微型计算机系统原理（第五版）周明德 第 6 章 主 存 储 器.ppt

读周期是十分简单的，由地址有效开始，经时间tACC后，所选中单元的内容就可由存储矩阵读出，但能否输出至外部数据总线，还取决于选片信号CE#和输出允许信号OE#。时序中规定，必须从CE#有效经过时间tCE以及从OE#有效经过时间tOE，芯片的输出三态门才能完全打开，数据才能送至数据总线上。故要保证自地址有效后经tACC数据能输出，则输出信号必须在数据有效前tCE时间，输出允许信号在数据有效前tOE时间有效。 4. 电可擦除的可编程序的ROM即E2PROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 一个E2PROM管子的结构示意图如图6-41所示。它的工作原理与EPROM类似，当浮空栅上没有电荷时，管子的漏极和源之间不导电，若设法使浮空栅带上电荷，则管子就导通。在E2PROM中使浮空栅带上电荷和消去电荷的方法与EPROM中是不同的。 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UG的作用下(在电场的作用下)，可以使电荷通过它流向浮空栅(即起编程作用)；若UG的极性相反也可以使电荷从浮空栅流向漏极(起擦除作用)。而编程与擦除所用的电流是极小的，可用极普通的电源供给UG。 E2PROM的另一个优点是擦除可以按字节分别进行(不像EPROM擦除时把整个芯片的内容全变为“1”)。字节的编程和擦除都只需要10ms。 5. 新一代可编程只读存储器FLASH存储器 (1) FLASH单元存储电路 FLASH的典型结构与逻辑符号如图6-42所示。 其工作原理与E2PROM有些类似，但工作机制却有所不同。FLASH的信息存储电路由一个晶体管构成，通过沉积在衬底上被场氧化物包围的多晶硅浮空栅来保存电荷，以此维持衬底上源、漏极之间导电沟道的存在，从而保持其上的信息存储。若浮空栅上保存有电荷，则在源、漏极之间形成导电沟道，为一种稳定状态，可以认为该单元电路保存“0”的信息；若浮空栅上没有电荷存在，则在源、漏极之间无法形成导电沟道，为另一种稳定状态，可以认为该单元电路保存“1”的信息。 (2) 对FLASH擦除和编程 上述这两种稳定状态可以相互转换： 状态“0”到状态“1”的转换过程，是将浮空栅上的电荷移走的过程，如图6-43(a)所示。若在源极与栅极之间加一个正向电压Ugs＝12V(或是一个其他值)，则浮空栅上的电荷将向源极扩散，从而导致浮空栅的部分电荷丢失，不能在源、漏极之间形成导电沟道，完成状态的转换，该转换过程称为对FLASH擦除。 当要进行状态“1”到状态“0”的转换时，如图6-43(b)所示，在栅极与源极之间加一个正向电压Usg（与上面提到的电压Ugs的极性相反），在漏极与源极之间加一个正向电压Usd，并保证Usg＞Usd，来自源极的电荷向浮空栅扩散，使浮空栅上带上电荷，在源、漏极之间形成导电沟道，完成状态的转换，该转换过程称为对FLASH编程。进行正常的读取操作时只要撤消Usg，加一个适当的Usd即可。根据测定，正常使用情况下在浮空栅上编程的电荷可以保存100年而不丢失。 (3) FLASH与其他类型存储器的比较 由于FLASH只需单个器件(即一个晶体管)即可保存信息，因此具有很高的集成度，这与DRAM类似，由于DRAM用一个电容来保存电荷，而电容存在漏电现象，故需要动态刷新电路对电容进行不断的电荷补偿。在访问速度上FLASH也已经接近EDO类型的DRAM。供电撤消之后，保存在FLASH中的信息不丢失，FLASH具有只读存储器的特点。 对其擦除和编程时，只要在源、栅极或者栅、源极之间加一个适当的正向电压即可，可以在线擦除与编程，FLASH又具有E2PROM的特点。对FLASH进行擦除时是按块进行的，这又具有E2PROM的整块擦除的特点。总之，FLASH是一种高集成度、低成本、高速、能够灵活使用的新一代只读存储器。 数据线通过读、写控制电路与数据输入(即写入)端或数据输出(即输出)端相连，根据读、写控制信号，对被选中的单元进行读出或写入。 因是16个字，故地址译码器输入线四根A0、A1、A2、A3，可以给出24=16个状态，分别控制16条字选择线。若地址信息为0000，则选中第一条字线；若地址信息为1111，则选中第16条字线。 (2) 双译码方式 采用双译码方式，可以减少选择线的数目。在双译码结构中，地址译码器分成两个。若每一个有n/2个输入端，它可以有2n/2个输出状态，两个地址译码器就共有2n/2 × 2n/2 =2n个输出状态。而译码输出线却只有2n/2 + 2n/2 =2× 2n/2 根。若n=10，双译码的输出状态为210=1024个，而译码线却只要2×25=64根。但在单译码结构中却需要