第6章半导体存储器6.1半导体存储器的功能、分类和主要技术指标3.半导体存储器的主要技术指标1）容量存储器中有许多存储单元用来存放数据、指令等信息。每一个存储单元可存放1位二进制信息。这些存储单元通常设计成矩阵形式，存储单元的数目决定了存储器的容量。存储器中信息的读出或写入是以“字”为单位进行的（每次写入或读出一个字）。一个字有若干位数据，每位数据各自存放在一个存储单元中。为了区别各个不同的字，将存放同一个字的各位数据的存储单元编为一组，并赋予一个号码，称为地址。不同字的单元具有不同的地址。所以在进行读/写操作时，可以按照地址选择欲进行读、写操作（称为访问）的单元。存储单元数据进、出的通道叫数据线（D、D）。设某存储器有10个地址端（线），4个数据端（线），10位地址信号由10条地址线通过地址译码器译码出1024个地址与1024（即1K）个字相对应，每一个字有4位二进制信息，则该存储器的存储容量为1024×4b（即1K×4b）。2）最大存取时间存储器的存取时间定义为访问一次存储器（对指定单元写入或读出）所需要的时间，这个时间的上限即最大存取时间，一般为十几纳秒至几百纳秒。最大存取时间越小，存储器芯片的工作速度也就越快。6.2只读存储器(ROM)ROM的种类较多，按内部的结构可分为二极管ROM、双极型管ROM和MOS管ROM3类。按数据的写入方式可分为表7.2.1所示的5类。表6.2.1ROM的种类与特点6.2.2固定ROM图6.2.1ROM的结构1）二极管ROM举例图6.2.2所示为具有2位地址输入和4位数据输出的二极管ROM电路，存储容量为4×4b。其地址译码器接成二极管与门阵列，存储单元接成二极管或门阵列，A1、A0代表2位地址码，经地址译码器译成W0～W34个输出信号。能指定4个不同地址：称为字线，当W0～W3中任一个向存储矩阵输入高电平信号时，D0～D3会输出一个4位二进制代码，称为一个字。D0～D3叫做位线（或数据线），D3=W3+W1,D2=W3+W2+W0,D1=W3+W1,D0=W1+W0。存储矩阵中字线与位线的每个交叉点都是一个存储单元，图7.2.2在交叉点上接有二极管时相当于存1，没有接二极管时，相当于存0。可以看出，交叉点的数目即存储单元数，表示存储器的存储容量。图6.2.24×4b二极管ROM输出端的三态缓冲器的作用：①可提高存储器的带负载能力；②使输出电平与TTL电路的逻辑电平兼容；③因有三态功能，可将存储器的输出端直接与系统的数据总线相连。读操作程序如下：由A0、A1输入指定的地址码，并使缓冲器的ＥＮ=0，那么由地址指定的存储单元所存的数据便会出现在输出数据线上。例如，当A1A0=10时，W2=1，D2=1，D3=D1=D0=0，此时，若ＥＮ=0，则在输出端就可得到D3D2D1D0=0100的数据输出。全部地址所指定的存储内容列于表6.2.2中。表6.2.2图6.2.2的存储内容2）MOSROM举例MOSROM的译码器、存储矩阵和输出缓冲器全部由MOS管组成，其制造工艺优于双极型ROM工艺，便于实现高集成度，但存取时间较长，典型值为400ns。图7.2.3是一个存储容量为4×4b的MOS管存储矩阵的原理图，这里的存储单元接有NMOS管。接有NMOS管的存储单元相当于存1，没有接NMOS管的相当于存0。显然,此存储矩阵中所存储的数据与表7.2.2相同。图6.2.3MOSROM存储矩阵的原理图存储数据读出原理为：当输入地址信号选中W0～W3之一时，它给出高电平，使接在此根字线上的NMOS管全导通，与这些NMOS管漏极相接的位线便为低电平，未与NMOS管相连的位线便为高电平，再经各输出缓冲器反相后，可读出被选中的一个字。6.2.3可编程只读存储器（PROM）用户能在特定条件下按自己的需要进行一次性编程的ROM叫做PROM（ProgrammableReadOnlyMemory）。PROM具有熔丝结构，它的编程方法称为熔丝编程。图7.2.4是一个PROM的原理图。该PROM的成品出厂时三极管存储单元矩阵相当于所有的存储单元全部存入1。但在每个存储单元的三极管发射极上都接有用低熔点的合金或很细的多晶硅导线制成的快速熔丝。如要某存储单元存入0，可用规定的大电流脉冲熔化该存储单元的熔丝，而未被熔化熔丝的存储单元仍为1。图6.2.4PROM的原理图写入数据时，首先找出要写入0的单元地址，输入相应的地址码使相应的字线输出高电平，然后在相应的位线上按规定加入高电压脉冲，使稳压管VZ导通，写入放大器AW的输出呈低电平、低内阻状态，于是相应存储单元的三极管饱和导通，有较大的脉冲电流流过熔丝，将其熔断。当正常工作时，读出放大器AR输出的高电平不足以使VZ导通，AW不工作。