1、第8章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、8.1概要、8.2只讀存儲(chǔ)器、8.3隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器、8.4內(nèi)存容量的擴(kuò)展、8.1概要、用于存儲(chǔ)數(shù)字系統(tǒng)中大量的二進(jìn)制信息的數(shù)據(jù)老虎鉗是存儲(chǔ)器。 穿孔卡紙錄音帶磁芯存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)：容量大、體積小、電功耗低、存取速度快、壽命長等。 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是可存儲(chǔ)由半導(dǎo)體數(shù)據(jù)老虎鉗構(gòu)成的數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果、操作指令的邏輯零配件。 用于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和數(shù)字系統(tǒng)存儲(chǔ)組件. 分類：掩模ROM、可程序設(shè)計(jì)師ROM (PROM-Programmable ROM )、可擦除可程序設(shè)計(jì)師ROM (EPROM-Erasable PROM )、隨機(jī)存儲(chǔ)器ram(random )、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器

2、DRAM (Dynamic RAM )、按功能區(qū)分、 EEPROM (電氣式eprom )/e2prom， 只讀存儲(chǔ)器rom (只讀存儲(chǔ)器) SDRAM (鐵電ram鐵電存儲(chǔ)器)、SDRAM、DDR-RAM等稱為非易失性內(nèi)存(非易失性存儲(chǔ)器-nvm )或非易失性內(nèi)存， 按易失性內(nèi)存制造工藝分類： MOS內(nèi)存工藝簡單，集成度高，電功耗低，成本低，8.1概述，按內(nèi)存信號(hào)原理分類：靜態(tài)內(nèi)存和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器兩種。 靜態(tài)存儲(chǔ)器將觸發(fā)器作為基本單位針織面料存儲(chǔ)0和1，在不丟失電源的情況下，觸發(fā)器的狀態(tài)不變的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，通過電容的積蓄電荷的效果積蓄二值信號(hào)。 電容器漏電會(huì)導(dǎo)致信息丟失，因此要求用時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)電容器

3、進(jìn)行充電或放電，稱為刷新。 所有的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器都是MOS型。 不同的工作特征：只讀存儲(chǔ)器read-only存儲(chǔ)器、ROM隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、簡稱RAM、8.1概要、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的特點(diǎn)和分類，如計(jì)算機(jī)中的自檢計(jì)程儀程序、初始化計(jì)程儀程序固定在ROM。 打開計(jì)算機(jī)電源后，首先執(zhí)行它，進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的自檢和初始化，通過自檢后，嵌入執(zhí)行操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)正常，RAM可以一邊讀取信息一邊寫入信息。 用于存儲(chǔ)需要頻繁更改的信息，如果切斷電源，數(shù)據(jù)將丟失。 常用于存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。 例如，校正功能存儲(chǔ)器是RAM，ROM只能在進(jìn)行操作時(shí)讀出信息，而不能寫入信息。 用于存儲(chǔ)固定的信息，即使切斷電

4、源也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。 常用于存儲(chǔ)普拉姆、常數(shù)、表格等。 一次性物品可程序設(shè)計(jì)師ROM(PROM )。 工廠商品發(fā)貨時(shí)，內(nèi)存內(nèi)容全部為1 (或全部為0 )，用戶可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行計(jì)程儀編程，但只能進(jìn)行一次計(jì)程儀編程。 8.2只讀存儲(chǔ)器(ROM )、(1)固定(掩碼) ROM。 制造商將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，用戶無法修改。 (3)光可擦除可程序設(shè)計(jì)師ROM(EPROM )。 用浮動(dòng)男同性戀技術(shù)制造的可程序設(shè)計(jì)師存儲(chǔ)器。 其內(nèi)容可通過紫外輻射照射消除，可進(jìn)行多次計(jì)程儀編程(103次)。 另外，取決于數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)的特性，ROM可以分成(5)閃存。 采用浮動(dòng)男同性戀定型MOS管，分別進(jìn)行存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)的擦除和

5、寫入，數(shù)據(jù)寫入方式與EPROM相同，一般能夠在一個(gè)芯片中擦除/寫入105(106 )次以上。 (4)可電擦除的可程序設(shè)計(jì)師ROM(E2PROM )。 雖然是利用浮動(dòng)男同性戀技術(shù)制造的可程序設(shè)計(jì)師ROM，但是構(gòu)成該存儲(chǔ)單元的是隧道MOS管理部，電擦除部的擦除速度快(一般為毫秒級(jí))。 E2PROM的電擦除過程是改寫過程，具有ROM的非易失性，具有RAM這樣的功能，可以隨時(shí)改寫(可以改寫104次以上)。 (5)關(guān)鐵電存儲(chǔ)器幀(鐵電內(nèi)存)。 利用強(qiáng)介電質(zhì)晶體的鐵電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記憶。 存儲(chǔ)單元主要由電容(由晶態(tài)強(qiáng)介電質(zhì)晶體薄膜組成)和場效應(yīng)管組成，與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS制造工藝兼容。 刪除/寫入最多可進(jìn)行10

6、10次。8.2只讀存儲(chǔ)器(ROM )、ROM配置：ROM配置分塊圖、地址解碼器存儲(chǔ)器能源寶輸出電路、二極管ROM和字的讀取方法取決于在對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器單元中是要插入還是不插入對(duì)應(yīng)的二極管。 1 .存儲(chǔ)能源寶、存儲(chǔ)單元由字(Word )和二進(jìn)制位(Bit )構(gòu)成的能源寶、存儲(chǔ)能源寶、44 ROM陣列圖、存儲(chǔ)單元、地址解碼器、二極管ROM、(1)存儲(chǔ)能源寶的結(jié)構(gòu)和工作原理、字線的順序進(jìn)行喀嚦聲。 每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位的二進(jìn)制文件。 當(dāng)選擇了某條字線時(shí)，從二進(jìn)制位線D3 D0輸出相應(yīng)的存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)。 從二進(jìn)制位線101、101輸出的每個(gè)二進(jìn)制代碼定徑套都稱為一個(gè)字。 包含在一個(gè)字中的存儲(chǔ)單元

7、的數(shù)目被稱為字長度，即，字長度=二進(jìn)制位的數(shù)目。 W3、(1)存儲(chǔ)能源寶的構(gòu)造和工作原理，根據(jù)式，如下圖那樣描繪ROM存儲(chǔ)能源寶。 圖6-9 ROM二進(jìn)制位圖、0、1、檢查、點(diǎn)代碼位置固定與記憶信息無關(guān)！ 點(diǎn)代碼的位置由存儲(chǔ)的信息決定，根據(jù)公式，如下圖所示描繪ROM內(nèi)存點(diǎn)。 0 0 0 0，00000000，圖6-9 ROM二進(jìn)制位圖，按照式，ROM內(nèi)存二進(jìn)制位圖如下圖所示進(jìn)行描繪。 001，00001001，圖6-9的rom二進(jìn)制位圖用 m 表示 1024 K ，即1 M=1024 K=210 K=220的(2)存儲(chǔ)容量及其顯示表示存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)單元的數(shù)量，例如32字，字長常用于大容量ROM

8、的“k”表示“1024”，即，1 K=1024=210。 例如，64 K 8的ROM表示64 K字、字長8二進(jìn)制位、內(nèi)存容量64 K 8=512 K。 一般用“字長(即二進(jìn)制位數(shù))”表示時(shí)，3 .存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)、(3)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)、1 )固定rom的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)、固定rom。 制造商將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，用戶無法修改。 2) PROM (一次性程序設(shè)計(jì)師ROM )的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)在工廠商品發(fā)貨時(shí)，存儲(chǔ)能源寶中的所有存儲(chǔ)單元的熔絲連接，即針對(duì)每個(gè)單元存儲(chǔ)1。 如果需要，一些計(jì)程儀編程工具允許用戶以大電流燒斷一個(gè)存儲(chǔ)單元上的熔絲，該單元的存儲(chǔ)內(nèi)容變?yōu)?，并且該過程稱為編程計(jì)程儀編程。 因?yàn)楸ｋU(xiǎn)絲斷開后無法連

9、接，所以PROM只能進(jìn)行一次預(yù)計(jì)程儀編程。 3 )光可擦除可程序設(shè)計(jì)師ROM(EPROM )和浮動(dòng)男同性戀M(fèi)OS管理(簡稱為FAMOS管理)的男同性戀由SiO2絕緣層隔離，并且由于它們是浮動(dòng)狀態(tài)，所以被稱為浮動(dòng)男同性戀。 在浮置男同性戀帶有負(fù)電荷的情況下，F(xiàn)AMOS管處于導(dǎo)通狀態(tài)，源漏極可視為短路，所保存的信息為0。 在浮動(dòng)男同性戀位置不帶有電荷的情況下，可認(rèn)為FAMOS管斷開，源極與漏極之間為開路，存儲(chǔ)信息為1。 用浮動(dòng)男同性戀技術(shù)制造的可程序設(shè)計(jì)師存儲(chǔ)器。 其內(nèi)容通過紫外輻射照射被消去，可進(jìn)行多次計(jì)程儀編程。 浮置男同性戀EPROM (a )浮置男同性戀M(fèi)OS晶體管的構(gòu)造(b) EPROM

10、存儲(chǔ)單元在負(fù)帶電-導(dǎo)通-存儲(chǔ)器0、無帶電-截止-存儲(chǔ)器1、浮置男同性戀EPROM商品發(fā)貨時(shí)，是所有存儲(chǔ)單元的FAMOS晶體管寫入信息時(shí)，在對(duì)應(yīng)的單元的漏極和基板之間施加高反電動(dòng)勢(shì)，破壞漏極和基板之間的PN結(jié)電容，雪崩破壞所產(chǎn)生的高能源電子堆積在浮動(dòng)男同性戀，使FAMOS管導(dǎo)通。 如果施加逆電壓，浮置男同性戀上的電子沒有放電電路就能夠長時(shí)間保存，因此在其他的周圍溫度下，以上的電荷能夠保存年以上。 當(dāng)將紫外輻射照射到FAMOS管時(shí)，積累在浮動(dòng)男同性戀中的電子形成光電電流并釋放，使導(dǎo)電溝道消失，F(xiàn)AMOS管再次變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。 為便于擦除，芯片的封裝外殼上安裝了透明的灰水晶蓋。 4)E2PROM (電

11、可擦除可程序設(shè)計(jì)師ROM )也是使用浮置男同性戀技術(shù)制造出的可程序設(shè)計(jì)師ROM，然而構(gòu)成該存儲(chǔ)單元的是隧道MOS管理(tunnel mos管)，電擦除的速度相當(dāng)快(一般為毫秒級(jí))。 E2PROM的電擦除過程是改寫過程，具有ROM的非易失性，具有RAM這樣的功能，可以隨時(shí)改寫(可以改寫1萬次以上)。 Flotox管的浮動(dòng)男同性戀與漏極區(qū)域之間有氧化層極薄的隧道區(qū)域。當(dāng)隧道區(qū)域的電場強(qiáng)度增大到某種程度時(shí)，在漏極區(qū)域和浮動(dòng)男同性戀之間出現(xiàn)導(dǎo)電隧道，電子能夠雙向地通過從而形成電流。 這種現(xiàn)象叫做量子隧道。 采用被稱為浮動(dòng)?xùn)艠O氧化物(floating gateunnel oxide )的浮動(dòng)男同性戀隧道

12、氧化層的MOS管，簡稱為浮動(dòng)ox管。 浮置ox管類似于SIMOS管，其也屬于n溝道增強(qiáng)型MOS管，并且兩個(gè)男同性戀各控制男同性戀Gc和浮動(dòng)男同性戀Gf，其結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖所示。 另外，圖(a) Flotox管理結(jié)構(gòu)和符號(hào)，圖(b) Flotox管理存儲(chǔ)器單元、閃存吸收了EPROM結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)程儀編程可靠的優(yōu)點(diǎn)，能夠保留E2PROM用量子隧道刪除的快速特性，并且集成度提高。 下圖是用于閃存的棧內(nèi)存男同性戀M(fèi)OS管理的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)。 5 )閃存、附圖的閃存的MOS管理器中，浮動(dòng)男同性戀的源極區(qū)間的容量遠(yuǎn)小于浮動(dòng)男同性戀的節(jié)制閘之間的容量。 在節(jié)制閘和源極之間施加電壓時(shí)，大部分的電壓會(huì)下降到浮動(dòng)男

13、同性戀和源極之間的電容。 閃存的存儲(chǔ)單元如圖所示，由這樣的單管構(gòu)成。 閃存中的MOS單元電路、5 )閃存、閃存結(jié)合PROM特點(diǎn)，具有集成度高、容量大、成本低、容易使用的優(yōu)點(diǎn)。 產(chǎn)品的集成度逐年提高，現(xiàn)在閃存已成為大容量磁存儲(chǔ)器(例如PC內(nèi)的軟磁盤和硬盤等)的替代產(chǎn)品。 5 )雖然閃存已經(jīng)介紹了ROM的存儲(chǔ)器沉積基質(zhì)，但閃存學(xué)習(xí)ROM的地址解碼器。 由地址查詢密碼決定要從(2)地址解碼器、2、地址解碼器、ROM讀取哪個(gè)字。 地址譯碼器的作用是，根據(jù)輸入的地址查詢密碼選擇相應(yīng)的字線，通過二進(jìn)制位線輸出該字內(nèi)容。 例如，如果某個(gè)ROM有4位地址查詢密碼，則可以選擇24=16字。 當(dāng)輸入地址查詢密碼是

14、1010時(shí)，選擇字線W10，并且通過二進(jìn)制位線輸出該字內(nèi)容。 另外，存儲(chǔ)能源寶中的存儲(chǔ)單元的地址方式適用于小容量存儲(chǔ)器。 適用于大容量存儲(chǔ)器。 (1)單地址解編碼體系，一個(gè)n二進(jìn)制位地址查詢密碼的ROM有2n字，對(duì)應(yīng)于2n字線，當(dāng)選擇字線Wi時(shí)，該字的全部二進(jìn)制位被選擇。 32存儲(chǔ)能源寶排列成32行8列，各行對(duì)應(yīng)1個(gè)字，各列對(duì)應(yīng)32個(gè)字的相同二進(jìn)制位。 32字需要5條地址輸入線。 當(dāng)A4 A0提供地址信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)字的所有存儲(chǔ)單元被選擇。 例如，在A4 A0=00000時(shí)，若選擇字線W0，則能夠?qū)?0，0 )、(0，7 )這8個(gè)基本存儲(chǔ)單元的內(nèi)容讀出到云同步。基本單元是存儲(chǔ)器單元，也稱作雙查詢密

15、碼地址方式或雙地址方式，其被分成行地址查詢密碼和列地址查詢密碼兩組，(2)雙地址德編碼體系，基本單元是字單元，例如A7 A0=00001111的X15和Y0地址線均為高電平，如果采用選擇字W15的單地址解編碼體系，則需要256條內(nèi)部地址線。 256字存儲(chǔ)器需要8條地址線，分為A7 A4和A3 A0兩個(gè)組。 A3 A0被發(fā)送到行地址解碼器，產(chǎn)生16條行地址線(Xi )，A7 A4被發(fā)送到列地址解碼器，產(chǎn)生16條列地址線(Yi )。 是否選擇存儲(chǔ)能源寶中的任一字取決于行、列地址線。 1、ROM結(jié)構(gòu)的全加法器、ROM的應(yīng)用、ROM在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用非常寬，例如，邏輯、波形變換、字符產(chǎn)生、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和

16、計(jì)程儀程序的存儲(chǔ)等等的組合。 所有加法器的邏輯狀態(tài)和三變量最小項(xiàng)關(guān)查詢密碼字包括：WO、m0、W1、m1、W2、m2、W3、m3、W4、m4、W5、m5、W6、m6、 (1)分析請(qǐng)求、設(shè)置變量x的可能值范圍為015的正整數(shù)，并且對(duì)應(yīng)的四二進(jìn)制位二進(jìn)制正整數(shù)由B=B3B2B1B0表示。根據(jù)y=x2的運(yùn)算關(guān)系，能夠求出y的最大值為152225，能夠用8二進(jìn)制位的二進(jìn)制數(shù)字Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。 (2)列真值表函數(shù)運(yùn)算表，Y7=m12 m13 m14 m15，(3)標(biāo)準(zhǔn)和或表達(dá)式，Y4=m4 m5 m7 m9 m11 m12，Y6=m8 m9 m10 m11 m14 m15，y5=。 (1)寫各函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和或表達(dá)式：按a、b、c、d的順序排列變量，將Y1、Y2、Y4擴(kuò)展為4變量邏輯函數(shù)。 2、實(shí)現(xiàn)任意組合的邏輯函數(shù)，使用【例7.22】ROM實(shí)現(xiàn)下列函數(shù)：(2)選擇164二進(jìn)制位rom，描繪存儲(chǔ)器能源寶的接線圖：8.3隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM )，隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器也被稱為隨機(jī)讀/寫存儲(chǔ)器，簡稱為raam的優(yōu)點(diǎn)：讀取缺點(diǎn)：供電中斷丟失信息。 分類： SRAM (靜態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器) DRAM (動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、存儲(chǔ)器能源寶地址解碼器寫入支