工作的？这一章我们将给你解答这些问题。存储器结构如何？它是怎样工作的？这一章我们将给你解答这些问题。存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。学完了这一章，你会存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。学完了这一章，你会对存储器有一个新的认识。以后再说到对存储器有一个新的认识。以后再说到“内存内存”、“优盘优盘”这些术语你这些术语你会会心一笑。会会心一笑。 数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.3 随机存取存储器（随机存取存储器（RAM） 第七章第七章 半导体存储器半导体存储器7.1 概述概述7.2 只读存储器（只读存储器（ROM） 7.4 存储器容量的扩展存储器容量的扩展 7.5 用存储器实现组合逻辑函数用存储器实现组合逻辑函数数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.1 概述能存储大量二值信息的器件一、一般结构形式输输入入/ /出出电电路路I/OI/O输入输入/ /出出控制控制！单元数庞大！输入/输出引脚数目有限数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出二、分类1、从存/取功能分：只读存储器(Read-Only-Memory）随机读/写（Random-Access-Memory）2、从工艺分：双极型MOS型数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.2 只读存储器（ROM） ROM的基本电路结构（1）存储矩阵：）存储矩阵：16个字排成矩阵个字排成矩阵（2）地地址址译译码码器器：为为了了迅迅速速的的找找到欲读取的那个字到欲读取的那个字 。（3）输出缓冲器：）输出缓冲器： a)提高带负载能力； b)实现对输出状态的三态控制，以便与系统总线相连数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出1. ROM的框图的框图举例：容量为举例：容量为168的的ROM（1）存储矩阵：）存储矩阵：16个字排成矩阵个字排成矩阵（2）地地址址译译码码器器：为为了了迅迅速速的的找找到欲读取的那个字到欲读取的那个字 。一固定一固定ROM（掩膜（掩膜ROM）0 0号字号字1 1号字号字1515号字号字WW01位线位线存储矩阵存储矩阵.字线字线输输1AA器器地地入入址址译译0地地码码址址A输出缓冲器输出缓冲器.W15.A23.7D输出数据输出数据DD10 如如输入地址码输入地址码A3A2A1A0=0001时，时，W11，1号字被选中，号字被选中，1号字中存储的号字中存储的8位数据位数据D7D6D0同时读出。同时读出。 这样对于任何一个从这样对于任何一个从00001111的地址码，总有一个字被的地址码，总有一个字被选中。反过来说，每一个字都对应一个具体的地址码。选中。反过来说，每一个字都对应一个具体的地址码。 数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出2. 掩模ROM的电路数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出A0An-1W0W(2n-1)D0Dm ROM中存储的数据中存储的数据0 0 0 10 0 1 00 1 0 01 0 0 00 00 11 01 1D3 D2 D1 D0W3 W2 W1 W0A1 A0存储内容存储内容地址译码器输出地址译码器输出 地址输入地址输入数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出两个概念：存储矩阵的每个交叉点是一个“存储单元”，存储单元中有器件存入“1”，无器件存入“0”存储器的容量：“字数 x 位数”数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出 ROM中存储的数据中存储的数据0 1 1 11 0 1 00 1 0 01 0 1 00 0 0 10 0 1 00 1 0 01 0 0 00 00 11 01 1D3 D2 D1 D0W3 W2 W1 W0A1 A0存储内容存储内容地址译码器输出地址译码器输出 地址输入地址输入数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出掩模ROM的特点：出厂时已经固定，不能更改，适合大量生产简单，便宜，非易失性数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出二.可编程只读存储器（PROM）可编程ROM（programmable ROM,PROM）总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出三. 可擦除的可编程ROMEPROM E2PROM总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同EPROM （erasable programmable ROM） 叠栅注入MOS管（stacked-gate injection metal-oxide-semiconductor，SIMOS管）数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出用SIMOS管构成的存储单元数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出2. E2PROM （electrically erasable programmable ROM ）总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.3 随机存取存储器（RAM）也称随机读/写存储器根据工作原理的不同，分为：1. 静态随机存储器（static RAM，SRAM） 存储单元是以双稳态锁存器或触发器为基础构成的 电源不变信息不会丢失 不需刷新 集成度较低2. 动态随机存储器（dynamic RAM，DRAM） 存储原理以MOS管栅极电容为基础 电路简单 集成度高 需定时刷新数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.3.1 RAM的基本结构与工作原理 以SRAM为例数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.3.2 存储单元6只N沟道增强型MOS管组成的静态存储单元数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.4 存储器的扩展7.4.1 位扩展方式（字长的扩展） 指存储器字数不变，只增加存储器的位数例：用例：用256 x 1256 x 1的的RAM 256 x 4RAM 256 x 4位的存储系统位的存储系统接法：将各片存储器的地址线、读/写信号线、片选信号线对应地并接在一起。数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.4.1 位扩展方式（字长的扩展）例：用例：用256 x 1256 x 1的的RAM 256 x 4RAM 256 x 4位的存储系统位的存储系统数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.4.2 字数扩展方式指扩展成的存储器字数增加（即地址线增加）而数据位数不变1024 x 8RAM例：用例：用4 4片片256 x 8256 x 8位位RAMRAM1024 x 81024 x 8位位 存储器存储器数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出RAM标号地址分配A9A8(A7A0)（1）00(00000000)00(11111111)0255（2）01(00000000)01(11111111)256511（3）10(00000000)10(11111111)512767（4）11(00000000)11(11111111)7681023数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7.4.3 字数和字长同时扩展例：用例：用4 4片片256 x 8256 x 8位位RAMRAM1024 x 161024 x 16位位 存储器存储器数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出例：用例：用4 4片片256 x 8256 x 8位位RAMRAM1024 x 161024 x 16位位 存储器存储器1. 1.先用先用2 2片片256 x 8256 x 8位位RAMRAM256 x 16256 x 16位位 存储器存储器数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出2. 2. 先用先用4 4片片256 x 16256 x 16位位RAMRAM1024 x 161024 x 16位位 存储器存储器数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出7. 4 利用ROM实现组合逻辑函数从ROM的数据表可见：若把ROM的输入地址A1A0看作输入逻辑变量，将输出数据D3D2D1D0看作一组输出逻辑变量，那么输入输出之间实现的就是一组多输出的组合逻辑函数：地 址数 据A1A0D3D2D1D0000111011010100100111010数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出地址译码器是一个与阵列，它的输出包含了输入地址变量的全部最小项，每一条字线对应一个最小项；存储矩阵是一个或阵列，每一位输出数据都是将地址译码器输出的一些最小项相加。结论：用具有n位输入地址和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。数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出用用ROM产生逻辑函数产生逻辑函数 【解解】（1 1）分析要求、设定变量）分析要求、设定变量 自自变变量量x的的取取值值范范围围为为015的的正正整整数数，对对应应的的4位位二二进进制制正正整整数数，用用B=B3B2B1B0表表示示。根根据据y=x2的的运运算算关关系系，可可求求出出y的的最最大大值值是是152225，可以用，可以用8位二进制数位二进制数Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。表示。（2）列真值表）列真值表ROM的主要作用是存放数据和程序。的主要作用是存放数据和程序。ROM属于组合逻辑电路，也可以用来产生各种逻辑函数。属于组合逻辑电路，也可以用来产生各种逻辑函数。 【例例】试用试用ROM构成能实现函数构成能实现函数y=x2的运算表电路，的运算表电路，x的取值范围为的取值范围为015的正整数。的正整数。数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 输输 出出0149162536496481100121144169196225对应对应十进制数十进制数0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1B3 B2 B1 B0 输输 入入真值表真值表数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 10 0 0 1 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 10 0 1 0 0 1 0 00 0 1 1 0 0 0 10 1 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 10 1 1 0 0 1 0 00 1 1 1 1 0 0 11 0 0 1 0 0 0 01 0 1 1 1 0 0 11 1 0 0 0 1 0 01 1 1 0 0 0 0 1Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 输输 出出0149162536496481100121144169196225对应对应十进制数十进制数0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1B3 B2 B1 B0 输输 入入真值表真值表数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出（3）写标准与或表达式）写标准与或表达式Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15Y3=m3+m5+m11+m13Y1=0Y2=m2+m6+m10+m14（4）画）画ROM存储矩阵连接图存储矩阵连接图Y0= m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15Y7=m12+m13+m14+m15数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出数字电子技术数字电子技术上一页上一页下一页下一页回目录回目录退出退出