数据存储类型:
- 磁存储技术
- 光存储技术
- 半导体存储技术
3.3.1随机存取存储器(RAM)
随机存取存储器具有以下的操作特点:
(1) 操作者能任意选中存储器中的某个地址单元,对该地址中的信息进行读出/写入。读出操作时原信息保留,写入新信息时,新信息将取代原信息。
(2) 电路一旦失电,信息全无;恢复供电后,原信息不能恢复,RAM中恢复的信息为随机数。
根据RAM的工作特点可见,计算机中的内存条,就是一种随机存取存储器RAM。
RAM的一般结构和读写过程

行、列地址译码器
一个二进制译码器
将地址码翻译成行列对应的具体地址,然后去选通该地址的存储单元,对该单元中的信息进行读出操作或进行写入新的信息操作。"
例如一个10位的地址码
A₄A₃A₂A₁A₀=00101,
B₄B₃B₂B₁B₀=00011
时,则将对应于第5行第3列的存储单元被选中"
存储体
存放大量二进制信息的仓库,由成千上万个存储单元组成
每个存储单元存放一个二进制字信息,二进制字可能是一位的,也可能是多位的

存储体(RAM)的容量:
I/O与读写控制电路
该部分电路决定存储器进行读出信息还是写入信息的操作
- 片选有效
选中该片RAM为工作状态
- 访问某地址单元的地址码有效
加入你想去访问的具体地址:如
- 读/写操作有效
WE=1读出信息; WE=0写入信息

RAM中的存储单元
静态存储单元(SRAM)
SRAM存在静态功耗,集成度不高,存储容量做不大,速度非常快。一般的高速缓冲存储器用SRAM组成。
动态存储单元(DRAM)
DRAM利用栅源间的MOS电容存储信息。其静态功耗很小,存储容量可以非常大。一般PC机的标准存储器都用DRAM组成
类型 | 特点 |
静态RAM (SRAM) | 功耗大,集成度低 |
动态RAM (DRAM) | 功耗小,集成度高 |
性能比较 | SRAM比DRAM快2~5倍 |
其他特点 | 动态RAM需要定时刷新,使用较复杂 |
SRAM的容量扩展
当静态RAM的地址线和数据线不能和微机相匹配时,可以用地址线扩展、数据线扩展或地址和数据线同时扩展的方式扩充容量
数据线个数对应着存储单元二进制字的位数
位扩展

地址没有增加,每个地址对应的二进制字的位数由4位增加到了8位
其中,RAMI对应着一个字的低4位;RAMII对应着一个字的高4位
字扩展(地址扩展)

将片选有效输入作为地址的第11位
任意时刻,RAMI与RAMII有且仅有一个工作,所以他们可以共用一组数据线
同时拓展
下面给出将1024×4拓展成4096×8的例子;这要求我们地址位拓展为原来的4倍(1024→4096),数据宽度拓展为原来的两倍(4→8)

- 每两片RAM 2114编成一组实现位扩展,将位数据线宽度扩展成位,
- 八片RAM 2114共分组
- 标0/1/2/3的分别为一组,不难发现他们的CS(片选使能)是接在一起的
- 字扩展或地址扩展由译码器实现,高2位地址(和)经过2-4译码器译码后的个输出分别选通4组RAM 2114。
只读存储器的一般结构
ROM的一般结构主要包含以下几个关键部分:

电路图的解释:每个交叉导线之间是没有连接的(没有交叉点)
- 通过地址译码器,选中一路输出,给高电平
- 有二极管的电路,导通,输出高电平;没有二极管的电路,不导通,输出低电平
- 烧录的过程就是控制这些“二极管”的过程
1. 地址译码器
负责将输入的地址信号解码,选择相应的存储单元。地址译码器通常采用n-2ⁿ译码器,将n位二进制地址转换为2ⁿ个选通信号之一。
2. 存储体阵列
由多个存储单元构成的矩阵,每个存储单元存储1位二进制信息。存储体通常采用行列结构排列,便于寻址和读取。
3. 字输出电路
当地址译码器选中某一行后,该行所有存储单元的内容通过输出电路并行输出,构成一个完整的字。
4. 控制电路
负责产生读操作所需的时序控制信号,协调各部分工作。包括片选信号(CS)和输出使能信号(OE)等。
这些部件协同工作的基本过程是:
- 地址信号送入地址译码器进行解码
- 译码器输出选通信号,选中特定的存储单元行
- 被选中行的所有存储单元内容经过输出电路同时输出
- 在控制信号的配合下完成一次完整的读操作


二、只读存储器ROM的种类
ROM可以根据写入方式和是否可重写分为以下几类:
1. 掩膜式ROM(Mask ROM)
在制造过程中通过光刻掩膜技术一次性写入数据,出厂后无法修改。具有成本低、可靠性高的特点,适用于大批量生产。
2. 一次可编程ROM(PROM)
出厂时所有位置都是1,用户可以通过专用编程器对存储单元进行一次性"烧写"。烧写过程是通过熔断二极管或晶体管来实现的,一旦写入就不可更改。
3. 可擦除可编程ROM(EPROM)
采用浮栅MOS管作为存储元件。数据写入是通过向浮栅注入电子实现的,需要使用专用编程器。擦除时需要照射紫外线(约15-20分钟),使浮栅中的电子逸出。芯片上有一个石英玻璃窗口用于照射紫外线。
4. 电可擦除ROM(E²ROM/EEPROM)
也使用浮栅MOS管存储,但可以用电信号擦除,无需紫外线。可以选择性地擦除字节,但写入速度较慢,成本较高。主要用于需要经常更新但数据量较小的场合。
5. 闪存(Flash Memory)
结构与EEPROM类似,但采用扇区擦除方式。具有以下特点:
- 擦除以块为单位,速度快于EEPROM
- 密度高,成本较低
- 可以在系统中实现编程(In-System Programming)
- 擦写次数有限(一般10万次左右)
目前被广泛应用于U盘、固态硬盘等存储设备中。
三、ROM应用举例
ROM产生各种逻辑函数
ROM可以产生各种逻辑函数,这是因为ROM具有以下特点:
- ROM内部具有与阵列结构,可以实现多输入变量的与操作
- ROM的编程实质是控制或阵列的连接方式,通过不同的连接组合可以实现各种输出逻辑
因此,通过合理设计ROM的存储内容,可以实现任意的组合逻辑函数。这种方法特别适用于:
- 复杂的组合逻辑电路实现
- 查找表(Look-up Table)的实现
- 代码转换器的设计
例 用EPROM2716等设计一个能显示“日”字的字符发生器

- 点亮条件:发光二极管一边给高,一边给低
- 逐行扫描