第 12 章 半导体存储器

1. 第12章 半导体存储器 孙卫强

2. 内容提要 • 概述 • 只读存储器 （ROM） • 随机存储器 （RAM） • 存储器容量的扩展 • 用存储器实现逻辑函数

3. 存储器的分类 存储器 随机存取存储器 混合型存储器 只读存储器 Masked ROM PROM DRAM Flash EEPROM EPROM SRAM NVRAM FPM-DRAM EDRAM EDO DRAM SDRAM RAMBUS RAM

4. 存储器的分类 存储器 随机存取存储器 混合型存储器 只读存储器 Masked ROM PROM DRAM Flash EEPROM EPROM SRAM NVRAM EDO DRAM SDRAM RAMBUS RAM FPM-DRAM EDRAM 计算机系统里面常用的半导体存储器类型

5. 各种存储器特性比较

6. 只读存储器ROM • 掩膜只读存储器(Masked ROM) • 可编程只读存储器(PROM) • 可擦除的可编程只读存储器(EPROM) • 电可擦除可编程只读存储器(E2PROM) • Flash

7. ROM输入和输出 • 地址输入端 Ax • 数据输出端 Dx • 片选端CE • 输出使能OE

8. 掩膜只读存储器(Masked ROM) 容量:8个4bit数 bitline:位线 wordline:字线

9. ROM结构 CMOS反相器 + - 二极管的导通与截至

10. ROM结构 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0

11. ROM结构 交叉点有二极管：存储1 否则，存储0 1 0 1 0 1 0 0

12. 掩膜只读存储器(Masked ROM) wordline wordline:字线，用来选择一个字 在存储矩阵中， 有二极管的点相当于存1； 否则是存0。 该存储器的容量 4个4bit数 bitline bitline:位线，用来选择一个bit

13. 掩膜只读存储器(Masked ROM) A1A0输入某组合时， 选通W0W3中的一个，输出为高。 0 1 字线(Word Line) 去往存储矩阵

14. 掩膜只读存储器(Masked ROM) 1 0 0 0 字线(Word Line) 0 字线中的一个被选通（为高）时， 相应交叉点的二极管导通，把位线拉高。 1 0 1 位线(Bit Line)

15. 用MOS管构成的存储矩阵 字线，来自地址译码器 位线

16. 使用二维译码的ROM 字线 容量：8×16 位线 容量：128×1

17. 使用二维译码ROM实现逻辑函数? 在128个交叉点中合适 的位置放上二极管. D0=A6’A5A4’A3’A2’A1’A0

18. 线与和线或 Y=A+B+C+D Y=ABCD 下拉电阻和线或结构 上拉电阻和线与结构

19. 只读存储器ROM • 掩膜只读存储器(Masked ROM) • 可编程只读存储器(PROM) • 可擦除的可编程只读存储器(EPROM) • 电可擦除可编程只读存储器(E2PROM) • Flash

20. 可编程只读存储器(PROM) • 在所有交叉点上都配置三极管（缺省存入1） • 编程时将不需要的三极管对应的熔丝烧断即可 • 熔丝被烧断的交叉点存储0，否则存储1

21. PROM和编程器 PROM 编程使能端 万能编程器

22. 只读存储器ROM • 掩膜只读存储器(Masked ROM) • 可编程只读存储器(PROM) • 可擦除的可编程只读存储器(EPROM) • 电可擦除可编程只读存储器(E2PROM) • Flash

23. 可擦除的可编程只读存储器(EPROM) • 紫外线可擦除ROM

24. 只读存储器ROM • 掩膜只读存储器(Masked ROM) • 可编程只读存储器(PROM) • 可擦除的可编程只读存储器(EPROM) • 电可擦除可编程只读存储器(E2PROM) • Flash

25. 存储器 存储器 随机存取存储器 混合型存储器 只读存储器 Masked ROM PROM DRAM Flash EEPROM EPROM SRAM NVRAM FPM-DRAM EDRAM EDO DRAM SDRAM RAMBUS RAM

26. 静态RAM(SRAM) • 地址输入端An-1..A0 • 数据输入端DINb-1..0 • 数据输出端DOUTb-1..0 • 片选CS • 写使能WE • 输出使能OE

27. SRAM操作时序—读时序

28. SRAM的基本单元 • IN:数据输入 • SEL_L:片选,低有效 • WR_L: 写使能,低有效 • 当SEL_L有效时，数据被输出 • 当SEL_L和WR_L同时有效时，数据被写入单元

29. SRAM 这是异步的SRAM！

30. DRAM (Dynamic RAM) • 结构较SRAM简单，容易大规模集成 • 使用比较复杂，需要定期充电 • 由DRAM控制器(DRAM controller完成)

31. 几个新名词 • DDR：Double Data Rate，双倍速率 • QDR：Quda Data Rate，四倍速率

32. 内容提要 • 概述 • 只读存储器 （ROM） • 随机存储器 （RAM） • 存储器容量的扩展 • 用存储器实现逻辑函数

33. 存储器的容量扩展（一） 一、位扩展 将8片1024*1的RAM扩展成1024*8的RAM 要点：所有RAM使用相同的控制线和地址线。

34. 存储器的容量扩展（二） 二、字扩展 将4片256*8的RAM扩展成1024*8的RAM 要点：所有RAM使用相同的地址线和读写控制线， 但是片选信号不同，由译码器产生。

35. 小结 • ROM • 掩模ROM • PROM,EPROM, EEPROM(E2PROM) • FLASH, NVRAM • RAM • SRAM,DRAM • RAM扩展 • 位扩展，字扩展 • 用存储器实现逻辑函数