文档介绍：第五章存储器
一、存储器分类及性能指标
二、ROM(ReadOnly Memory)
三、RAM(Random Access Memory)
四、FLASH存储器
五、高速缓冲存储器Cache
六、存储器的译码
七、外存储器
存储器作用及分类
存储器作用:存放代码和数据
地址的概念,地址线的数量(寻址能力)
存储器分类
主存储器(内存储器) —半导体:速度快,容量小
存放当前运行所需要的程序和数据
ROM
RAM:常说的计算机内存
辅助存储器(外存储器) —磁介质及其它:容量大,速度慢
存放不运行的程序和数据(软盘/硬盘/光盘)
高速缓冲存储器 Cache
虚拟存储器:利用硬盘模拟内存,保存暂时不用的数据
存储器性能指标
存储容量(n× m表示,如256 ×8 )
存取速度(存取时间,ns) SRAM>DRAM>Hard Disk>Floppy
数据传输率: 外存与内存交换数据的速率(KB/S)
功耗(μw/单元)和工作电源(TTL +5V; CMOS +3V—+18V)
只读存储器ROM
作用:固化程序及参数,如BIOS,固化Basic等
特点:只能读,不能写;关机后内容不消失
组成
地址寄存器
地址译码器
基本存储单元矩阵
输出缓冲器
控制逻辑
类型
掩膜ROM
可编程PROM
光可擦除EPROM
电可擦除EEPROM(E2PROM)
掩模ROM
每个存储单元由一个单管MOS组成
地址线A1和A0通过地址译码器,相应的字线上输出高电平表示选中
单管电极与位线相连时,该路导通,位线输出为0,表示信息“0”
相连,位线输出为1,表示信息“1”
出厂时根据掩膜已金属化固定接好所有电路,用户不能修改
地址从00到11分别保存信息0110、0101、1010、0000
可编程PROM
熔断丝式
每个存储单元由双极性三极管组成,采用可熔断金属丝串接在三极管发射极上,出厂时所有三极管熔断丝完好,表示所有信息均为0
使用时根据需要在编程脉冲作用下将需要存储“1”的单元熔断丝熔断
熔断丝熔断后不能再恢复,所以只能编程一次,即用户只能改一次
二极管式
存储体中每条字线和位线的交叉处都是两个反向串联的二极管的PN结,字线与位线之间不导通,表示所有信息均为0
用户需要写入程序,则要通过专门的PROM写入电路,产生足够大的电流把要写入“1”的那个存储位上的二极管击穿,造成这个PN结短路,只剩下顺向的二极管跨连字线和位线,这时,此位就意味着写入了“1”。
由于二极管击穿后不能恢复,故只能编程一次
光可擦除EPROM
存储单元由浮栅MOS单元组成:N道沟(书上)或P道沟出厂式,每个单元的浮动栅极上都没有电荷,所以管子内没有导电沟道,源极S与漏极D之间不导电,表示信息“1”
在所选中的单元的漏极D和源极S之间加上十25V的电压,同时加上编程脉冲信号(宽度约为50ns),漏极与源极之间被瞬时击穿,就会有电子通过SiO2绝缘层注入到浮动栅。电源去除后,因为浮动栅被SiO2绝缘层包围,所以注入的电子无泄漏通道,浮动栅为负,就形成了导电沟道,从而使相应单元导通,表示将0写入该单元
必须用一定波长的紫外光照射浮动栅(通过其上的石英玻璃窗口),使负电荷获取足够的能量,摆脱SiO2的包围,以光电流的形式释放掉。这时,原来存储的信息也就不存在了。一般照射l5~20分钟
可多次编程。擦除时必须从电路板上取下芯片照射,再用专门的写入器写入
常用芯片:Intel2716 (2K × 8)、 Ietel 2732/2764/27128/27512
工作原理与EPROM类似,当浮动栅上没有电荷时,管子的漏极和源极之间不导电,若设法使浮动栅带上电荷,则管子就导通
在E2PROM中,漏极上面增加了一个隧道二极管,它在第二栅与漏极之间的电压VG的作用下(在电场的作用下),可以使电荷通过它流向浮动栅(即起编程作用);若VG的极性相反也可以使电荷从浮动栅流向漏极(起擦除作用),而编程与擦除所用的电流是极小的,可用极普通的电源就可供给VG
E2PROM擦除可以按字节分别进行。由于字节的编程和擦除都只需要10ms,并且不需特殊装置,因此可以进行在线的编程写入
常用芯片:Intel2816 (2K × 8)、 Ietel 2832/2864/28128/28512
电可擦除E2PROM
随机访问存储器RAM
作用:存取需要经常变化的程序代码和数据
特点
随机访问每一个单元
关机后内容消失
只有写才改变其内容
组成
地址寄存器
地址译码器
基本存储单元矩阵
输入/输出缓冲器
控制逻辑
类型
静态SRAM:容量小,速度快。
动态DRAM:容量大,速度慢。
静态SRAM
每个存储单元由6个MOS管组成触发器构成,只要不掉电,内容不会丢失;芯片集成度不高(需要