[工学]第6章 半导体存储器与可编程.pptVIP

 6.1.1 RAM的基本结构 RAM的基本结构由存储矩阵、地址译码、读写控制和输入输出缓冲器等四个部分组成。图6.1是N字1位RAM结构图。 存储矩阵是由许多存储单元组成的阵列，如图中小方块所示。每个小方块代表一个存储单元，这此存储单元可存储二进制数并可随时读出和写入。 地址译码器是将外部给出的地址进行译码，找到唯一对应的存储单元。根据存储单元所排列的矩阵形式，通常将地址译码器分成行译码器和列译码器。 读写控制是数据读取和写入的指令控制，它和输入输出缓冲器完成数据的读写操作。  6.1.2 RAM的存储单元 RAM的存储单元结构有双极型、NMOS型和 CMOS型。双极型速度快，但功耗大，集成度不高。大容量的RAM一般都采用MOS型。MOS型RAM的基本存储单元有静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。 1. 静态 RAM(SRAM)  图6．2为由MOS管触发器组成的存储单元图。其中MOS管为NMOS，V1、V2，V3、V4组成的两个反相器交叉耦合构成基本RS触发器作基本存储单元，V5、V6为门控管，由行译码器输出字线X控制其导通或截止；V7、V8为门控管，由列译码器输出Y控制其导通或截止，也是数据存入或读出的控制通路。  读写操作时，X=1，Y=1；V5、V6 、V7、V8均导通，触发器的状态与位线上的数据一致。当X=0时，V5、V6截止，触发器的输出端与位线断开，保持状态不变。当Y=0时，V7、V8截止，不进行读写操作。 SRAM一般用于小于64KB数据存储器的小系统或作为大系统中高速缓冲存储器，有时还用于需要用电池作为后备电源进行数据保护的系统中。 2. 动态RAM（DRAM） 图6.3所示是用一只NMOS管组成的动态RAM基本存储单元，MOS电容CS用于存储二进制信息，数据1和0是以电容上有无电荷来区分的，NMOS管V是读写控制门，以控制信息的进出。字线控制该单元的读写；位线控制数据的输入或输出。 读写操作时，字线X=1，使MOS电容CS与位线相连。写入时，数据从位线存入CS中；写1充电、写0放电。读出时，数据从CS中传至位线。 DRAM利用MOS存储单元分布电容上的电荷来存储一个数据位。由于电容电荷会泄漏，为了保持信息不丢失，DRAM需要不断周期性地进行刷新。DRAM存储单元所用MOS管少，因此DRAM集成度高，功耗低。一般，DRAM常用于大于64KB的大系统。  6.1.3 集成RAM简介 1. 集成静态存储器2114 2114静态RAM是一个通用的MOS集成静态存储器，它有1024个字，每个字有4位，因此可存储4096位。2114 RAM的逻辑框图、符号及外引线如图6.4所示。  2114 RAM有10根地址线，可访问1024(210)个字。它有常见的片选(CS)和读写允许（R/W）控制输入端，当RAM处于写模式时，CS为低电平、R/W为低电平，这时I／O1， I／O2， I／O3和 I／O4为输入数据信号；当 RAM处于读模式时，CS为低电平、R/W为高电平，I／O1， I／O2， I／O3和 I／O4为输出数据信号。 2114 RAM电源电压为十5V。  在图6.4（a）2114RAM的结构框图中。4096个存储单元被排成了64×64存储阵列，用三态缓冲器把数据总线与输入／输出(I／O)引脚隔开，址线也被缓冲处理。2114 RAM采用18引脚DIP IC形式。考虑RAM的特性有如下几个方面：(1)??容量和结构 一般的表示方法是(字数×位数)。如 2114RAM是1024×4。(2)??制造器件技术 2114RAM是NMOS技术。(3)??输出类型 2114RAM是三态输出。(4)??工作速度 2114RAM的寻址时间是50～450nS。(5)??存储类型 SRAM或DRAM。2114RAM是SRAM。(6)??封装形式和电源电压。 2. RAM的扩展 基于微处理器的典型系统（如微型计算机）都是以长度为8位的字来存储和传输数据的，而2114RAM是4位字长，必须用两片2114RAM来进行位扩展。图6.5所示的是一个由两个2114 RAM组成的 RAM存储器，该存储器有 1024个字，每个字