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课 堂 教 学 实 施 方 案
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课 题：只读存储器ROM、主存储器的设计 5.3 只读存储器ROM 指在微机系统的在线运行过程中，只能对其进行读操作，而不能进行写操作的一类存储器，在不断发展变化的过程中，ROM器件也产生了掩模ROM、PROM、EPROM、EEPROM等各种不同类型。 一、掩模ROM 如图4-11所示，是一个简单的4×4位的MOS ROM存储阵列，采用单译码方式。这时，有两位地址输入，经译码后，输出四条字选择线，每条字选择线选中一个字，此时位线的输出即为这个字的每一位。 此时，若有管子与其相连（如位线1和位线4），则相应的MOS管就导通，这些位线的输出就是低电表平，表示逻辑“0”；而没有管子与其相连的位线（如位线2和位线3），则输出就是高电平，表示逻辑“1”。 P+N基体EPROM位线(a)(b)SAlSiO2浮空多晶硅栅D字线P+二、可编程的ROM 掩模ROM的存储单元在生产完成之后，其所保存的信息就已经固定下来了，这给使用者带来了不便。为了解决这个矛盾，设计制造了一种可由用户通过简易设备写入信息的ROM器件，即可编程的ROM，又称为PROM。 PROM 的类型有多种，我们以二极管破坏型PROM为例来说明其存储原理。 这种PROM存储器在出厂时，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，此时，意味着该存储器中所有的存储内容均为“1”。如果用户需要写入程序，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”。读出的操作同掩模ROM。 文案大全
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除此之外，还有一种熔丝式PROM，用户编程时，靠专用写入电路产生脉冲电流，来烧断指定的熔丝，以达到写入“1”的目的。 对PROM来讲，这个写入的过程称之为固化程序。由于击穿的二极管不能再正常工作，烧断后的熔丝不能再接上，所以这种ROM器件只能固化一次程序，数据写入后，就不能再改变了。 三、 可擦除可编程的ROM 1．基本存储电路 可擦除可编程的ROM又称为EPROM。它的基本存储单元的结构和工作原理如图4-12所示。 与普通的P沟道增强型MOS电路相似，这种EPROM电路在N型的基片上扩展了两个高浓度的P型区，分别引出源极（S）和漏极(D)，在源极与漏极之间有一个由多晶硅做成的栅极，但它是浮空图图4-12 P沟道EPROM结构示意图 的，被绝缘物SiO2所包围。在芯片制作完成时，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，源极与漏极之间不导电，其相应的等效电路如图4-12(b)所示，此时表示该存储单元保存的信息为“1”。 向该单元写入信息“0”：在漏极和源极（即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)，所选中的单元在这个电压的作用下，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。在高压电源去除之后，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，此时说明将0写入该单元。 清除存储单元中所保存的信息：必须用一定波长的紫外光照射浮动栅，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。 由这种存储单元所构成的ROM存储器芯片，在其上方有一个石英玻璃的窗口，紫外线正是通过这个窗口来照射其内部电路而擦除信息的，一般擦除信息需用紫外线照射l5~20分钟。 2．EPROM 芯片Intel 2716 Intel2716是一种2K×8的EPROM存储器芯片，双列直插式封装，24个引脚，其最基本的存储单元，就是采用如上所述的带有浮动栅的MOS管，其它的典型芯片有Ietel 2732/27128/27512等。 (1)．芯片的内部结构 Intel 2716存储器芯片的内部结构框图如图4-13(b)所示，其主要组成部分包括： 文案大全
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VCCA7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2地123456789101112242322212019181716151413VCCA8OEA9VPPOEOEA10CEO7O6O5O4O3A0~A10地址输入地VPP输出允许片选 和编程逻辑y译码 x译码......... 数据输出O0~O7输出缓冲y 门16K Bit存储矩阵 (a) 引脚分配图 (b) 内部结构框图 图4-13 Intel 2716的内部结构及引脚分配 ? 存储阵列；Intel2716存储器芯片的存储阵列由2K×8个带有浮动栅的MOS管构成，共可保存2K×8位二进制信息； ? X译码器：又称为行译码器，可对7位行地址进行译码； ? Y译码器：又称为列译码器，可对4位列地址进行译码； ? 输出允许、片选和编程逻辑：实现片选及控制信息的读/写； ? 数据输出缓冲器：实现对输出数据的缓冲。 (2)．芯片的外部结构： Intel2716具有24个引脚，其引脚分配如图4-13(a)所示，各引脚的功能如下： ? Al0~A0：地址信号输入引脚，可寻址芯片的2K个存储单元； ? O7~O0： 双向数据信号输入输出引脚； ? CE：片选信号输入引脚，低电平有效，只有当该引脚转入低电平时，才能对相应的芯片进行操作； ? OE：数据输出允许控制信号引脚，输入，低电平有效，用以允许数据输出； ? Vcc：+5v电源，用于在线的读操作； ? VPP：+25v电源，用于在专用装置上进行写操作； ? GND：地。 (3)．Intel2716的工作方式与操作时序 ① 读方式 这是Intel2716连接在微机系统中的主要工作方式。在读操作时，片选信号CE应为低电平，输出允许控制信号OE也为低电平其时序波形如图4-14所示。 文案大全
ROM存储器内涵EPROM2716存储器地介绍
