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3.2.1 RAM芯片的內部結構

典型的RAM芯片內部結構框圖如圖3-3所示。

在容量較大的存儲器中，往往把各個存儲字的同一位組織在一個存儲芯片中，圖3-3的存儲體中有1024個存儲單元，是1024個存儲字中的同一位，每一個存儲單元存儲一位信息，如果存儲字為N位字長，則由N個這樣的RAM芯片可組成1024個N位存儲字。圖中1024個存儲單元通常排列成矩陣形式，即32*32矩陣，10條地址線（A4～AO）分為行線和列線（A9～A5），由行線（X選擇線）和列線（Y選擇線）的重疊來選擇所需要讀寫的存

1．SRAM的存儲單元

存儲單元是構成存儲器的最基本的單位，用以存儲一位二進制信息。大量的存儲單元有規則地結合就是一個“存儲體”。典型的靜態RAM存儲單元如圖3-4所示，這是一個6管靜態存儲單元。

圖中，T1、T2為放大管，T3、T4為負載管，這4個MOS管組成一個RS觸發器O T5、T6是行選門控管，行選信號為高電平時，T5、T6管才導通。T7、T8是列選門控管，列選信號為高電平時，T7，T8管才導通。只有行、列選信號同時為高電平時，觸發器才能與數據線接通，進行讀寫操作，圖3-4中虛線框內T1～T6構成一個存儲單元。

2．單管DRAM的存儲單元

單管DRAM的存儲單元如圖3-5所示。該存儲單元中只有一個門控管Ts，信息存放在分布電容Cs上，當Ds上充有電荷時，表示其上存儲的信息為“1”，當電容無電荷時，表示其上存儲的信息為“0”。

這種存儲單元除了要刷新外，還要解決一個問題，這就是Cs上表示“1”的信號電平太低，只有0.2V左右，讀出Cs還要與數據線上的分布電容進行分壓，真正輸出的高電平只有0.1V左右，因此需要對輸出信號進行放大。另外，Cs上信號被讀出后，“1”電平也由0.2V變為0.1V，所以這種電路是一種破壞性讀出電路，讀后必須重寫，用單管動態存儲單元組成的DRAM芯片中有一個靈敏再生放大器，用來實現存儲單元信息放大和動態刷新。

3.2.2 RAM典型芯片舉例

1.SRAM 芯片HM6ll6

HM6ll6是一種2048*8位的高速靜態CMOS隨機存取存儲器，其基本特征是：

（1）高速度——存取時間為100ns/120ns/150ns/200ns（分別以6116-10、6116-12、

6116-15、6116-20為標志）；

（2）低功耗——運行時為150mW，空載時為100mW；

（3）與TTL兼容

（4）管腳引出與標準的2K*8的芯片（例如2716芯片）兼容；

（5）完全靜態——無需時鐘脈沖與定時選通脈沖。

HM6ll6的引腳排列見圖3-6。

HM6ll6的內部功能框圖如圖3-7所示。

HM6116芯片的存儲容量為2K*8位，片內有16384（即16K）個存儲單元．排列成128*128的矩陣，構成2K個字，字長8位，可構成2KB（B——字節）的內存。該芯片有11條地址線，分成7條行地址線A4～AO，4條列地址線A0～A3，一個11位地址碼選中一個8位存儲字，需有8條數據線I/O1～I/O8與同一地址的8位存儲單元相連，由這8條數據線進行數據的讀出與寫入。

從圖3-7可見，6116的24個引腳中除11條地址線、8條數據線、l條電源線Vcc和1條接地線GND外，還有3條控制線——片選信號CE、寫允許信號WE和輸出允許信號OE。這3個控制信號的組合控制6116芯片的工作方式，如表3-1所示

2.DRAM芯片2164

DRAM2164是64K*1位的芯片．其基本特征是：

（1）存取時間為150ns/200ns（分別以2164A-15，2164A-20為標志）；

（2）低功耗．工作時最大為275mw．維持時最大為27.5mw；

（3）每2ms需刷新一遍，每次刷新512個存儲單元，2ms內需有128個刷新周期。

Intel 2164A的引腳排列見圖3-8。

Intel 2164A的內部功能框圖如圖3-9所示。

由圖3-9可見，2164A的片內有64K（65536）個內存單元，有64K個存儲地址，每個存儲單元存儲一位數據，片內要尋址64K個單元，需要16條地址線，為了減少封裝引腳，地址線分為兩部分——行地址和列地址，芯片的地址引腳只有8條，片內有地址鎖存器，可利用外接多路開關，由行地址選通信號RAS將先送入的8位行地址送到片內行地址鎖存器，然后由列地址選通信號CAS將后送入的8位列地址送到片內列地址鎖存器。16位地址信號選中64個存儲單元中的一個單元。

2164A芯片中的64K存儲體由4個128 * 128的存儲矩陣組成，每個128 * 128的存儲矩陣，由7條行地址和7條列地址進行選擇。7位行地址經過譯碼產生128條選擇線，分別選擇128行中的一行；7位列地址經過譯碼產生128條選擇線，分別選擇128列中的一列。7位行地址RA0～RA6（即地址總線的AO～A6）和7位列地址CA0～CA6（即地址總線的A8～A14）可同時選中4個存儲矩陣中各一個存儲單元，然后由RA7與CA7（即地址總線中的A7和A15）經1：4 I/O門電路選中1個單元進行讀寫。而刷新時，只送入7位行地址同時選中4個存儲矩陣的同一行，即對4*128=512個存儲單元進行刷新。

Intel 2164A的數據線是輸入和輸出分開的，由WE信號控制讀寫。當WE=高電平時，為讀出，所選中單元的內容經過輸出三態緩沖器，從Dout引腳讀出；當WE=低電平時，為寫入，Din引腳上的內容經過輸入三態緩沖器，對選中單元進行寫入。

Intel 2164A芯片無專門的片選信號，一般行選通信號和列地址選通信號也起到了片選的作用。與2164A有相同引腳的芯片有MN4164等。

3.2.3 ROM芯片的結構，工作原理及典型產品

1．ROM芯片的組成和基本存儲單元

只讀存儲器（ROM）的組成框圖如圖3-10所示，由地址譯碼器、存儲矩陣、控制邏輯和輸出電路等4部分組成。

不可改寫的ROM存儲單元見圖3-11，一個存儲單元由3個MOS管組成，其中T0是負載管、T1是列選開關管、T2是存儲信息的MOS管，其柵極的接通表示“0”狀態、斷開表示“1”狀態。T2管柵極的通斷是由芯片生產廠在制造過程中寫入程序是根據代碼的“0”和“1”予以熔斷或不予熔斷，MOS管T2柵極一旦熔斷后就不能再予以接通，這是不可改寫的ROM結構。

2．EPROM芯片Intel 2732A

Intel 2732A是一種4K * 8位的EPROM，其存取時間為250ns和200ns，在同8086-2（8MHz）CPU接口時，無需插入等待周期即可正常工作。Intel2732A的引腳排列和功能框圖如圖3-12所示。

（1）引腳功能。2732A的存儲容量為4K * 8位，有12條地址線A11～A0，8條數據線O7～O0。2條控制線中CE為芯片允許線，用來選擇芯片；OE為輸出允許線，用來把輸出數據送上數據線，只有當這兩條控制線同時有效時，才能從輸出端得到讀出的數據。

（2）工作方式。 2732A有6種工作方式：

①讀方式。2732A有兩條控制信號——CE和OE，在地址信號穩定后，只有在CE和OE同時為低電平時，2732A處于讀方式。

②待用方式。當CE信號為TTL的高電平時，2732A處于待用狀態（又稱為靜止等待方式），這時輸出端呈現高阻抗，且不受OE的影響，在待用方式下，工作電流從125mA降到35mA。

③編程方式。當OE／Vpp引腳加上21V電壓時，2732A為編程方式，為防止瞬時的高電壓，應在OE/Vpp端與地址間接入一個0.1μF的電容器。欲寫入的數據以8位并行方式加到數據輸出引腳上，地址和數據電平與TTL相同。

當地址和數據穩定后，一個50ms的、低電平有效的TTL的編程脈沖必須加到CE端上，每一個這樣的脈沖控制向一個地址中寫入一個8位數據。于是編程可在任何時刻，以單地址、順序多地址或隨機地址的方式、在任意的位置上進行，編程脈沖最寬可以到55ms。注意，用直流信號不能替代編程脈沖對2732A進行編程。

由于編程操作簡單，對多個并聯的2732A用同樣的數據進行編程是很方便的，可把各個2732A的相同引腳連接起來，用低電平的TTL脈沖加到并聯的CE上即可。

編程之后應檢查編程的正確性，當OE/Vpp和CE都為低電平時，可對編程進行檢查。

④編程禁止方式。當OE／Vpp加上21V電壓，CE加上高電平時，處于不能進行編程方式，輸出為高阻態。⑤Intel標識符方式。當地引腳加上高電平，CE、OE為低電平時，處于Intel標識符方式、可從數據線上讀出制造廠和器件類型的編碼。

各種工作方式示于表3-2中。

3．EPROM 芯片使用時要注意的問題

為防止EPROM的永久性損壞，必須注意：

（1）Vpp端加有+25V或+21V電壓時．不能插或拔EPROM芯片，只有在關掉+25V或+21V電壓時才能插或拔。

（2）加電時．必須先加Vcc（+5V）后，再加Vpp（+25V或+21V）：關掉時，則必須先關 Vpp，再關Vcc。

（3）當CE為低電平時、Vpp不能在低電平和+25V（或+21V）之間轉換。

內存條是一個以小型板卡形式出現的存儲器產品。它的特點是安裝容易，便于用戶進行更換．也便于增加或擴充內存容量。內存條的容量有多種不同的選擇，如16MB、32MB。64MB等，用戶可以根據容量要求進行選擇。在選擇內存條的時候，還要注意存儲器芯片的類型、芯片的工作速度以及引腳線的類型。

以前PC機中使用的內存條是單邊連線的存儲模塊，簡稱SIMM（Single-Inline Memory Module）。例如在386中使用的內存條。這種內存條尺寸比較小，是一塊小型印刷板，上面有存儲器芯片。小印刷板的一邊有30條引腳。便于插入主板的插座上。這種內存條的一個缺點是只有8位數據線，在32位的PC機中需要用4條內存條或者8條內存條才能構成32位的內存。為了提高內存條使用的靈活性，在486的PC機中出現了一種新的內存條標準。它的長度更長，采用72條引腳。這樣，內存條中就可以安排32位數據的引腳。這72條引腳安排在內存條的一面，盡管在內存條另一面看上去也有引腳，但兩面的引腳是一樣的。采用這種內存條后，在32位的PC機中就只需一條內存條就可以使PC機工作了。用戶還可以根據需要增加內存條的數量，486PC機的主板中一般設置4個內存條的插座。這種內存條的標準在許多奔騰級PC機中也廣泛采用。但是奔騰處理機的數據總線是64位的，所以需要采用兩條這種SIMM內存才能使機器工作，而且這兩條內存條必須是相同容量的。

為了適應奔騰系列PC機的需要，人們設計了一種64位的內存條。這種內存條采用168條引腳，由于引腳數量眾多，為了不使內存條太長，所以采用雙面連線的方法。這樣就形成了雙邊連線存儲模塊，簡稱DIMM（Dual-Inline Memory Module），見圖3-13。在帶有奇偶校驗時DIMM內存條的數據線為72位。在64位總線的PC機中，只用一條這種內存條就可以使PC機工作。而且不同容量的內存條可以混合使用。所以，它比SIMM更具有靈活性。DIMM內存條與SIMM內存條的另一個區別是它支持3.3伏電源，因為奔騰系列的CPU廣泛采用3.3伏的工作電壓，而SIMM內存條的工作電壓為5伏。

此外，內存條有2片式和3片式的，也有8片式和9片式的（圖3-14）。一般而言，9片式的和3片式的內存條是帶有奇偶校驗的，而8片式的和2片式的內存條是否帶奇偶校驗要看使用的存儲器芯片本身是否帶校驗位。不過要注意的是，在某些看來是帶校驗的偽劣內存條中，增加的一個芯片有可能是假芯片或者壞芯片，這要通過專門的設備檢測才能確定。