（ 6-1）
第七章 半导体存储器存储器 —— 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 。
§ 7.1 概述
（ 6-2）
（ 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 ） 。
（ 6-3）
二,ROM的结构及工作原理
W A1A0 D3 D2 D1 D0
地址 数据
0 0 0 1 0 1
0 1 1 0 1 0
1 0 0 1 1 1
1 1 1 1 1 0
W0
W1
W2
W3
3202
313
WWWD
WWD
200
3211
WWD
WWWD
译码器
A0
A1
W0
W1
W2
W3
1?1?1?1
D3 D2 D1 D0
0
1
0
1
0
0
1 0 1 0
译码器编码器字线位线
（ 6-4）
2.可编程 ROM（ PROM）
字线位线熔断丝
VCC
（ 6-5）
3.可擦除 ROM（ EPROM,E2PROM,Flash Memory ）
P+ P+
浮置栅
N
源极
S
漏极
D
SiO2
-45V
V Vpp cc
CE
PGM
A A
D D
12 0
07
~
~
地 2764
A A12 0~
D D7 ~
CE
0
PGM
Vpp ccV
引脚 功能地址输入芯片使能编程脉冲电压输入数 据
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
8kB× 8
2764
10
VPP1
27 PGM
(PGM)
VCC
VIH
20CE
OE
CS
OE22
11
12
13
15
16
17
18
19
地址输入数据据输出
EPROM举例 —— 2764
（ 6-7）
【 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 。
1.实现任意组合逻辑函数
【 例 】 试用 ROM实现下列函数：
A B CCBACBACBAY1
CABCY2
A B C DDCABDCBADBCACDBADCBAY3
BCDACDABDABCY4
），，，，（
），，，，，（
），，，，，（
），，，，，，，（
151413117
15129630
1514111076
1514985432
4
3
2
1
m
m
m
m
Y
Y
Y
Y
三,ROM的应用
（ 2） 选用 16× 4位 ROM,画存储矩阵连线图：
为做图方便，我们将 ROM矩阵中的二极管用节点表示。
），，，，，，，（ 15149854321 mY
（ 6-9）
2.作函数运算表电路
【 例 】 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 。
【 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 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 — 函数运算表
（ 6-11）
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
Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12
（ 6-13）
四,ROM容量的扩展
（ 1） 位扩展 （ 字长扩展 ）
现有型号的 EPROM,输出多为 8位 。
用 2764扩展成 8k× 16位 EPROM的连线图 。
16 数据总线 D815 ~D 7 0D~D
8.,,8.,.
.,.
.,.
CS OEA0
O0
A12
O7
8kB× 8 2764 U1
.,.
.,.
CS OEA0
O0
A12
O7
8kB× 8 2764 U2
.
CS
OE
A0 A12~ 13
地址总线,,.,,..,,
.
8K?16.,.
.,.
×
.,.
.,.
×
（ 2） 字数扩展 （ 地址码扩展 ）
64k× 8
A12
A0
A1
3
A1
4
A1
5
D7
D0
.
..,.
.
...,..
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
2764
U0
8,
..,.
.
...,..
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
2764
U7
8
~D D7 08数据总线
...,..
...,..
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
OE
0A A12~
O
.,
0
..,.,...,,
12
0
A
7
OE
A
CS
O
O
.,
0
..,.,...,,
12
0
A
7
OE
A
CS
O..,
..
A
A
Y
YG
G
0
0A1
2
G1
7
....
Y1
2764 2764 2764
74LS138
U1 U2 U8
+5V
A
A
A
13
14
15
2A
2B
13
13 13 13
8 8 8
地址总线用 2764扩展成 64k× 8位的 EPROM：
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 /输出入入
（ 6-17）
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 。
2,地址译码器 —— 将寄存器地址所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 。
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。
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。
（ 6-19）
3,RAM的存储单元例,六管 NMOS静态存储单元静态 RAM
( SRAM )
动态 RAM
( DSAM )
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,输入 /输出 （ 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；
&
&
G
G
G
CS
R/W
3
4
5
1G
D D
I/O
G2
当 CS＝ 0时,芯片被选通：当 ＝ 1时,G5输出高电平,G3被打开,于是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 ＝ 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 。
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 。
1024× 1RAM
A A A R/WCS0 1...
I/O
I/O
...
1024× 1RAM
A A A R/WCS0 1...
I/O
I/O
1024× 1RAM
A A A R/WCS0 1 9...
I/O
I/O
...
A
A
0
1
R/W
CS
0 1 7
99
9
A
2,字扩展用 8片 1K× 8位 RAM构成的 8K× 8位 RAM。
0
1
.
G
2A
12
74LS138
A
Y
+5V,
G
C
7Y
.
G2B
A
YA,
11A
1
10
.
B
.
A
...A
I/O
1024× 8RAM
1
00
0
R/W
7
R/W
1
R/W..,9 A
1024× 8RAM
9 0...A
0
I/O
R/WA
1024× 8RAM
CS
9
A ACS
I/O
91 AA
...A
1 CS1
A
A
0I/O 0I/O I/O0I/O1 I/O1 I/O17I/O 7I/O 7I/O......,..,..
...
四,RAM的芯片简介 (6116)
6116为 2K× 8位静态 CMOSRAM
芯片引脚排列图：
A0～ A10是地址码输入端,D0～ D7是数据输出端,是选片端,
是输出使能端,是写入控制端 。
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
第七章 半导体存储器存储器 —— 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 。
§ 7.1 概述
（ 6-2）
（ 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 ） 。
（ 6-3）
二,ROM的结构及工作原理
W A1A0 D3 D2 D1 D0
地址 数据
0 0 0 1 0 1
0 1 1 0 1 0
1 0 0 1 1 1
1 1 1 1 1 0
W0
W1
W2
W3
3202
313
WWWD
WWD
200
3211
WWD
WWWD
译码器
A0
A1
W0
W1
W2
W3
1?1?1?1
D3 D2 D1 D0
0
1
0
1
0
0
1 0 1 0
译码器编码器字线位线
（ 6-4）
2.可编程 ROM（ PROM）
字线位线熔断丝
VCC
（ 6-5）
3.可擦除 ROM（ EPROM,E2PROM,Flash Memory ）
P+ P+
浮置栅
N
源极
S
漏极
D
SiO2
-45V
V Vpp cc
CE
PGM
A A
D D
12 0
07
~
~
地 2764
A A12 0~
D D7 ~
CE
0
PGM
Vpp ccV
引脚 功能地址输入芯片使能编程脉冲电压输入数 据
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
8kB× 8
2764
10
VPP1
27 PGM
(PGM)
VCC
VIH
20CE
OE
CS
OE22
11
12
13
15
16
17
18
19
地址输入数据据输出
EPROM举例 —— 2764
（ 6-7）
【 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 。
1.实现任意组合逻辑函数
【 例 】 试用 ROM实现下列函数：
A B CCBACBACBAY1
CABCY2
A B C DDCABDCBADBCACDBADCBAY3
BCDACDABDABCY4
），，，，（
），，，，，（
），，，，，（
），，，，，，，（
151413117
15129630
1514111076
1514985432
4
3
2
1
m
m
m
m
Y
Y
Y
Y
三,ROM的应用
（ 2） 选用 16× 4位 ROM,画存储矩阵连线图：
为做图方便，我们将 ROM矩阵中的二极管用节点表示。
），，，，，，，（ 15149854321 mY
（ 6-9）
2.作函数运算表电路
【 例 】 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 。
【 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 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 — 函数运算表
（ 6-11）
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
Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12
（ 6-13）
四,ROM容量的扩展
（ 1） 位扩展 （ 字长扩展 ）
现有型号的 EPROM,输出多为 8位 。
用 2764扩展成 8k× 16位 EPROM的连线图 。
16 数据总线 D815 ~D 7 0D~D
8.,,8.,.
.,.
.,.
CS OEA0
O0
A12
O7
8kB× 8 2764 U1
.,.
.,.
CS OEA0
O0
A12
O7
8kB× 8 2764 U2
.
CS
OE
A0 A12~ 13
地址总线,,.,,..,,
.
8K?16.,.
.,.
×
.,.
.,.
×
（ 2） 字数扩展 （ 地址码扩展 ）
64k× 8
A12
A0
A1
3
A1
4
A1
5
D7
D0
.
..,.
.
...,..
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
2764
U0
8,
..,.
.
...,..
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
2764
U7
8
~D D7 08数据总线
...,..
...,..
A
A
O
OCS
OE
0
0
12
7
OE
0A A12~
O
.,
0
..,.,...,,
12
0
A
7
OE
A
CS
O
O
.,
0
..,.,...,,
12
0
A
7
OE
A
CS
O..,
..
A
A
Y
YG
G
0
0A1
2
G1
7
....
Y1
2764 2764 2764
74LS138
U1 U2 U8
+5V
A
A
A
13
14
15
2A
2B
13
13 13 13
8 8 8
地址总线用 2764扩展成 64k× 8位的 EPROM：
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 /输出入入
（ 6-17）
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 。
2,地址译码器 —— 将寄存器地址所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 。
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。
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。
（ 6-19）
3,RAM的存储单元例,六管 NMOS静态存储单元静态 RAM
( SRAM )
动态 RAM
( DSAM )
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,输入 /输出 （ 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；
&
&
G
G
G
CS
R/W
3
4
5
1G
D D
I/O
G2
当 CS＝ 0时,芯片被选通：当 ＝ 1时,G5输出高电平,G3被打开,于是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 ＝ 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 。
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 。
1024× 1RAM
A A A R/WCS0 1...
I/O
I/O
...
1024× 1RAM
A A A R/WCS0 1...
I/O
I/O
1024× 1RAM
A A A R/WCS0 1 9...
I/O
I/O
...
A
A
0
1
R/W
CS
0 1 7
99
9
A
2,字扩展用 8片 1K× 8位 RAM构成的 8K× 8位 RAM。
0
1
.
G
2A
12
74LS138
A
Y
+5V,
G
C
7Y
.
G2B
A
YA,
11A
1
10
.
B
.
A
...A
I/O
1024× 8RAM
1
00
0
R/W
7
R/W
1
R/W..,9 A
1024× 8RAM
9 0...A
0
I/O
R/WA
1024× 8RAM
CS
9
A ACS
I/O
91 AA
...A
1 CS1
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0I/O 0I/O I/O0I/O1 I/O1 I/O17I/O 7I/O 7I/O......,..,..
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四,RAM的芯片简介 (6116)
6116为 2K× 8位静态 CMOSRAM
芯片引脚排列图：
A0～ A10是地址码输入端,D0～ D7是数据输出端,是选片端,
是输出使能端,是写入控制端 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 13
14
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16
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18
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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
