第17讲 存储器

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1、数字电子技术基础第17讲主讲孙霞安徽理工大学电气工程系第8章半导体存储器和可编程逻辑器件8.1只读存储器(ROM)8.2随机存取存储器(RAM)8.3可编程逻辑器件简介概述半导体存储器的分类根据信息存取方式的不同，半导体存储器可以分为随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)、顺序存取存储器SAM(SequentialAccessMemory)和只读存储器ROM(Read-OnlyMemory)三大类。随机存取存储器RAM能够随机读写，可以随时读出任何一个RAM单元存储的信息或向任何一个RAM单元写入(存储)新的信息。顺序存取存储器SAM只能够按照顺序写入或读出

2、信息。随机存取存储器RAM和顺序存取存储器SAM统称为读写存储器，其基本特点是能读能写，但断电后会丢失信息。只读存储器ROM在正常工作时，只能读出信息而不能写入信息，且断电后信息不会丢失。RAM、SAM和ROM的不同特点，使得它们有了不同的应用领域。RAM常用于需要经常随机修改存储单元内容的场合，例如在计算机中用作数据存储器；SAM常用于需要顺序读写存储内容的场合，例如在CPU中用作堆栈(Stack)，以保存程序断点和寄存器内容；ROM则用于工作时不需要修改存储内容、断电后不能丢失信息的场合，例如在计算机中用作程序存储器和常数表存储器。半导体存储器的详细分类如图8.0所示。其中，固

3、定ROM的内容完全由生产厂家决定，用户无法通过编程更改其内容；PROM为用户可一次性编程的可编程只读存储器(ProgrammableROM)；EPROM为用户可多次编程的可(紫外线)擦除可编程只读存储器(ErasablePROM)，也经常缩写为UVPROM(UltravioletErasablePROM)；E2PROM为用户可多次编程的可电擦除的可编程只读存储器(ElectricallyErasablePROM)；FlashMemory为兼有EPROM和E2PROM优点的闪速存储器(简称闪存)，电擦除，可编程，速度快，编程速度比EPROM快1个数量级，比E2PROM快3个数量级，是

4、近20年来ROM家族中的新品；FIFO为先入先出存储器(First-InFirst-OutMemory)，它按照写入的顺序读出信息；FILO为先入后出存储器(First-InLast-OutMemory)，它按照写入的逆序读出信息；SRAM为静态随机存取存储器(StaticRAM)，以双稳态触发器存储信息；DRAM为动态随机存取存储器(DynamicRAM)，以MOS管栅、源极间寄生电容存储信息，因电容器存在放电现象，DRAM必须每隔一定时间(1ms~2ms)重新写入存储的信息，这个过程称为刷新(Refresh)。双极型电路无DRAM。图8.0半导体存储器的分类固定ROM(不可编程

5、)PROM(可一次性编程)只读存储器ROMEPROM(可紫外线擦除,可多次编程)半导体存储器顺序存取存储器SAM随机存取存储器RAME2PROM(可电擦除,可多次编程)FlashMemory(可电擦除,可多次编程)FILO(先入后出)FIFO(先入先出)SRAM(静态存储)DRAM(动态存储)8.1只读存储器(ROM)只读存储器(ROM)是一种存放固定不变的二进制数码的存储器，在正常工作时，可重复读取所存储的信息代码，而不能改写存储的信息代码。8.1.1只读存储器(ROM)框图它由地址译码器、存储矩阵、输出缓冲器以及芯片选择逻辑等组成。如图8.1.1所示。图8.1.1ROM的结构地

6、址译码器存储矩阵N×M输出缓冲器地址线12n12N12M12M字线数据线位线芯片选择片选线图中地址线经地址译码器译码输出可指定存储矩阵(N×M)中N个可能地址中的一个。而每个地址(字)中又包含有M位，被地址线选中的M位数据由输出缓冲器输出。n个地址输入线可得到N(=2n)个可能的地址。存储矩阵(N×M)的大小反映了存储的信息量。其中N反映了位线数，所以对于存储器的存储容量是指存储器中总的存储单元(一位二进制数)的数量。8.1.2掩膜ROM掩膜ROM是通过掩膜工艺制造出的一种固定ROM，用户无法改变内部所存储的信息，它具有性能可靠，大批量生产时成本低等优点。由于在制造时需要开膜，且费

7、用可观，故只有在产品相当成熟且批量很大或长期生产时才考虑使用。8.1.3熔丝式ROM(PROM)熔丝式ROM是由用户用专用的写入器将信息写入。如要将某位写入信息为0，则将该位的熔丝烧断。如要将某位写入信息为1，则将该位的熔丝保留(不烧断)。由于熔丝烧断后不可恢复，故只能写入一次。它在制造时无需开膜，适合小批量生产时选用。8.1.4电可编程ROM(EPROM)电可编程ROM是由用户用专用的写入器将信息写入器件的。与PROM不同的是，如果要更改内部存储信息，只需将此器件置