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只读存储器固定ROM的结构和工作原理
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只读存储器固定ROM的结构和工作原理
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随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、以及高速缓存（CACHE）各是什么？
随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、以及高速缓存（CACHE）各是什么？
1.只读存储器（ROM） ROM表示只读存储器（Read Only Memory），在制造ROM的时候，信息（数据或程序）就被存入并永久保存。这些信息只能读出，一般不能写入，即使机器掉电，这些数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOS ROM。其物理外形一般是双列直插式（DIP）的集成块。 2.随机存储器（RAM） 随机存储器（Random Access Memory）表示既可以从中读取数据，也可以写入数据。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。我们通常购买或升级的内存条就是用作电脑的内存，内存条（SIMM）就是将RAM集成块集中在一起的一小块电路板，它插在计算机中的内存插槽上，以减少RAM集成块占用的空间。目前市场上常见的内存条有4M／条、8M／条、16M／条等。 3.高速缓冲存储器（Cache） Cache也是我们经常遇到的概念，它位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在Cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据。
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摘要: 　　1、 掩模只读存储器(ROM)　　掩膜ROM中存放的信息是由生产厂家采用掩膜工艺专门为用户制作的，这种ROM出厂时其内部存储的信息就已经“固化”在里边了，所以也称固定ROM。　　根据逻辑电路的特点，ROM属于组合逻 ...
　　1、 掩模只读存储器(ROM)　　掩膜ROM中存放的信息是由生产厂家采用掩膜工艺专门为用户制作的，这种ROM出厂时其内部存储的信息就已经“固化”在里边了，所以也称固定ROM。　　根据逻辑电路的特点，ROM属于组合逻辑电路，即给一组输入（地址），存储器相应地给出一种输出（存储的字）。因此要实现这种功能，可以采用一些简单的逻辑门。　　2、 可编程只读存储器(PROM)　　PROM的总体结构与掩膜ROM一样，只是在出厂时所有存储单元都存入1或0。在编程前，若存储矩阵中的全部存储单元的熔丝都是连通的，即每个单元存储的都是1。用户可根据需要，借助一定的编程工具，将某些存储单元上的熔丝用大电流烧断，该单元存储的内容就变为0，此过程称为编程。熔丝烧断后不能再接上，故PROM只能进行一次编程。
　　3、 可擦除的可编程只读存储器(EPROM)　　EPROM与PROM的总体结构形式没有多大区别。只是采用了不同的存储单元。EPROM存储的数据可以用紫外线、电信号擦除重写。用紫外线照射进行擦除的UVEPROM
、用电信号擦除的E2PROM，新一代的电信号可擦除的快闪存储器(Flash
Memory)。　　EPROM是另外一种广泛使用的存储器。EPROM可以根据用户要求写入信息，从而长期使用。当不需要原有信息时，也可以擦除后重写。若要擦去所写入的内容，可用EPROM擦除器产生的强紫外线，对EPROM照射20分钟左右，使全部存储单元恢复“1”，以便用户重新编写。　　二、E2PROM　　E2PROM是近年来被广泛重视的一种只读存储器，它称为电擦除可编程只读存储器，又可写为EEPROM。其主要特点是能在应用系统中进行在线改写，并能在断电的情况下保存数据而不需保护。特别是最近的+5V电擦除E2PROM，通常不需单独的擦除操作，可在写入过程中自动擦除，使用非常方便。
　　EPROM可擦写存储器的缺点是要擦除已存入的信息必须用紫外光照射一定的时间，因此不能用于快速改变储存信息的场合，用隧道型储存单元制成的存储器克服了这一缺点，它称为电可改写只读存储器E2PROM，即电擦除、电编程的只读存储器。　　E2PROM总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同。　　存储原理：Gf存电荷前,正常控制栅极电压3V下,T1导通,
存0；Gf存电荷后,正常控制栅极电压3V下,T1截止, 存1。　　EEPROM的编程过程：先擦除，再编程！　　(1)擦除就是给浮栅充电
，相当于写“1”　　(2)写入就是将需要写“0”的单元的栅极放电　　写1 (擦除/充电):
Wi和Gc加20V、10ms的正脉冲，Bj接0，通过隧道区从漏极进入浮置栅极Gf 。　　写0(写入/放电):Gc接0，Wi和Bj加20V
10ms的正脉冲, 电子通过隧道区从浮置栅极Gf向漏极释放。　　三、闪速型存储器（Flash
Memory）　　闪速存储单元又称为快擦快写存储单元,去掉了隧道型存储单元的选择管，结构简单，集成度高，成本低，更有效，使用闪速存储单元制成的PLD器件密度更高。它不像E2PROM那样一次只能擦除一个字，而是可以用一个信号，在几毫秒内擦除一大区段，所以叫Flash
Memory，用来形容擦除速度快。　　Flash工作原理类似于叠栅型存储单元，但有两点不同之处：　　1.
闪速存储单元源极的区域S大于漏极的区域D，两区域不是对称的，使浮栅上的电子进行分级双扩散，电子扩散的速度远远大于叠栅型存储单元；　　2.
叠栅存储单元的浮栅到P型衬底间的氧化物层约30-40nm，而闪速存储单元的氧化物层更薄。　　信息写入与EPROM相同。　　0
状态：利用雪崩注入的方法使浮栅充电，相当于存储0；　　1
状态：浮栅未注入电子，相当于存储1。　　读出1：反之，若浮栅上有注入电子，叠栅MOS管截止，位线输出高电平。　　读出0:令Wi=1，Vss=0，若浮栅上没有注入电子，则叠栅MOS管导通，位线输出低电平；注入电子，则T1导通，在位线上可读出0。
　　信息擦除：　　快闪只读存储器的擦除方法与E2PROM类似，是利用隧道效应来完成的。在擦除状态下，控制栅G处于0电平，源极加入高压脉冲（12V），在浮栅与源区间很小的重叠区域产生隧道效应，使浮栅上的电荷经隧道释放。
　　和E2PROM相比， Flash memory需要电压明显减小，这源于更薄的SiO2绝缘层。 Flash memory具有在系统可编程(ISP,
In-System Programmability)的能力。在许多场合， Flash
memory也被直接称为E2PROM.　　U盘往往内部包括了微处理器和Flash
memory，之所以可以在比较低的单电源条件下工作，因为芯片内部往往有电荷泵（charge pump
）用于提升电压，以满足在擦除和写入时对高电压的要求。　　虽然，ROM可读也可写，但写入速度慢，另外写入或擦除操作是有损操作，SiO2绝缘层很薄，随着写操作次数增加，也在不断损耗，一旦绝缘层彻底击穿，将不能再编程。所以可写ROM的编程次数都是有限的，典型次数为100万次。
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