第七章 半导体存储器
7.2 只读存储器（ ROM）
RAM的基本结构
RAM的存储单元
RAM的容量扩展
RAM的芯片介绍
ROM的分类
ROM的结构及工作原理
ROM的应用
ROM的容量扩展
7.1 随机存取存储器（ RAM）
存储器 —— 用以存储二进制信息的器件 。
半导体存储器的分类：
根据使用功能的不同, 半导体存储器可分为两大类：
（ 1） 随机存取存储器 （ RAM） 也叫做读 /写存储器 。 既能
方便地读出所存数据, 又能随时写入新的数据 。 RAM的
缺点是数据易失, 即一旦掉电, 所存的数据全部丢失 。
（ 2） 只读存储器 （ ROM） 。 其内容只能读出不能写入 。
存储的数据不会因断电而消失, 即具有非易失性 。
存储器的容量：存储器的容量 =字长 （ n） × 字数 （ m）
存储器的基本概念
一, RAM的基本结构
由存储矩阵, 地址译码器, 读写控制器, 输入 /输出控制,
片选控制等几部分组成 。
7.1 随机存取存储器 （ RAM） 存储矩阵
读 / 写
控制器
地
址
译
码
器
地
址
码
输
片选
读 / 写 控 制
输 入 / 输 出
·
·
·
·
·
·
1,存储矩阵
图中, 1024个字排
列成 32× 32的矩
阵 。
为了存取方便, 给
它们编上号 。
32 行编号为 X0,
X1,…, X31，
32 列编号为 Y0,
Y1,…, Y31。
这样每一个存储单
元都有了一个固
定的编号, 称为
地址 。
0 0 00
0
1
1 1 1
31
311
31 31 310 1 31
列 译 码 器
行
译
码
器,
.
.
.
.
.
.
.
.
.
位
线
位
线
位
线
位
线
位
线
位
线
.,,
.,
.,
X
X
X
Y Y Y0
1
31
0
1
31
A A A
A A
地 址 输 入
地
址
输
入
5
6
7
8 9
D
D
数据线
.
.,.
2
A
A
3
A
0
1
A
4
A
2,地址译码器 —— 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 。
例如, 输入地址码 A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000001,则行选线
X1＝ 1、列选线 Y0＝ 1，选中第 X1行第 Y0列的那个存储单元。
0 0 00
0
1
1 1 1
31
311
31 31 310 1 31
列 译 码 器
行
译
码
器,
.
.
.
.
.
.
.
.
.
位
线
位
线
位
线
位
线
位
线
位
线
.,,
.,
.,
X
X
X
Y Y Y0 1 31
0
1
31
A A A
A A
地 址 输 入
地
址
输
入
5 6
7 8 9
D
D
数据线
.
.,.
2A
A
3
A 0
1A
4
A
采用双译码结构 。
行地址译码器,5输入 32输出,
输入为 A0,A1, …, A4，
输出为 X0,X1,…, X31；
列地址译码器,5输入 32输出,
输入为 A5,A6, …, A9，
输出为 Y0,Y1,…, Y31，
这样共有 10条地址线。
V
V
8
T
7
T
6
T
5
T
T
线
4
位
据 （列选择线）
D
3
线
1
T
i
Y
（行选择线）
j
B
数
T
X
T
DD
G
2
D
线
位
B
数
线
据
3,RAM的存储单元
例,六管 NMOS静态存储单元 存储
单元
（ 1） 写入过程：
例如写入, 1”
（ 2） 读出过程：
例如 读出, 1”
T1,T2为 NMOS非门,
T3,T4也为 NMOS非门,
两个非门交叉连接组成
基本触发器存储数据 。
T5,T6为门控管 。
T7,T8是每一列共用的
门控管 。
11
0
0
0
1
0
1
1
0
&
&
G
G
G
CS
R / W
3
4
5
1
G
D
D
I / O
G
2
4,片选及输入 /输出控制电路
当选片信号 CS＝ 1时, G5,G4输出为 0,三态门 G1,G2,G3均处于高阻
状态, I/O端与存储器内部完全隔离, 存储器禁止读 /写操作, 即不工作 。
当 CS＝ 0时, 芯片被选通,当 R/W＝ 1时, G5输出高电平, G3被打开, 被
选中的单元所存储的数据出现在 I/O端, 存储器执行读操作；
当 R/W ＝ 0时, G4输出高电平, G1,G2被打开, 此时加在 I/O端的数据以
互补的形式出现在内部数据线上, 存储器执行写操作 。
二, RAM的工作时序（以写入过程为例）
t
WC
写入单元的地址ADD
t
WP
CS
R / W
I/ O 写入数据
AS
t
WR
t
DW
t
DH
t
写入操作过程如下：
（ 1） 欲写入单元的地址加到存储器的地址输入端；
（ 2） 加入有效的选片信号 CS；
（ 3） 将待写入的数据加到数据输入端 。
（ 3） 在 R/W线上加低电平, 进入写工作状态；
（ 4） 让选片信号 CS无效, I/O端呈高阻态 。
三,RAM的容量扩展
1,位扩展
用 8片 1024（ 1K） × 1位 RAM构成的 1024× 8位 RAM系统 。
102 4× 1 R A M
A A A R / W CS0 1
...
I / O
I / O
...
102 4× 1 R A M
A A A R / W CS0 1
...
I / O
I / O
102 4× 1 R A M
A A A R / W CS0 1 9
...
I / O
I / O
...
A
A
0
1
0 1 7
99
9
A
CS
R / W
2,字扩展
.
.
A
C
Y
Y
G
G
0
B
G
1
7
.
.
.
.
Y 1
74 L S 13 8
+ 5V
A 12
2A
2B
102 4× 8R A M
A A A R / W CS0
1
...
I / O
...
102 4× 8R A M
A A A R / W CS0 1
...
I / O
102 4× 8R A M
A A A R / W CS0 1 9
...
I / O
A
A
0
1
R / W
0
1
7
99
9
A
0I / O 0I / O 0
I / OI / O 1
I / O 1
I / O 17I / O 7I / O 7I / O
...
...,..,..
...
A 11
A 10
例,用 8片 1K× 8位 RAM构成的 8K× 8位 RAM。
四, RAM芯片简介 (6116)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
6116
7
6
5
4
3
2
1
1
2
A
A
A
A
A
A
A
D
D
0
0
A
D
V
A
A
WE
OE
CS
D
D
D
D
D
A
DD
8
9
10
7
6
5
4
3GND
6116为 2K× 8位的静态 CMOSRAM
1
0
0
CS
片选
×
0
×
OE
输出使能
×
1
0
WE
读 /写控制
×
稳定
稳定
A0 ～ A10
地址码输入
高 阻 态
输 出
输 入
D0 ～ D7
输 出 工作模式
低功耗维持
读
写
6116的功能表
A0～ A10是地址码输入端,
D0～ D7是数据输出端,
CS是选片端,
OE是输出使能端,
WE是读写控制端 。
（ 2） 一次性可编程 ROM（ PROM） 。 出厂时, 存储内容全为 1（ 或全
为 0）, 用户可根据自己的需要编程, 但只能编程一次 。
7.2 只读存储器 (ROM)
一, ROM的分类
按照数据写入方式特点不同, ROM可分为以下几种：
（ 1） 固定 ROM。 厂家把数据写入存储器中, 用户无法进行任何修改 。
（ 3） 光可擦除可编程 ROM（ EPROM） 。 采用浮栅技术生产的可编程
存储器 。 其内容可通过紫外线照射而被擦除, 可多次编程 。
（ 5） 快闪存储器 （ Flash Memory） 。 也是采用浮栅型 MOS管, 存储器
中数据的擦除和写入是分开进行的, 数据写入方式与 EPROM相同,
一般一只芯片可以擦除 /写入 100万次以上 。
（ 4） 电可擦除可编程 ROM（ E2PROM） 。 也是采用浮栅技术生产的可
编程 ROM,但是构成其存储单元的是隧道 MOS管, 是用电擦除, 并
且擦除的速度要快的多 （ 一般为毫秒数量级 ） 。 E2PROM的电擦除
过程就是改写过程, 它具有 ROM的非易失性, 又具备类似 RAM的功
能, 可以随时改写 （ 可重复擦写 1万次以上 ） 。
二, ROM的结构及工作原理
输
1
A
A
器
..
.
地
入
址 译
0
n － 1
地
码
址
A
..
.
i单元
n
2 － 1
b － 1
..
.
1
D
..
.
..,
W
W
i
0单元
D
n
..
.
1
位线
2 － 1
输出数据
D
W
..
.
0
0
1单元
单元
W
存储单元
字线
1,ROM的内部结构
由地址译码器和存储矩阵组成 。
2,ROM的基本
工作原理：
由地址译码器
和或门存储矩阵组成 。
例：存储容量为
4× 4的 ROM
ROM真值表
A 0
A
W
0
W
3
W
2
W
1
1
地
址
译
码
器
D
3
2
D
D≥1
1
≥1
0
D
≥1
≥1
地 址 存 储 内 容
A1 A0 D3 D2 D1 D0
0 0
0 1
1 0
1 1
0 1 0 1
1 0 1 0
0 1 1 1
1 1 1 0
二极管固定 ROM举例
（ 1） 电路组成：
..
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.,
..
.
.
.
.
.
EN
D
EN
EN
D
D
D
EN
.
D
D
D
D
0
0
11
2
2
3
3
输出缓冲器
位
线
W W W0 1
2
3
字 线
与
门
阵
列
（译码器）
EN
.
.
1
A
（编码器）
.
.
.
.
或
0
.
.
1
.
.
A
1
.
阵
1
CC
门
.
1
W
V
列
.
由二极管与门和
或门构成 。
与门阵列组成
译码器, 或门
阵列构成存储
阵列 。
（ 2） 输出信号表达式
与门阵列输出表达式：
或门阵列输出表达式：
010 AAW ?
011 AAW ?
012 AAW ?
013 AAW ?
200 WWD ??
3211 WWWD ???
3202 WWWD ???
313 WWD ??
..
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.,
..
.
.
.
.
.
EN
D
EN
EN
D
D
D
EN
.
D
D
D
D
0
0
11
2
2
3
3
输出缓冲器
位
线
W W W0 1
2
3
字 线
与
门
阵
列
（译码器）
EN
.
.
1
A
（编码器）
.
.
.
.
或
0
.
.
1
.
.
A
1
.
阵
1
CC
门
.
1
W
V
列
.
（ 3） ROM存储内容的真值表
与门阵列输出表达式：
010 AAW ?
011 AAW ?
012 AAW ?
013 AAW ?
或门阵列输出表达式：
200 WWD ??
3211 WWWD ???
3202 WWWD ???
313 WWD ??
地 址 存 储 内 容
A1 A0 D3 D2 D1 D0
0 0
0 1
1 0
1 1
0 1 0 1
1 0 1 0
0 1 1 1
1 1 1 0
1.作函数运算表电路
【 例 7.2— 1】 试用 ROM构成能实现函数 y=x2的运算表电路,
x的取值范围为 0～ 15的正整数 。
三, ROM的应用
【 解 】
（ 1） 分析要求, 设定变量
自变量 x的取值范围为 0～ 15的正整数, 对应的 4位二进制
正整数, 用 B=B3B2B1B0表示 。 根据 y=x2的运算关系, 可求
出 y 的最大值是 152 ＝ 225, 可以用 8 位二进制数
Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示 。
（ 2） 列真值表
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0 1
0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 1 1 0 0 1
0 0 1 0 0 1 0 0
0 0 1 1 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 0 0 1
0 1 1 0 0 1 0 0
0 1 1 1 1 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 1 1 0 0 1
1 1 0 0 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0 0 1
Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
输 出
0
1
4
9
16
25
36
49
64
81
100
121
144
169
196
225
对应
十进制数
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
B3 B2 B1 B0
输 入
例 7.2— 1真值表
Y7=m12+m13+m14+m15
（ 3） 写标准与或表达式
Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12
Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15
Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15
Y3=m3+m5+m11+m13
Y1=0
Y2=m2+m6+m10+m14
(4)画 ROM存储矩阵结点连接图
为做图方便, 我们将 ROM矩阵中的二极管用节点表示 。
Y0=m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15
B
1
3
B
1
2
B
1
1
B
1
0
m
0
W
0
)(
)(
1
1
m
W W
2 3
W W
4
W
5 6
W W
7 8
W
9
W W
10
W
11
W
12
W
13 14
W W
15
或
门
阵
列阵
矩
取
存
（
）
址 门
（
码
）
地
阵
器
列
与
译
Y
7
6
Y
Y
5
Y
4
Y
3
Y
2
Y
1
0
Y
【 解 】
（ 1） 写出各函数的标准与或表达式：
按 A,B,C,D顺序排列变量, 将 Y1,Y2,Y4扩展成为四变量逻辑函数 。
2.实现任意组合逻辑函数
【 例 7.2— 2】 试用 ROM实现下列函数：
A B CCBACBACBAY ????1
CABCY ??2
A B C DDCABDCBADBCACDBADCBAY ??????3
B C DA C DA B DA B CY ????4
），，，，（
），，，，，（
），，，，，（
），，，，，，，（
151413117
15129630
1514111076
1514985432
4
3
2
1
m
m
m
m
Y
Y
Y
Y
??
??
??
??
（ 2） 选用 16× 4位 ROM,画存储矩阵连线图：
与
）
取
列
WW
W
m
)
1
存
门
10
7
(
码
门
9
1
W
WW
1
)
0
m
4
1
（
(0
1
1
2
3
W
Y
Y
Y
14
W
Y
W11
址
或
WW
13
W
643
W
1512
WW
阵
52
1
译
器
）
阵
地
矩
列
（
阵
W
8
C
D
A
B
四, EPROM举例 —— 2764
V Vpp cc
CE
P G M
A A
D D
12 0
07
~
~
地
2764
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
A
11
12
O
O
O
O
O
0
O
1
2O
3
4
5O
6
7
2
23
21
24
25
3
4
5
6
7
8
9
8 k B× 8
2 7 6 4
10
VPP
1
27
P G M
(P G M )
V CC
V IH
20
CS
OE
CS
OE
22
11
12
13
14
15
16
17
18
地
址
输
入
数
据
输
出
A A
12 0~
D D7 ~
CE
0
P G M
V pp ccV
引脚 功能
地址输入
芯片使能
编程脉冲
电压输入
数 据
五,ROM容量的扩展
（ 1） 字长的扩展 （ 位扩展 ）
现有型号的 EPROM,输出多为 8位 。
下图是将两片 2764扩展成 8k× 16位 EPROM的连线图 。
.
.
.,
.
.
.
.
.
.
.
.
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
CS
OE
A 0 A 12~
7 0
DD 815 ~D~D
13
13
13
8 8
地址总线
数据总线
8k B× 8 8k B× 8
27 64 27 64
U U1
2
例,用 8片 2764扩展成 64k× 8位的 EPROM：
（ 2） 字数扩展 （ 地址码扩展 ）
.
.
.,
.
.
.
.
.
.
.
.
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
OE
0
A A
12~
D D~
7 0
O
.
.
0
..
.
.
.
.
.
.
.
.
12
0
A
7
OE
A
CS
O
O
.
.
0
..
.
.
.
.
.
.
.
.
12
0
A
7
OE
A
CS
O
..,
.
.
A
A
Y
Y
G
G
0
0A
1
2
G
1
7
.
.
.
.
Y 1
27 64
27 64
27 64
74 LS 13 8
U1
U2 U8
+ 5V
A
A
A
13
14
15
2A
2B
13
13
13
13
8
8
8
8
地址总线
数据总线
本章小节
2,RAM是一种时序逻辑电路, 具有记忆功能 。 其存储的数据随电源断电
而消失, 因此是一种易失性的读写存储器 。 它包含有 SRAM和 DRAM两
种类型, 前者用触发器记忆数据, 后者靠 MOS管栅极电容存储数据 。
因此, 在不停电的情况下, SRAM的数据可以长久保持, 而 DRAM则必
需定期刷新 。
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,
它可分为 RAM和 ROM两大类 。
3,ROM是一种非易失性的存储器, 它存储的是固定数据, 一般只能被读
出 。 根据数据写入方式的不同, ROM又可分成固定 ROM和可编程 ROM。
后者又可细分为 PROM,EPROM,E2PROM和快闪存储器等, 特别是 E2ROM
和快闪存储器可以进行电擦写, 已兼有了 RAM的特性 。
4,从逻辑电路构成的角度看, ROM是由与门阵列 （ 地址译码器 ） 和或门
阵列 （ 存储矩阵 ） 构成的组合逻辑电路 。 ROM的输出是输入最小项的
组合 。 因此采用 ROM构成各种逻辑函数不需化简, 这给逻辑设计带来
很大方便 。 随着大规模集成电路成本的不断下降, 利用 ROM构成各种
组合, 时序电路, 愈来愈具有吸引力 。
7.2 只读存储器（ ROM）
RAM的基本结构
RAM的存储单元
RAM的容量扩展
RAM的芯片介绍
ROM的分类
ROM的结构及工作原理
ROM的应用
ROM的容量扩展
7.1 随机存取存储器（ RAM）
存储器 —— 用以存储二进制信息的器件 。
半导体存储器的分类：
根据使用功能的不同, 半导体存储器可分为两大类：
（ 1） 随机存取存储器 （ RAM） 也叫做读 /写存储器 。 既能
方便地读出所存数据, 又能随时写入新的数据 。 RAM的
缺点是数据易失, 即一旦掉电, 所存的数据全部丢失 。
（ 2） 只读存储器 （ ROM） 。 其内容只能读出不能写入 。
存储的数据不会因断电而消失, 即具有非易失性 。
存储器的容量：存储器的容量 =字长 （ n） × 字数 （ m）
存储器的基本概念
一, RAM的基本结构
由存储矩阵, 地址译码器, 读写控制器, 输入 /输出控制,
片选控制等几部分组成 。
7.1 随机存取存储器 （ RAM） 存储矩阵
读 / 写
控制器
地
址
译
码
器
地
址
码
输
片选
读 / 写 控 制
输 入 / 输 出
·
·
·
·
·
·
1,存储矩阵
图中, 1024个字排
列成 32× 32的矩
阵 。
为了存取方便, 给
它们编上号 。
32 行编号为 X0,
X1,…, X31，
32 列编号为 Y0,
Y1,…, Y31。
这样每一个存储单
元都有了一个固
定的编号, 称为
地址 。
0 0 00
0
1
1 1 1
31
311
31 31 310 1 31
列 译 码 器
行
译
码
器,
.
.
.
.
.
.
.
.
.
位
线
位
线
位
线
位
线
位
线
位
线
.,,
.,
.,
X
X
X
Y Y Y0
1
31
0
1
31
A A A
A A
地 址 输 入
地
址
输
入
5
6
7
8 9
D
D
数据线
.
.,.
2
A
A
3
A
0
1
A
4
A
2,地址译码器 —— 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 。
例如, 输入地址码 A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000001,则行选线
X1＝ 1、列选线 Y0＝ 1，选中第 X1行第 Y0列的那个存储单元。
0 0 00
0
1
1 1 1
31
311
31 31 310 1 31
列 译 码 器
行
译
码
器,
.
.
.
.
.
.
.
.
.
位
线
位
线
位
线
位
线
位
线
位
线
.,,
.,
.,
X
X
X
Y Y Y0 1 31
0
1
31
A A A
A A
地 址 输 入
地
址
输
入
5 6
7 8 9
D
D
数据线
.
.,.
2A
A
3
A 0
1A
4
A
采用双译码结构 。
行地址译码器,5输入 32输出,
输入为 A0,A1, …, A4，
输出为 X0,X1,…, X31；
列地址译码器,5输入 32输出,
输入为 A5,A6, …, A9，
输出为 Y0,Y1,…, Y31，
这样共有 10条地址线。
V
V
8
T
7
T
6
T
5
T
T
线
4
位
据 （列选择线）
D
3
线
1
T
i
Y
（行选择线）
j
B
数
T
X
T
DD
G
2
D
线
位
B
数
线
据
3,RAM的存储单元
例,六管 NMOS静态存储单元 存储
单元
（ 1） 写入过程：
例如写入, 1”
（ 2） 读出过程：
例如 读出, 1”
T1,T2为 NMOS非门,
T3,T4也为 NMOS非门,
两个非门交叉连接组成
基本触发器存储数据 。
T5,T6为门控管 。
T7,T8是每一列共用的
门控管 。
11
0
0
0
1
0
1
1
0
&
&
G
G
G
CS
R / W
3
4
5
1
G
D
D
I / O
G
2
4,片选及输入 /输出控制电路
当选片信号 CS＝ 1时, G5,G4输出为 0,三态门 G1,G2,G3均处于高阻
状态, I/O端与存储器内部完全隔离, 存储器禁止读 /写操作, 即不工作 。
当 CS＝ 0时, 芯片被选通,当 R/W＝ 1时, G5输出高电平, G3被打开, 被
选中的单元所存储的数据出现在 I/O端, 存储器执行读操作；
当 R/W ＝ 0时, G4输出高电平, G1,G2被打开, 此时加在 I/O端的数据以
互补的形式出现在内部数据线上, 存储器执行写操作 。
二, RAM的工作时序（以写入过程为例）
t
WC
写入单元的地址ADD
t
WP
CS
R / W
I/ O 写入数据
AS
t
WR
t
DW
t
DH
t
写入操作过程如下：
（ 1） 欲写入单元的地址加到存储器的地址输入端；
（ 2） 加入有效的选片信号 CS；
（ 3） 将待写入的数据加到数据输入端 。
（ 3） 在 R/W线上加低电平, 进入写工作状态；
（ 4） 让选片信号 CS无效, I/O端呈高阻态 。
三,RAM的容量扩展
1,位扩展
用 8片 1024（ 1K） × 1位 RAM构成的 1024× 8位 RAM系统 。
102 4× 1 R A M
A A A R / W CS0 1
...
I / O
I / O
...
102 4× 1 R A M
A A A R / W CS0 1
...
I / O
I / O
102 4× 1 R A M
A A A R / W CS0 1 9
...
I / O
I / O
...
A
A
0
1
0 1 7
99
9
A
CS
R / W
2,字扩展
.
.
A
C
Y
Y
G
G
0
B
G
1
7
.
.
.
.
Y 1
74 L S 13 8
+ 5V
A 12
2A
2B
102 4× 8R A M
A A A R / W CS0
1
...
I / O
...
102 4× 8R A M
A A A R / W CS0 1
...
I / O
102 4× 8R A M
A A A R / W CS0 1 9
...
I / O
A
A
0
1
R / W
0
1
7
99
9
A
0I / O 0I / O 0
I / OI / O 1
I / O 1
I / O 17I / O 7I / O 7I / O
...
...,..,..
...
A 11
A 10
例,用 8片 1K× 8位 RAM构成的 8K× 8位 RAM。
四, RAM芯片简介 (6116)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
6116
7
6
5
4
3
2
1
1
2
A
A
A
A
A
A
A
D
D
0
0
A
D
V
A
A
WE
OE
CS
D
D
D
D
D
A
DD
8
9
10
7
6
5
4
3GND
6116为 2K× 8位的静态 CMOSRAM
1
0
0
CS
片选
×
0
×
OE
输出使能
×
1
0
WE
读 /写控制
×
稳定
稳定
A0 ～ A10
地址码输入
高 阻 态
输 出
输 入
D0 ～ D7
输 出 工作模式
低功耗维持
读
写
6116的功能表
A0～ A10是地址码输入端,
D0～ D7是数据输出端,
CS是选片端,
OE是输出使能端,
WE是读写控制端 。
（ 2） 一次性可编程 ROM（ PROM） 。 出厂时, 存储内容全为 1（ 或全
为 0）, 用户可根据自己的需要编程, 但只能编程一次 。
7.2 只读存储器 (ROM)
一, ROM的分类
按照数据写入方式特点不同, ROM可分为以下几种：
（ 1） 固定 ROM。 厂家把数据写入存储器中, 用户无法进行任何修改 。
（ 3） 光可擦除可编程 ROM（ EPROM） 。 采用浮栅技术生产的可编程
存储器 。 其内容可通过紫外线照射而被擦除, 可多次编程 。
（ 5） 快闪存储器 （ Flash Memory） 。 也是采用浮栅型 MOS管, 存储器
中数据的擦除和写入是分开进行的, 数据写入方式与 EPROM相同,
一般一只芯片可以擦除 /写入 100万次以上 。
（ 4） 电可擦除可编程 ROM（ E2PROM） 。 也是采用浮栅技术生产的可
编程 ROM,但是构成其存储单元的是隧道 MOS管, 是用电擦除, 并
且擦除的速度要快的多 （ 一般为毫秒数量级 ） 。 E2PROM的电擦除
过程就是改写过程, 它具有 ROM的非易失性, 又具备类似 RAM的功
能, 可以随时改写 （ 可重复擦写 1万次以上 ） 。
二, ROM的结构及工作原理
输
1
A
A
器
..
.
地
入
址 译
0
n － 1
地
码
址
A
..
.
i单元
n
2 － 1
b － 1
..
.
1
D
..
.
..,
W
W
i
0单元
D
n
..
.
1
位线
2 － 1
输出数据
D
W
..
.
0
0
1单元
单元
W
存储单元
字线
1,ROM的内部结构
由地址译码器和存储矩阵组成 。
2,ROM的基本
工作原理：
由地址译码器
和或门存储矩阵组成 。
例：存储容量为
4× 4的 ROM
ROM真值表
A 0
A
W
0
W
3
W
2
W
1
1
地
址
译
码
器
D
3
2
D
D≥1
1
≥1
0
D
≥1
≥1
地 址 存 储 内 容
A1 A0 D3 D2 D1 D0
0 0
0 1
1 0
1 1
0 1 0 1
1 0 1 0
0 1 1 1
1 1 1 0
二极管固定 ROM举例
（ 1） 电路组成：
..
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.,
..
.
.
.
.
.
EN
D
EN
EN
D
D
D
EN
.
D
D
D
D
0
0
11
2
2
3
3
输出缓冲器
位
线
W W W0 1
2
3
字 线
与
门
阵
列
（译码器）
EN
.
.
1
A
（编码器）
.
.
.
.
或
0
.
.
1
.
.
A
1
.
阵
1
CC
门
.
1
W
V
列
.
由二极管与门和
或门构成 。
与门阵列组成
译码器, 或门
阵列构成存储
阵列 。
（ 2） 输出信号表达式
与门阵列输出表达式：
或门阵列输出表达式：
010 AAW ?
011 AAW ?
012 AAW ?
013 AAW ?
200 WWD ??
3211 WWWD ???
3202 WWWD ???
313 WWD ??
..
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.,
..
.
.
.
.
.
EN
D
EN
EN
D
D
D
EN
.
D
D
D
D
0
0
11
2
2
3
3
输出缓冲器
位
线
W W W0 1
2
3
字 线
与
门
阵
列
（译码器）
EN
.
.
1
A
（编码器）
.
.
.
.
或
0
.
.
1
.
.
A
1
.
阵
1
CC
门
.
1
W
V
列
.
（ 3） ROM存储内容的真值表
与门阵列输出表达式：
010 AAW ?
011 AAW ?
012 AAW ?
013 AAW ?
或门阵列输出表达式：
200 WWD ??
3211 WWWD ???
3202 WWWD ???
313 WWD ??
地 址 存 储 内 容
A1 A0 D3 D2 D1 D0
0 0
0 1
1 0
1 1
0 1 0 1
1 0 1 0
0 1 1 1
1 1 1 0
1.作函数运算表电路
【 例 7.2— 1】 试用 ROM构成能实现函数 y=x2的运算表电路,
x的取值范围为 0～ 15的正整数 。
三, ROM的应用
【 解 】
（ 1） 分析要求, 设定变量
自变量 x的取值范围为 0～ 15的正整数, 对应的 4位二进制
正整数, 用 B=B3B2B1B0表示 。 根据 y=x2的运算关系, 可求
出 y 的最大值是 152 ＝ 225, 可以用 8 位二进制数
Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示 。
（ 2） 列真值表
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0 1
0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 1 1 0 0 1
0 0 1 0 0 1 0 0
0 0 1 1 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 0 0 1
0 1 1 0 0 1 0 0
0 1 1 1 1 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 1 1 0 0 1
1 1 0 0 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0 0 1
Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
输 出
0
1
4
9
16
25
36
49
64
81
100
121
144
169
196
225
对应
十进制数
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
B3 B2 B1 B0
输 入
例 7.2— 1真值表
Y7=m12+m13+m14+m15
（ 3） 写标准与或表达式
Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12
Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15
Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15
Y3=m3+m5+m11+m13
Y1=0
Y2=m2+m6+m10+m14
(4)画 ROM存储矩阵结点连接图
为做图方便, 我们将 ROM矩阵中的二极管用节点表示 。
Y0=m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15
B
1
3
B
1
2
B
1
1
B
1
0
m
0
W
0
)(
)(
1
1
m
W W
2 3
W W
4
W
5 6
W W
7 8
W
9
W W
10
W
11
W
12
W
13 14
W W
15
或
门
阵
列阵
矩
取
存
（
）
址 门
（
码
）
地
阵
器
列
与
译
Y
7
6
Y
Y
5
Y
4
Y
3
Y
2
Y
1
0
Y
【 解 】
（ 1） 写出各函数的标准与或表达式：
按 A,B,C,D顺序排列变量, 将 Y1,Y2,Y4扩展成为四变量逻辑函数 。
2.实现任意组合逻辑函数
【 例 7.2— 2】 试用 ROM实现下列函数：
A B CCBACBACBAY ????1
CABCY ??2
A B C DDCABDCBADBCACDBADCBAY ??????3
B C DA C DA B DA B CY ????4
），，，，（
），，，，，（
），，，，，（
），，，，，，，（
151413117
15129630
1514111076
1514985432
4
3
2
1
m
m
m
m
Y
Y
Y
Y
??
??
??
??
（ 2） 选用 16× 4位 ROM,画存储矩阵连线图：
与
）
取
列
WW
W
m
)
1
存
门
10
7
(
码
门
9
1
W
WW
1
)
0
m
4
1
（
(0
1
1
2
3
W
Y
Y
Y
14
W
Y
W11
址
或
WW
13
W
643
W
1512
WW
阵
52
1
译
器
）
阵
地
矩
列
（
阵
W
8
C
D
A
B
四, EPROM举例 —— 2764
V Vpp cc
CE
P G M
A A
D D
12 0
07
~
~
地
2764
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
A
11
12
O
O
O
O
O
0
O
1
2O
3
4
5O
6
7
2
23
21
24
25
3
4
5
6
7
8
9
8 k B× 8
2 7 6 4
10
VPP
1
27
P G M
(P G M )
V CC
V IH
20
CS
OE
CS
OE
22
11
12
13
14
15
16
17
18
地
址
输
入
数
据
输
出
A A
12 0~
D D7 ~
CE
0
P G M
V pp ccV
引脚 功能
地址输入
芯片使能
编程脉冲
电压输入
数 据
五,ROM容量的扩展
（ 1） 字长的扩展 （ 位扩展 ）
现有型号的 EPROM,输出多为 8位 。
下图是将两片 2764扩展成 8k× 16位 EPROM的连线图 。
.
.
.,
.
.
.
.
.
.
.
.
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
CS
OE
A 0 A 12~
7 0
DD 815 ~D~D
13
13
13
8 8
地址总线
数据总线
8k B× 8 8k B× 8
27 64 27 64
U U1
2
例,用 8片 2764扩展成 64k× 8位的 EPROM：
（ 2） 字数扩展 （ 地址码扩展 ）
.
.
.,
.
.
.
.
.
.
.
.
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
OE
0
A A
12~
D D~
7 0
O
.
.
0
..
.
.
.
.
.
.
.
.
12
0
A
7
OE
A
CS
O
O
.
.
0
..
.
.
.
.
.
.
.
.
12
0
A
7
OE
A
CS
O
..,
.
.
A
A
Y
Y
G
G
0
0A
1
2
G
1
7
.
.
.
.
Y 1
27 64
27 64
27 64
74 LS 13 8
U1
U2 U8
+ 5V
A
A
A
13
14
15
2A
2B
13
13
13
13
8
8
8
8
地址总线
数据总线
本章小节
2,RAM是一种时序逻辑电路, 具有记忆功能 。 其存储的数据随电源断电
而消失, 因此是一种易失性的读写存储器 。 它包含有 SRAM和 DRAM两
种类型, 前者用触发器记忆数据, 后者靠 MOS管栅极电容存储数据 。
因此, 在不停电的情况下, SRAM的数据可以长久保持, 而 DRAM则必
需定期刷新 。
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,
它可分为 RAM和 ROM两大类 。
3,ROM是一种非易失性的存储器, 它存储的是固定数据, 一般只能被读
出 。 根据数据写入方式的不同, ROM又可分成固定 ROM和可编程 ROM。
后者又可细分为 PROM,EPROM,E2PROM和快闪存储器等, 特别是 E2ROM
和快闪存储器可以进行电擦写, 已兼有了 RAM的特性 。
4,从逻辑电路构成的角度看, ROM是由与门阵列 （ 地址译码器 ） 和或门
阵列 （ 存储矩阵 ） 构成的组合逻辑电路 。 ROM的输出是输入最小项的
组合 。 因此采用 ROM构成各种逻辑函数不需化简, 这给逻辑设计带来
很大方便 。 随着大规模集成电路成本的不断下降, 利用 ROM构成各种
组合, 时序电路, 愈来愈具有吸引力 。
