《半导体存储器》PPT幻灯片课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,半导体存储器PPT幻灯片PPT,本PPT课件仅供大家学习使用 请学习完及时删除处理 谢谢！,半导体存储器PPT幻灯片PPT 本PPT课件仅供大,7.1,概述,存储器的存储媒介有多种，应用范围也非常广泛。,软磁盘,磁带,硬盘,内存条,光盘,优盘,数码相机用SM卡,7.1概述存储器的存储媒介有多种，应用范围也非常广泛,7.1,概述,7.1.1,半导体存储器的特点与应用,7.1.2,半导体存储器的分类,7.1.3,半导体存储器的主要技术指标,7.1概述7.1.1半导体存储器的特点与应用7.1.2,7.1.1 半导体存储器的特点与应用,半导体存储器是用半导体器件来存储二值信息的大规模集成电路。,集成度高、体积小、可靠性高、价格低、外围电路简单且易于接口、便于自动化批量生产。,半导体存储器主要用于电子计算机和某些数字系统，存放程序、数据、资料等。,7.1.1 半导体存储器的特点与应用半导体存储器是用半,7.1.2 半导体存储器的分类,按制造工艺分类：,双极型：,工作速度快、功耗大、价格较高。,MOS型：,集成度高、功耗小、工艺简单、价格低。,按存取方式分类：,顺序存取存储器(SAM)：,如先入先出型和先入后出型。,随机存取存储器(RAM)：,包括静态存储器(SRAM)和动态存储器(DRAM)。,只读存储器(ROM)：,包括固定ROM、可编程ROM(PROM)和可擦除的可编程ROM(EPROM)。,7.1.2 半导体存储器的分类按制造工艺分类：,存储容量,存储器包含基本存储单元的总数。一个基本存储单元能存储,位,(Bit)的信息，即一个0或一个1。存储器的读写操作是以,字,为单位的，每一个字可包含多个位。,例如：,字数,：,字长,：每次可以读(写)二值码的个数,总容量,存取时间,反映存储器的工作速度，通常用读(或写)周期来描述。,7.1.3 半导体存储器的主要技术指标,存储容量例如：字数：字长：每次可以读(写)二值码的个,7.2 顺序存取存储器（SAM）,(,Sequential Access Memory),7.2.1动态CMOS反相器,7.2.2动态CMOS移存单元,7.2.3动态移存器和顺序存取存储器,7.2 顺序存取存储器（SAM）(Sequ,7.2.1 动态CMOS反相器,由传输门和CMOS反相器组成。电路中T,1,、T,2,栅极的寄生电容,C,是存储信息的主要“元件”。,MOS管栅电容,C,的暂存作用,栅电容,C,充电迅速，放电缓慢，因此可以暂存输入信息。若每隔一定时间对,C,补充一次电荷，使信号得到“再生”，可长期保持,C,上的1信号，这一操作过程通常称为“刷新”。,CP,的周期不能太长，一般应小于ms。,电路结构,图,7,-,2,-,1,动态,CMOS,反相器,v,I,+,TG,1,CP,C,R,V,DD,T,2,T,1,v,O,CP,+,7.2.1 动态CMOS反相器由传输门和CMOS反相器组,7.2.2 动态CMOS移存单元,动态CMOS移存单元由两个动态CMOS反相器串接而成。,当,CP,=1时，主动态反相器接收信息，从动态反相器保持原存信息；,CP,=0时，主动态反相器保持原存信息，从动态反相器随主动态反相器变化。每经过一个,CP,，数据向右移动一位。,主,从,1位,I,TG,1,CP,C,1,V,DD,T,2,T,1,O,CP,TG,2,CP,C,2,V,DD,T,4,T,3,CP,图,7,-,2,-,2,动态,CMOS,移存单元,7.2.2 动态CMOS移存单元动态CMOS移存单元由两个,7.2.3 动态移存器和顺序存取存储器,动态移存器,动态移存器可用动态CMOS移存单元串接而成，主要用来组成顺序存取存储器(SAM)。,由于需要读出的数据必须在,CP,的推动下，逐位移动到输出端才可读出，所以存取时间较长，位数越多，最大存取时间越长。,0,1,2,1023,串入,串出,CP,CP,1,位动态移存单元,图,7,-,2,-,3,1024,位动态移存器示意图,7.2.3 动态移存器和顺序存取存储器动态移存器,(1)循环刷新,片选端为0。只要不断电，信息可在动态中长期保存。,(2)边写边读,片选端为,1,，写/循环为,1,，且读控制端也为,1,。,(3)只读不写，数据刷新,片选端为,1,，写/循环为,0,，读控制端为,1,。,先入先出(FIFO)型SAM,特点：,每次对外读(或写)一个并行的位数据，即一个,字,。,SAM中的数据字只能按“先入先出”的原则顺序读出。,逻辑图,动画示意,(1)循环刷新(2)边写边读(3)只读不写,图,7,-,2,-,5,m,4,位,FILO,型,SAM,I/O,控制电路,1,EN,Q,0,Q,m,-1,m,位,双向,移存器,SL/SR,CP,G,2,G,1,I/O,0,R/W,CP,EN,EN,I/O,3,EN,1,1,1,Q,0,Q,m,-1,m,位,双向,移存器,SL/SR,CP,先入后出(FILO)型SAM,写操作：,移存器执行右移操作，由,I,/,O,端最先送入的数据存于各移存器的最右端。,读操作：,移存器执行左移操作，存于各移存器最左端的数据最先由,I,/,O,端读出。,图7-2-5 m4位FILO型SAMI/O控制电路1ENQ,&,1,&,G,20,G,30,1024位动态移存器,CP,CP,&,O,0,G,40,I,0,&,1,&,G,21,G,31,1024位动态移存器,CP,CP,&,O,1,G,41,I,1,&,1,&,G,27,G,37,1024位动态移存器,CP,CP,&,O,7,G,47,I,7,&,写/,循环,片选,读,图,7,-,2,-,4,1024,8,位,FIFO,型,SAM,返回,G,1,&1&G20G301024位动态移存器CPCP&O0G40,7.3 随机存取存储器（RAM）,Random Access Memory,7.3.1 RAM结构,7.3.2 RAM存储单元,7.3.3 RAM集成片HM6264简介,7.3.4 RAM存储容量的扩展,7.3 随机存取存储器（RAM）Rand,7.3.1 RAM结构,存储矩阵,将存储单元按阵列形式排列，形成存储矩阵。,地址译码器,为了区别不同的,字,，将存放在同一个字的存储单元编为一组，并赋予一个号码，称为,地址,。地址的选择是借助于,地址译码器,来完成的。,地址码的位数,n,与可寻址数,N,之间的关系为：,N,=2,n,。,片选与读/写控制电路（,I,/,O,电路）,RAM主要由,存储矩阵,、,地址译码器,和,读/写控制电路（,I,/,O,电路）,三部分组成。,逻辑图,动画示意,7.3.1 RAM结构存储矩阵地址译码器,基本,R,-,S,触发器,7.3.2 RAM存储单元,MOS静态存储单元,存储单元,图,7,-,3,-,2,六管,CMOS,静态存储单元,V,DD,D,D,T,j,T,j,Y,j,T,1,T,3,Q,Q,T,5,T,2,T,4,T,6,X,i,位 线,位 线,当地址码使得,X,i,和,Y,j,均为高电平时，表示选中该单元，即可以对它进行读写操作。,由于数据由触发器记忆，只要不断电，信息就可以永久保存。,采用CMOS管，所以静态功耗极小。,基本R-S触发器7.3.2 RAM存储单元MOS静,MOS动态存储单元,T,1,G,2,&,&,T,2,T,3,T,4,T,4,T,5,T,6,T,j,Y,j,C,0,C,0,C,G,1,X,i,W,R,V,DD,V,DD,预充脉冲,读行线,写位线,写行线,读位线,D,图,7,-,3,-,3,三管动态,NMOS,存储单元,(1)三管NMOS动态存储单元,NMOS,管,T,2,的栅电容,C,用来暂存数据。,预充电：,读出操作：,写入操作：,刷新操作：,通过内部的读、写操作，使,C,中的信息得以长期保持。,MOS动态存储单元T1G2&T2T3T4T4T5,(2)单管NMOS动态存储单元,图,7,-,3,-,4,单管,NMOS,动态存储单元,x,i,T,C,S,C,0,D,位,线,由一个门控管T和一个存储信息的电容,C,S,组成。,由于分布电容,C,0,C,S,，所以位线上的读出电压信号很小，需用,高灵敏度读出放大器,进行放大；且每次读出后必须立即对该单元进行,刷新,，以保留原存信息。,动态存储单元的结构比静态存储单元简单，可达到更高的集成度；但DRAM不如SRAM使用方便，且存取时间较长。,(2)单管NMOS动态存储单元图7-3-4 单管NMOS,8条数据线，每字长度为8位,13条地址线，存储字数为：2,13,8,7.3.3 RAM集成片HM6264简介,图,7,-,3,-,5,HM6264,外引线排列图,R/W,NC,GND,15,14,16,13,17,12,18,11,19,10,20,9,21,8,22,7,23,6,24,5,25,4,26,3,27,2,28,1,A,12,A,7,A,6,A,5,A,4,A,3,A,2,A,1,A,0,I/O,0,I/O,1,I/O,2,V,DD,CS,2,A,8,A,9,A,11,OE,A,10,CS,1,I/O,7,I/O,6,I/O,5,I/O,4,I/O,3,HM,6264,8条数据线，每字长度为8位 13条地址线，存储字数为：21,表,7,-,3,-,2,HM6264,工作状态,工作状态,CS,1,CS,2,OE,R/W,I/O,读（选中）,0,1,0,1,输出数据,写（选中）,0,1,0,输入数据,维持（未选中）,1,高阻浮置,维持（未选中）,0,高阻浮置,输出禁止,0,1,1,1,高阻浮置,表7-3-2 HM6264工作状态工作状态CS1CS2OER,5V,7.3.4 RAM存储容量的扩展,位扩展,D,15,D,9,D,8,D,7,D,1,D,0,1,1,R,/,W,CS,1,A,0,A,12,图,7,-,3,-,6,RAM,的位扩展,适用于字数够用，但每字的位数（字长）不够的情况。,如：,8K8 8K16,I/O,7,I/O,1,I/O,0,V,DD,OE,GND,R/W,A,12,A,0,CS,1,CS,2,I/O,7,I/O,1,I/O,0,V,DD,OE,GND,R/W,A,12,A,0,CS,1,CS,2,6264 ,6264 ,5V7.3.4 RAM存储容量的扩展位,R/W,字扩展,适用于位数（字长）够用，但字数不够的情况。,如：,8K8 32K8,1,1,1,1,Y,0,Y,1,Y,2,Y,3,D,0,D,7,A,0,A,12,A,13,A,14,A,1,A,0,1,2,T4139,S,R,4,10k,4,5V,D,1,D,2,4.5V锂电池,增加地址线。,I/O,7,I/O,0,V,DD,OE,GND,R/W,A,12,A,0,CS,1,CS,2,6264,I/O,7,I/O,0,V,DD,OE,GND,R/W,A,12,A,0,CS,1,CS,2,6264,I/O,7,I/O,0,V,DD,OE,GND,R/W,A,12,A,0,CS,1,CS,2,6264,I/O,7,I/O,0,V,DD,OE,GND,R/W,A,12,A,0,CS,1,CS,2,6264,图,7,-,3,-,7,RAM,的字扩展,断电保护,R/W字扩展适用于位数（字长）够用，但字数不够的,地址范围,CS,1,有效的片子,A,14,A,13,A,12,A,11,A,0,十六进制地址码,00,0 0000 0000 00001 1111 1111 1111,0000H1FFFH,01,0 0000 0000 00001 1111 1111 1111,2