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1、数字电路与逻辑设计数字电路与逻辑设计第七章第七章 半导体存储器半导体存储器西安邮电学院西安邮电学院“校级优秀课程校级优秀课程”第七章第七章 半导体存储器半导体存储器目的与要求：目的与要求：1 1、熟悉存储器的一般结构和工作原理。、熟悉存储器的一般结构和工作原理。2 2、理解各类、理解各类RAMRAM的存储原理、读写原理及时序。的存储原理、读写原理及时序。3 3、掌握存储单元、字、位、地址、等基本概念以及、掌握存储单元、字、位、地址、等基本概念以及 存储容量扩展的一般方法。存储容量扩展的一般方法。4 4、熟悉存储器设计逻辑电路的原理和方法。、熟悉存储器设计逻辑电路的原理和方法。重点与难点重点与难
2、点：1 1、存储器的分类及容量的计算。、存储器的分类及容量的计算。2 2、各类、各类RAMRAM的读写及时序分析的读写及时序分析3 3、用、用ROMROM设计组合逻辑电路的方法设计组合逻辑电路的方法第七章第七章 半导体存储器半导体存储器7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAM）7.3 7.3 只读存储器（只读存储器（ROM）7.4 7.4 存储器的扩展存储器的扩展7.5 7.5 用用ROMROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数7.1 7.1 概述概述一一、半导体存储器的特点与应用半导体存储器的特点与应用二二、半导体存储器的分类半导体存储器的分类存储器：用以
3、存储二进制信息的器件。存储器：用以存储二进制信息的器件。特点：集成度高、可靠性高、外围电路简单且易于接特点：集成度高、可靠性高、外围电路简单且易于接口。口。应用：存放程序、数据、资料等。应用：存放程序、数据、资料等。按照存储功能划分如下：按照存储功能划分如下：7.1 7.1 概述概述三三、半导体存储器的主要技术指标半导体存储器的主要技术指标1.1.存储容量：存储容量：存储器所能存放信息的多少，存储容量越大则存储的信息存储器所能存放信息的多少，存储容量越大则存储的信息越多，系统的功能越强。越多，系统的功能越强。用位用位(bit)(bit)表示存储器容量，位数即存储器所需要的单元表示存储器容量，位
4、数即存储器所需要的单元数。用字节数。用字节(byte)(byte)或者字节的倍数或者字节的倍数，表示存储容量。，表示存储容量。2 2 读写参数：读写参数：存储器的读写参数是存储器最重要的参数之一，只有按存储器的读写参数是存储器最重要的参数之一，只有按照严格的时序对存储器进行读写，才能保证存储器的工照严格的时序对存储器进行读写，才能保证存储器的工作正确。作正确。写入时间：从提出写请求到最终把数据写入到存储器写入时间：从提出写请求到最终把数据写入到存储器之间的时间间隔；之间的时间间隔；读出时间：从提出读请求到数据在输出端上数据有效读出时间：从提出读请求到数据在输出端上数据有效之间的时间间隔；之间的
5、时间间隔；7.1 7.1 概述概述读写周期：前后两次读或两次写之间所要求的最小时间间隔。读写周期：前后两次读或两次写之间所要求的最小时间间隔。存储器读写时序示意图存储器读写时序示意图 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）一、一、存储器的结构存储器的结构（1 1）地址译码器：）地址译码器：将寄存器地址对应的二进制数译成有将寄存器地址对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号，从而选中该存储单元。效的行选信号和列选信号，从而选中该存储单元。存储器的结构存储器的结构7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）（2 2）存储单元）存储单元数字系统中的数字系统
6、中的RAMRAM一般要由多片组成，而系统每次读一般要由多片组成，而系统每次读/写时，只针对其中的一片或几片，因此还应加片选信写时，只针对其中的一片或几片，因此还应加片选信号号 。（3 3）片选与读写控制电路）片选与读写控制电路水平选择线可以选择一行单元，称为字线（水平选择线可以选择一行单元，称为字线（Word Word lineline，也称为数据线），也称为数据线）,而把一列单元连接到输出电而把一列单元连接到输出电路的线称为位线路的线称为位线(bit line)(bit line)。存储矩阵由许多存储单元排列组成，每个存储单元存存储矩阵由许多存储单元排列组成，每个存储单元存放一位二值信息。放
7、一位二值信息。读读/写控制信号用于对电路工作状态进行控制。写控制信号用于对电路工作状态进行控制。时，执行写操作时，执行写操作；时，执行读操作。时，执行读操作。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）二、二、静态随机存取存储器静态随机存取存储器SRAM SRAM（1 1）SRAMSRAM存储单元存储单元 四管构成的四管构成的SRAMSRAM存储单元存储单元 SRAM 4SRAM 4管存储单元结构管存储单元结构位线上的一对互为位线上的一对互为反相信号可以通过反相信号可以通过M3M3和和M4M4向触发器置向触发器置数，也就是写入过数，也就是写入过程。程。存储的数据也可存储的数据
8、也可以通过管子以通过管子M3M3和和M4M4向位线向位线B B和和-B-B传传送，即所谓的读送，即所谓的读出过程。出过程。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）六管构成的六管构成的SRAMSRAM存储单元存储单元6T-SRAM CMOS6T-SRAM CMOS电路电路 两个反相器两个反相器（M1,M5M1,M5和和M2,M6M2,M6构构成两只反向器）组成两只反向器）组成的反馈环路。成的反馈环路。解决了解决了4T-SRAM4T-SRAM存储单元的静态功耗问题。存储单元的静态功耗问题。CMOSCMOS结构提高了存储的可靠性和抗干扰能力结构提高了存储的可靠性和抗干扰能力。7
9、.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）当没有外界信号作用时，双稳态电路可以长久保持其所当没有外界信号作用时，双稳态电路可以长久保持其所处的某种稳定状态，所以也就称之为静态存储器。处的某种稳定状态，所以也就称之为静态存储器。双稳态电路工作原理双稳态电路工作原理 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）（2 2）SRAMSRAM的工作过程的工作过程.数据写入数据写入 当写入数据为当写入数据为“1”“1”时，晶体管时，晶体管M3M3，M4M4导导通，位线将强制对通，位线将强制对a a点电容充电，对点电容充电，对b b点点电容放电，电容放电，M2 M2和和M
10、5M5导通而导通而M1M1和和M6M6截止，截止，单元中存储数据单元中存储数据“1”“1”。写写“0”“0”时刚好相反，时刚好相反，在位线在位线B B和和-B-B上分别上分别加低电平和高电平，加低电平和高电平，门管打开，写入数门管打开，写入数据据“0”“0”。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）.数据读出数据读出SRAMSRAM在进行读操作时，首在进行读操作时，首先要保证两条位线先要保证两条位线B B和和-B-B都都预充到相等的高电平。预充到相等的高电平。如果单元存如果单元存“1”“1”，即，即M2M2和和M5M5导通而导通而M1M1和和M6M6截止，截止，位线位线B
11、 B通过导通的通过导通的MZMZ和门和门管管M4M4放电，而位线放电，而位线B B保持保持高电平，从而位线高电平，从而位线B B和和-B-B得到正向的电压差。得到正向的电压差。如果单元存如果单元存“0”“0”，则位，则位线通过单元中导通的线通过单元中导通的M1M1和和M3M3放电，而位线放电，而位线-B-B保保持预充的高电平。这样持预充的高电平。这样在两根位线上得到一个在两根位线上得到一个反向的电压差。反向的电压差。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）.保持数据保持数据在写入或者读出操作后，在写入或者读出操作后，字线字线WLWL降为低电平，晶体降为低电平，晶体管管M3
12、M3和和M4M4截止，将上述稳截止，将上述稳态触发器和位线隔断，这态触发器和位线隔断，这样位线上电平变化不再影样位线上电平变化不再影响触发器的状态。响触发器的状态。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）（3 3）SRAMSRAM的分类的分类SRAMSRAM存在多种类型，但是其种类的区分在接口上存在多种类型，但是其种类的区分在接口上。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）异步的异步的SRAMSRAM（Asynchronous SRAMAsynchronous SRAM）异步异步SRAMSRAM没有的运行与输入信号的状态有关，并不与特没有的运行与输入
13、信号的状态有关，并不与特定的时钟相关。定的时钟相关。一种异步一种异步SRAMSRAM结构结构 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）SSRAM（synchronous SRAM）同步的同步的SRAMSRAM有与微处理器同步的读、写周期，具有更快有与微处理器同步的读、写周期，具有更快的访问速度。因此，同步的访问速度。因此，同步SRAMSRAM可以应用于个人计算机和可以应用于个人计算机和工作站上。工作站上。一种一种SSRAMSSRAM结构结构 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）突发方式（突发方式（Burst ModeBurst Mode）突发是指
14、不需要修改地址，可以连续地对突发是指不需要修改地址，可以连续地对SSRAMSSRAM内的一内的一片地址进行读片地址进行读/写。写。SSRAMSSRAM的时序示意图的时序示意图 第一个数据的地址放在了第一个数据的地址放在了地址总线上，而其它三个地址总线上，而其它三个数据块的地址则用内置的数据块的地址则用内置的计数器改变，这样数据访计数器改变，这样数据访问的速率与微处理器的时问的速率与微处理器的时钟一致。钟一致。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）流水式流水式SRAMSRAM（Pipelined SRAMPipelined SRAM）流水线流水线SRAMSRAM在存储和输
15、出之间加了一级寄存器，输出在存储和输出之间加了一级寄存器，输出通道中的寄存器可以使管线式通道中的寄存器可以使管线式SRAMSRAM比标准的比标准的SRAMSRAM有更有更高的时钟频率，但是会造成更大的延时。高的时钟频率，但是会造成更大的延时。流水线流水线 SRAM SRAM 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）流水线式流水线式SSRAMSSRAM与同步与同步SRAMSRAM 在流水在流水SSRAMSSRAM中，四字的突中，四字的突发读周期需要发读周期需要5 5个时钟，而个时钟，而标准的标准的SSRAMSSRAM则用则用4 4个周期个周期 为了避免总为了避免总线的竞争，
16、线的竞争，从写到读的从写到读的转换过程，转换过程，流水流水SRAMSRAM要要求有一个周求有一个周期的延时。期的延时。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）特殊的特殊的SRAMSRAM1、FIFO一种一种FIFOFIFO结构示意图结构示意图7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）2 2、多端口、多端口SRAMSRAM（Multiport SRAMsMultiport SRAMs）一个一个4 4个端口的个端口的SRAMSRAM存储器存储器 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）三、三、动态存储器动态存储器DRAMDRAMDRA
17、M DRAM 存储单元结构存储单元结构DRAMDRAM（Dynamic RAM,Dynamic RAM,动态动态RAMRAM）是利用电容电荷而不）是利用电容电荷而不是反馈环路来存储信息的，但是所存储的内容会因为是反馈环路来存储信息的，但是所存储的内容会因为电荷的泄漏而丢失，必须对单元进行周期性地读取和电荷的泄漏而丢失，必须对单元进行周期性地读取和刷新。刷新。(1)DRAM(1)DRAM的存储单元的存储单元 根据电压变化量的高低，根据电压变化量的高低，判定数据线上的判定数据线上的“1/0”“1/0”。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）（2 2）基本操作）基本操作 存储
18、器读操作存储器读操作DRAMDRAM读操作读操作 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）.存储器写操作存储器写操作DRAMDRAM写操作写操作 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）.DRAM.DRAM刷新刷新DRAMDRAM存储器单元是电容器，它所包含的电荷可随着时间存储器单元是电容器，它所包含的电荷可随着时间泄漏掉，导致数据丢失。为了防止这一现象发生，必须泄漏掉，导致数据丢失。为了防止这一现象发生，必须对对DRAMDRAM进行刷新，即必须周期性地在各个存储器单元上进行刷新，即必须周期性地在各个存储器单元上再存储电荷。再存储电荷。刷新周期是指特
19、定的时间周期，在这一周期中刷新周期是指特定的时间周期，在这一周期中DRAMDRAM阵阵列中的所有行必须被激活和预充电（刷新）；刷新间列中的所有行必须被激活和预充电（刷新）；刷新间隔是各行刷新操作之间的时间周期，这里假设各行刷隔是各行刷新操作之间的时间周期，这里假设各行刷新操作的时间分配是均匀的。刷新率定义为刷新时间新操作的时间分配是均匀的。刷新率定义为刷新时间除以所需的周期数。除以所需的周期数。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）(3)SDRAM (3)SDRAMSDRAMSDRAM的信号沿用了的信号沿用了DRAMDRAM中的很多信号，但是中的很多信号，但是SDRAM
20、SDRAM将内部将内部分为若干个存储块，这是分为若干个存储块，这是SDRAMSDRAM的一个很重要的特征。的一个很重要的特征。下面以下面以Micron SDRAM Micron SDRAM 存储器存储器MT48LC128M4A2MT48LC128M4A2为例，介为例，介绍绍SDRAMSDRAM的基本操作。的基本操作。SDRAM 64MbSDRAM 64Mb 8 8工作模式的内部结构工作模式的内部结构 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）(1)(1)输入信号输入信号BA0-BA1BA0-BA1：组输入信号，在：组输入信号，在ACTIVE,READ,WRITEACTIVE
21、,READ,WRITE和和PRECHARGEPRECHARGE命令下，决定四个组中的哪个组工作。命令下，决定四个组中的哪个组工作。A0-A12A0-A12：地址输入信号。：地址输入信号。RAS#,CAS#RAS#,CAS#：命令输入信号。：命令输入信号。CKECKE：工作时钟使能信号。：工作时钟使能信号。DQMDQM：是输入输出屏蔽：是输入输出屏蔽(mask)(mask)信号。信号。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）Micron SDRAMMicron SDRAM芯片管脚分配图芯片管脚分配图 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）（2 2）S
22、DRAMSDRAM命令及其相关操作命令及其相关操作SDRAMSDRAM命令一览表命令一览表7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）四、四、模式寄存器模式寄存器在在SDRAMSDRAM芯片中，有一个模式寄存器，该寄存器用于定义芯片中，有一个模式寄存器，该寄存器用于定义SDRAMSDRAM工作的特定模式。工作的特定模式。可定义的参数包括：突发长度可定义的参数包括：突发长度BLBL（Burst LengthBurst Length）选择，）选择，突发类型，突发类型，CASCAS延时延时CL(CAS latency)CL(CAS latency)，工作模式和写突，工作模式和写突发
23、模式等。通过发模式等。通过LOAD MODE REGISTERLOAD MODE REGISTER命令可以对模式寄命令可以对模式寄存器进行编程。存器进行编程。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）模式寄存器各位的含义模式寄存器各位的含义 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）突发长度突发长度(Burst Length)(Burst Length)：对对SDRAMSDRAM的读写访问是面向突发的，突发长度的读写访问是面向突发的，突发长度BLBL是是可编程的。突发长度定义了一个可编程的。突发长度定义了一个READREAD或者或者WRITEWRITE命
24、命令访问令访问SDRAMSDRAM时候定义的最大的列单元数目。时候定义的最大的列单元数目。当发出当发出READREAD或者或者WRITEWRITE命令时，可以选择命令时，可以选择BLBL长度定长度定义的若干列组成的块。当到达这个块的边界时，自义的若干列组成的块。当到达这个块的边界时，自动回到这列所设定的位置。在不同的模式和配置方动回到这列所设定的位置。在不同的模式和配置方式下，由不同的地址线选择确定块地址，最低地址式下，由不同的地址线选择确定块地址，最低地址位用于选择块内的起始地址，全页突发模式下，如位用于选择块内的起始地址，全页突发模式下，如果达到一页的边界时，将回到页的起始地址。果达到一页
25、的边界时，将回到页的起始地址。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）在不同的模式和配置方式下，列的起始位置在不同的模式和配置方式下，列的起始位置突发长度突发长度配置方式配置方式地址地址2 2X4X4A1-A9,A11,A12A1-A9,A11,A12X8X8A1-A9,A11A1-A9,A11X16X16A1-A9A1-A94 4X4X4A2-A9,A11,A12A2-A9,A11,A12X8X8A2-A9,A11A2-A9,A11X16X16A2-A9A2-A98 8X4X4A3-A9,A11,A12A3-A9,A11,A12X8X8A3-A9,A11A3-A9,A1
26、1X16X16A3-A9A3-A97.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）突发方式突发方式(Burst Type)(Burst Type)：一次给定的突发访问可以按照交织或者顺序的方式进行，一次给定的突发访问可以按照交织或者顺序的方式进行，由模式寄存器的第三位决定。一次突发的访问次序由突发由模式寄存器的第三位决定。一次突发的访问次序由突发长度决定，突发的类型和开始列地址由下表决定。长度决定，突发的类型和开始列地址由下表决定。突发长度、起始地址和类型设置突发长度、起始地址和类型设置7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）CAS 延时延时(CAS Lat
27、ency)CASCAS延时与延时与READREAD命令之间的时序关系命令之间的时序关系7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）工作模式工作模式（operations mode）写突发方式写突发方式(Write Burst)正常的工作模式通过将正常的工作模式通过将M7M7和和M8M8设置为设置为0 0选择的，选择的，M7M7和和M8M8用于未来的工作模式或者测试模式，不应该用于未来的工作模式或者测试模式，不应该使用这些预留或者测试的模式，以免导致未知的使用这些预留或者测试的模式，以免导致未知的操作或者不兼容的工作方式。编程的突发长度可操作或者不兼容的工作方式。编程的突发长度
28、可以用于以用于READREAD和和WRITEWRITE突发。突发。当当M9=0M9=0，BLBL通过通过M0-M2M0-M2编程，可以用于编程，可以用于READREAD和和WRITEWRITE突发操作。当突发操作。当M9=1M9=1，编程的突发长度只用于，编程的突发长度只用于READREAD突发操作，而突发操作，而WRITEWRITE访问是非突发的，即按单访问是非突发的，即按单元访问的。元访问的。7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）五、五、初始化初始化SDRAMSDRAM在上电后，必须按照预先定义的方式进行初始化，否则在上电后，必须按照预先定义的方式进行初始化，否则S
29、DRAMSDRAM芯片不能正常工作。芯片不能正常工作。（1 1）ActiveActive操作操作六六 操作操作 ACTIVEACTIVE命令和命令和WRITE/READWRITE/READ命令之间的时序关系命令之间的时序关系7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）（2 2）读操作）读操作 （a a）读命令）读命令（b b）读命令与输出数据间隔）读命令与输出数据间隔 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）连续的连续的READREAD突发操作突发操作 7.2 7.2 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）（3 3）写操作）写操作(a)(a)写命
30、令写命令 (b)(b)写突发写突发 7.3 7.3 只读存储器（只读存储器（ROMROM）一、一、一次性可编程只读存储器一次性可编程只读存储器PROM(Programmable Read Only Memory)PROM存储单元存储单元 只读存储器中存储信息在掉电后仍然存在。这类存储器应只读存储器中存储信息在掉电后仍然存在。这类存储器应用非常广泛。用非常广泛。PROM允许通过专用的编程器，将数据允许通过专用的编程器，将数据“烧录烧录”到存储器中，这个过程叫做到存储器中，这个过程叫做“编程编程”，烧录后的数，烧录后的数据同样能维持断电后不丢失。据同样能维持断电后不丢失。7.3 7.3 只读存储器
31、（只读存储器（ROMROM）PROM存储阵列存储阵列 7.3 7.3 只读存储器（只读存储器（ROMROM）二、二、基于基于EPROMEPROM技术技术允许用户利用编码器对器件反复编程、擦除，得到广泛地允许用户利用编码器对器件反复编程、擦除，得到广泛地应用。这种器件是通过施加高压信号进行编程，将器件置应用。这种器件是通过施加高压信号进行编程，将器件置于紫外线，就可以擦除其内容。于紫外线，就可以擦除其内容。标准的晶体管和标准的晶体管和EPROMEPROM晶体管晶体管 增加了另外一增加了另外一个被称为浮栅个被称为浮栅的多晶硅的多晶硅 7.3 只读存储器（ROM）浮栅晶体管一个特征就是它的阈值可以编
32、程。(a)雪崩注入（b）浮栅管符号图(c)移去电压后仍然保 留电荷 7.3 7.3 只读存储器（只读存储器（ROMROM）三、三、E2PROM E2PROM 存储器存储器 电可擦除可编程只读存储器电可擦除可编程只读存储器E2PROM(Electronically-E2PROM(Electronically-Erasable Programmable Read-Only Memory)Erasable Programmable Read-Only Memory)能逐个存储单元能逐个存储单元独立地擦除独立地擦除(a)(a)浮栅隧道氧化管浮栅隧道氧化管 (b)E2PROM(b)E2PROM的元件的元
33、件 隔离浮栅与沟道和漏极隔离浮栅与沟道和漏极的那一小部分绝缘介质的那一小部分绝缘介质的厚度减少到大约的厚度减少到大约10nm10nm左右或者更薄左右或者更薄 电子利用隧道穿电子利用隧道穿越机理进入或者越机理进入或者穿出浮栅穿出浮栅 7.3 7.3 只读存储器（只读存储器（ROMROM）四四、Flash EEPROMFlash EEPROM Flash EEPROM 存储单元结构存储单元结构这种器件的擦除和编程是以块为单位的，而这种器件的擦除和编程是以块为单位的，而EEPROMEEPROM是以字是以字节为单位的，所以节为单位的，所以Flash EEPROMFlash EEPROM的更新速度比的更
34、新速度比EEPROMEEPROM快。快。可以在系统中擦除可以在系统中擦除EPROMEPROM的内容。的内容。采用了一个薄的隧采用了一个薄的隧道氧化层（道氧化层（10nm10nm）。）。7.4 7.4 存储器的扩展存储器的扩展一、一、位扩展方法位扩展方法如果一片存储器的字数已经够了，但是每个字中的位数不够，如果一片存储器的字数已经够了，但是每个字中的位数不够，采用位扩展方法将多片存储器连接成更多位数的存储器。采用位扩展方法将多片存储器连接成更多位数的存储器。例例1 1：用：用1024810248位的位的RAMRAM扩展成容量为扩展成容量为102432102432位的存储器。位的存储器。解：所需要
35、的存储器芯片数量为解：所需要的存储器芯片数量为102432/10248=4102432/10248=4片，连接方式：将片，连接方式：将4 4片的所有地址线、片的所有地址线、片选线、读写控片选线、读写控制线连接在一起，将所有的数据线拼接成制线连接在一起，将所有的数据线拼接成3232位数据。如位数据。如图所示。图所示。7.4 7.4 存储器的扩展存储器的扩展二、二、存储器字扩展存储器字扩展字扩展用于存储芯片的位数满足要求而字数不够的情况，字扩展用于存储芯片的位数满足要求而字数不够的情况，是对存储单元数量的扩展，整个存储器位数等于单片存储是对存储单元数量的扩展，整个存储器位数等于单片存储器的位数。器
36、的位数。例例2 2：用：用4 4个个256 256 8 8芯片经字扩展构成一个芯片经字扩展构成一个1K1K 8 8存储器系统存储器系统所需要的存储器芯片数量为所需要的存储器芯片数量为1K1K 8/2568/256 8=48=4片。片。7.4 7.4 存储器的扩展存储器的扩展在实际应用中，往往会遇到字数和位数都需要扩展的情况，方在实际应用中，往往会遇到字数和位数都需要扩展的情况，方法是先进行位扩展（或字扩展）再进行字扩展（或位扩展），法是先进行位扩展（或字扩展）再进行字扩展（或位扩展），这样就可以满足更大存储容量的要求。这样就可以满足更大存储容量的要求。存储器的字位扩展结构存储器的字位扩展结构
37、例例3 3：用用2114(1K2114(1K 4)RAM4)RAM芯片构成芯片构成4K4K 8 8存储器。存储器。7.5 7.5 用用ROMROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数PLDPLD器件中常见到的表示方式器件中常见到的表示方式 7.5 7.5 用用ROMROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数一一、PROMPROMPROM是最早出现的是最早出现的PLDPLD，它是由固定的，它是由固定的“与与”阵列和一个阵列和一个可编程的可编程的“或或”阵列组成的。阵列组成的。(a)PROM(a)PROM的组成的组成 (b)(b)未编程的未编程的PROMPROM结构结构固定连接固定连接可编程连接可编程连接
38、7.5 7.5 用用ROMROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数例例1 1：用：用PROMPROM实现实现 和和 Y1=A+B Y1=A+B的逻辑关系的逻辑关系（a a）真值表）真值表（b b）阵列图）阵列图7.5 7.5 用用ROMROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数例例2 2：用：用PROMPROM实现一个实现一个2 2位的乘法器。位的乘法器。乘法器真值表乘法器真值表 PROMPROM实现真值表实现真值表 7.5 7.5 用用ROMROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数二二、PLAPLAPLA的内部结构示意图的内部结构示意图 它的它的“与与”和和“或或”阵列都是可编程的，解决了阵列都是可
39、编程的，解决了PROMPROM结结构对地址的限制构对地址的限制。与与PLAPLA是先经逻辑函数化简，再用最简是先经逻辑函数化简，再用最简“与或与或”表达表达式中的与项来编制式中的与项来编制“与与”阵列。阵列。7.5 7.5 用用ROMROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数例例1 1：用：用PLAPLA实现下面实现下面6 6变量输入的函数表达式。变量输入的函数表达式。PLAPLA的内部结构示意图的内部结构示意图 本章小结本章小结1 1半导体存储器是现代数字系统特别是计算机系统中的重要组成部件，半导体存储器是现代数字系统特别是计算机系统中的重要组成部件，它可分为它可分为RAMRAM和和ROMROM
40、两大类。两大类。2 2RAMRAM是是一一种种时时序序逻逻辑辑电电路路，具具有有记记忆忆功功能能。其其存存储储的的数数据据随随电电源源断断电电而而消消失失，因因此此是是一一种种易易失失性性的的读读写写存存储储器器。它它包包含含有有SRAMSRAM和和DRAMDRAM两两种种类类型型，前前者者用用触触发发器器记记忆忆数数据据，后后者者靠靠MOSMOS管管栅栅极极电电容容存存储储数数据据。因因此此，在在不不停停电电的的情情况况下下，SRAMSRAM的的数数据据可可以以长长久久保保持持，而而DRAMDRAM则则必必需需定定期刷新。期刷新。3 3ROMROM是是一一种种非非易易失失性性的的存存储储器器
41、，它它存存储储的的是是固固定定数数据据，一一般般只只能能被被读读出出。根根据据数数据据写写入入方方式式的的不不同同，ROMROM又又可可分分成成固固定定ROMROM和和可可编编程程ROMROM。后后者者又又可可细细分分为为PROMPROM、EPROMEPROM、E E2 2PROMPROM和和快快闪闪存存储储器器等等，特特别别是是E E2 2ROMROM和快闪存储器可以进行电擦写，已兼有了和快闪存储器可以进行电擦写，已兼有了RAMRAM的特性。的特性。4 4从从逻逻辑辑电电路路构构成成的的角角度度看看，ROMROM是是由由与与门门阵阵列列（地地址址译译码码器器）和和或或门门阵阵列列（存存储储矩矩阵阵）构构成成的的组组合合逻逻辑辑电电路路。ROMROM的的输输出出是是输输入入最最小小项项的的组组合合。因因此此采采用用ROMROM构构成成各各种种逻逻辑辑函函数数不不需需化化简简，这这给给逻逻辑辑设设计计带带来来很很大大方方便便。随随着着大大规规模模集集成成电电路路成成本本的的不不断断下下降降，利利用用ROMROM构构成成各各种种组合、时序电路，愈来愈具有吸引力。组合、时序电路，愈来愈具有吸引力。第七章第七章 半导体存储器半导体存储器