MOS存儲器的種類-解析MOS被用于存儲器電路形式有哪些

集成電路存儲器隨著制造工藝的發展，制造出大容量、高速度、低價格的集成電路存儲器。高速的雙極型便箋式存儲器也已研制成功。MOS存儲器發揮其大容量的特點，被廣泛地用于電子計算機的主存領域。MOS存儲器的種類。

本節將說明MOS被用于何種存儲器，具有何種電路形式？

下一節敘述實際構成存儲器的方法。

（1）MOS存儲單元

用只有P溝道（或N溝道）的單一溝道MOS構成的存儲單元的例子，如圖3.72所示。Q1~Q4構成觸發器，Q5、Q6用用于線選通，在寫入“1”時，向位線D輸進正脈沖。向地址線上輸進負脈沖，可使Q5導通，Q2截止。另外藉助負載電阻Q4，使Q1的柵接近于地電位，從而使Q1導通。反之，寫入“0”時Q1截止，Q2導通。因為是用負載電阻Q3、Q4以及驅動管Q1、Q2構成觸發器，所以寫入后的觸發器的狀態一直保持到下一個寫入動作到來時為止。讀出動作是這樣實現的：只在地址線上加負脈沖，如觸發器處于“1”的存儲狀態，則Q5導通，有電流流過位線D；如處于“0”的存儲狀態，Q5截止，沒有電流流過。因為該觸發器是用很少的元件數——六個晶體管——構成的，所以是一種能提高集成度的常用存儲單元。

只用P溝道MOS晶體管構成存儲器時從制造工藝方面來看有很大優點，但不能高速工作。低功耗且能高速工作的方法，有互補使用P溝道和N溝道MOS晶體管的互補MOS方法。

用互補MOS構成存儲器的例子，如圖3.73所示。觸發器由Q1、Q3組成的第一倒相器和Q2、Q4組成的第二倒相器構成。Q7、Q8是開關，控制第二倒相器和第一倒相器之間反饋線的導通與截止。Q5、Q6是為把寫入時加到位線D上的數據轉加到第一倒相器上所設置的開關。MOS存儲器電路。這種單元在平時，各端點分別保持在O、O、+VDD、O的電位。

首先看一看寫入的情形，如使W電位變到+VDD，則為O，Q7、Q8同時截止。與W同時，如使位線D的電位為+VDD，則Q6導通，第一倒相器中的Q1導通，Q3截止。因而在第2倒相器中的Q2截止，Q4導通。當使W的電位還原到0時，則Q7導通，形成反饋，將對應于位線D數據的狀態存儲下來。以后位線D還原到原電位。改變W的電位同時D保持為0，則Q5導通，第一和第二倒相器變為與前相反的狀態。MOS存儲器電路。此時，由于Q8處于導通狀態，形成了觸發器的反饋通路。另外根據觸發器所處的不同狀態，Q10或導通或截止。讀出時使R的電位由0變到+VDD。如Q10導通，通過Q9、Q10到D的電流就發生變化。Q10截止時則無變化。

除這種電路外，還有幾種電路。也有圖3.74所示的推挽電路。W是字寫入線，R是讀出線，是兩根位線。通常狀態下，分別為+VDD和0。由Q1、Q2、Q3、Q4構成觸發器，Q5、Q6、Q7、Q8構成傳輸門。W的補信號是通過Q9、Q10產生的。寫入時若設W=0，=+VDD，同時取D的電位為+VDD，這時因觸發器一側的電位為+VDD，另一側為0，所以A點電位變為D電位，所點電位變為電位，圖3.75、圖3.76給出用互補型MOS構成的其它存儲單元的例子。

（2）相聯存儲單元

相聯存儲器（Associative Memory），一名內容定址存儲器（Content Addressable Memory）。相聯存儲器不是憑藉存儲地址而是憑藉存儲內容讀出的一種存儲器。也就是說，它是一種將等于外部所加信息的存儲內容的字尋找出來的存儲器。所以，這類相聯功能，要求存儲單元除具有存儲功能外，必須具備比較功能。

用MOS構成的相聯存儲單元如圖3.77所示。觸發器由Q1，Q2、Q3、Q4構成，另附有供寫入和讀出用的Q5、Q6，供詢問時檢測失配信號用的Q7、Q8。我們首先看一看詢問動作（觸發器存儲內容與外部信息作比較的動作）。當觸發器的存儲內容為“1”（Q1導通，Q2截止）時，若要進行“1”詢問，因Q7保持截止，字讀出線不流過電流。但在“1”的存儲內容為“1”時進行“0”詢問，則流過與字讀出線不一致的失配電流。因而根據字讀出線上有無電流出現，可以檢測是否匹配。

其次看一看寫入“1”的情形。如字線和“1”位線上施加有圖3.77所示的電位，則通過導通管Q5，A點電位變為+5V，使Q2截止。同時通過截止管Q6使B點電位變為負值。寫入“0”時，根據“0”位線上所加的脈沖實現同樣的動作。因而盡管Q3、Q4呈高阻特性，利用Q5和Q6可以大大地提高工作速度。讀出時，如只給字線施加圖3.77所示的電位，則與Q1、Q2的導通狀態相對應，可通過Q5或Q6向“1”位線或“0”位線供給電流。這種相聯存儲單元利于提高集成度和降低功耗，可用來構成大容量的相聯存儲器。

（3）只讀存儲器（ROM）

可利用MOS集成電路構成只讀存儲器。只讀存儲器是將存儲內容以二進制狀態裝入硬件內只進行讀出的存儲器。最近多采用只讀存儲器進行計算機的微程序控制。由于這種存儲器結構極有規則，設計、試驗、維護等都很容易，成本也可以降低。圖3.78（a）是一種速度低但功耗小的只讀存儲器，存儲容量為2048位。2048位的存儲陣列用存儲位為8×32的8個存儲矩陣構成。為了選通2048位中的一個，需要有11位的地址信息，靠11位中的5位，選通譯碼器1中的32根輸出線之一；再藉助剩下的6位選通譯碼器2中的64根輸出線之一。結果，憑藉64行中選通的一行和32列中選通的一列從指定的存儲位置讀出信息，此信息通過8輸入端的“或非”門電路輸出。子矩陣的行結構如圖3.78（b）所示。如施加使Q1~Q6全部截止的6位地址信息，即可選通一行，利用剩下的5位地址信息使某一MOS晶體管（Q7~Q38之一）導通，用來驅動列方向32根輸出線之一，則能選通Q7~Q38之一。存儲矩陣內的信息是根據Q7~Q38各管的有無而進行存儲的。譬如，在所選通的存儲單元位置上若沒有MOS晶體管，輸出狀態就取負電位；有MOS晶體管，則取正電位。

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