半导体存储器：ROM与RAM的工作原理

"半导体存储器的工作原理.ppt" 在深入探讨半导体存储器的工作原理之前，首先需要理解存储器的基本概念。存储器是计算机系统的重要组成部分，用于临时或长期保存数据和程序。根据是否能被用户随意读写，存储器可以分为易失性和非易失性两种类型。本文件主要关注的是半导体存储器，尤其是ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器）。 4.2.1 ROM存储器 ROM是一种非易失性存储器，其内容在制造过程中已经固化，通常用于存储固定不变的系统程序和重要数据。如示例所示，ROM通常以二进制形式存储数据，且一旦编程后，这些数据在断电后仍能保持。这种特性使得ROM在系统启动、BIOS存储等方面非常有用。 4.2.2 RAM的结构及工作原理 RAM是易失性存储器，数据在电源断开后会丢失。RAM分为多种类型，如动态随机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM），但这里主要讨论其基本结构。 存储器芯片是集成存储体和外围电路的硅片，包含地址译码、读写放大电路以及时序控制电路等。芯片的形状通常是双列直插式，通过引脚引出地址线、数据线、控制线以及电源和地线。半导体存储器芯片的结构有两种主要形式：字片式结构和位片式结构。 - 字片式结构的存储器，例如64字×8位的存储器，采用单译码方式。这意味着6位访存地址经过译码器，选中一行存储单元，这行中的每个单元都能同时进行读写操作，完成一个字的读写。因此，需要6根地址线和8根数据线，以一次性读出或写入一个字节。读/写控制线R/W用于控制操作类型，片选控制线CS则决定芯片是否被选中进行工作。 - 位片式结构的存储器，如4K×1位的芯片，采用了双译码方式，即行列译码。这种结构通过6位行地址和6位列地址选中特定的存储单元，使得4096个存储电路可以被准确选中。这种方式减少了所需的译码驱动电路数量，提高了存储密度。 位片式结构的优势在于它允许更高效的空间利用，因为每个存储单元可以独立地被选中，而字片式结构的译码电路数量较多，适用于小容量存储需求。这两种结构各有优缺点，根据实际应用需求，会选择适合的存储器架构。 总结来说，半导体存储器的工作原理涉及到地址译码、数据传输和读写控制等多个方面。ROM和RAM的不同特性和结构决定了它们在计算机系统中的不同用途。理解这些原理对于设计和优化计算机系统的存储性能至关重要。