杭电数电第八章 存储器与可编程逻辑器件.ppt

第八章 存储器与可编程逻辑器件存储器——用以存储二进制信息的器件半导体存储器的分类：根据使用功能的不同，半导体存储器可分为两大类：（1）随机存取存储器（RAM）也叫做读/写存储器既能方便地读出所存数据，又能随时写入新的数据 RAM的缺点是数据易失，即一旦掉电，所存的数据全部丢失2）只读存储器（ROM）其内容只能读出不能写入 存储的数据不会因断电而消失，即具有非易失性存储器的容量：存储器的容量=字长（n）×字数（m）一． RAM的基本结构由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控 制、片选控制等几部分组成8.2 随机存取存储器（RAM）1. 存储矩阵图中，1024个字排列成32×32的矩阵为了存取方便，给它们编上号32行编号为X0、X1、…、X31，32列编号为Y0、Y1、…、Y31这样每一个存储单元都有了一个固定的编号，称为地址 2．地址译码器——将寄 存器地址所对应的二进 制数译成有效的行选信 号和列选信号，从而选 中该存储单元采用双译码结构行地址译码器：5输入32 输出，输入为A0、A1 、…、A4， 输出为X0 、X1、…、X31；列地址译码器：5输入32 输出，输入为A5、A6 、…、A9，输出为Y0、 Y1、…、Y31，这样共有10条地址线 。

例如，输入地址码A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000001，则行选线X1＝1、列选线Y0＝1，选中第X1行第Y0列的那个存储单元3． RAM的存储单元例. 六管NMOS静态存储单元4. 片选及输入/输出控制电路当选片信号CS＝1时，G5、G4输出为0，三态门G1、G2、G3均处于 高阻 状态，输入/输出（I/O）端与存储器内部完全隔离，存储器禁止读/写 操作， 即不工作；当CS＝0时，芯片被选通：当 ＝1时，G5输出高电平，G3被打开， 于是被选中的单元所存储的数据出现在I/O端，存储器执行读操作；当 ＝0时，G4输出高电平，G1、G2被打开，此时加在I/O端的数据 以互补的形式出现在内部数据线上，存储器执行写操作二. RAM的工作时序（以写入过程为例）读出操作过程如下： （1）欲写入单元的地址加到存储器的地址输入端； （2）加入有效的选片信号CS； （3）将待写入的数据加到数据输入端 （3）在 线上加低电平，进入写工作状态； （4）让选片信号CS无效，I/O端呈高阻态三． RAM的容量扩展 1．位扩展用8片1024（1K）×1位RAM构成的1024×8位RAM系统。

2．字扩展 用8片1K×8位RAM构成的8K×8位RAM• RAM的芯片简介(6116)6116为2K×8位静态CMOSRAM芯片引脚排列图：A0～A10是地址码输入端，D0～D7是数据输出端， 是选片端，是输出使能端， 是写入控制端2）一次性可编程ROM（PROM）出厂时，存储内容全为1（或 全为0），用户可根据自己的需要编程，但只能编程一次8.3 只读存储器(ROM) 一． ROM的分类按照数据写入方式特点不同，ROM可分为以下几种：（1）固定ROM厂家把数据写入存储器中，用户无法进行任何修改3）光可擦除可编程ROM（EPROM）采用浮栅技术生产的可编程 存储器其内容可通过紫外线照射而被擦除，可多次编程5）快闪存储器（Flash Memory）也是采用浮栅型MOS管，存储器 中数据的擦除和写入是分开进行的，数据写入方式与EPROM相同， 一般一只芯片可以擦除/写入100次以上4）电可擦除可编程ROM（E2PROM）也是采用浮栅技术生产的可 编程ROM，但是构成其存储单元的是隧道MOS管，是用电擦除，并 且擦除的速度要快的多（一般为毫秒数量级）E2PROM的电擦除过 程就是改写过程，它具有ROM的非易失性，又具备类似RAM的功能 ，可以随时改写（可重复擦写1万次以上）。

二．ROM的结构及工作原理1. ROM的内部结构由地址译码器和存储矩阵组成2. ROM的基本工作原理： 由地址译码器 和或门存储矩阵组成 例：存储容量为 4×4的ROM二极管固定ROM举 例（1）电路组成：由二极管与门和 或门构成 与门阵列组成 译码器，或门 阵列构成存储 阵列2）输出信号表达式与门阵列输出表达式 ：（3）ROM存储内容的真值表或门阵列输出表达式：1.作函数运算表电路【例7.2—1】试用ROM构成能实现函数y=x2的运算表电路，x的取值范围为0～15的正整数三． ROM的应用【解】（1）分析要求、设定变量自变量x的取值范围为0～15的正整数，对应的4位二进制正整数，用B=B3B2B1B0表示根据y=x2的运算关系，可求出y的最大值是152＝225，可以用8位二进制数Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示2）列真值表—函数运算表Y7=m12+m13+m14+m15（3）写标准与或表达式Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15Y3=m3+m5+m11+m13Y1=0Y2=m2+m6+m10+m14(4)画ROM存储矩阵结点连接图为做图方便，我们将ROM矩阵中的二极管用节点表示。

Y0= m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15【解】（1）写出各函数的标准与或表达式： 按A、B、C、D顺序排列变量，将Y1、Y2、Y4扩展成为四变量逻辑函 数2.实现任意组合逻辑函数【例7.2—2】试用ROM实现下列函数 ：（2）选用16×4位ROM，画存储矩阵连线 图：四．EPROM举例——2764五.ROM容量的扩展（1）字长的扩展（位扩展）现有型号的EPROM，输出多为8位 下图是将两片2764扩展成8k×16位EPROM的连线图用8片2764扩展成64k×8位的EPROM：（2）字数扩展（地址码扩展）小结2．RAM是一种时序逻辑电路，具有记忆功能其存储的数据随电源断电 而消失，因此是一种易失性的读写存储器它包含有SRAM和DRAM两种 类型，前者用触发器记忆数据，后者靠MOS管栅极电容存储数据因 此，在不停电的情况下，SRAM的数据可以长久保持，而DRAM则必需定 期刷新1．半导体存储器是现代数字系统特别是计算机系统中的重要组成部件 ，它可分为RAM和ROM两大类3．ROM是一种非易失性的存储器，它存储的是固定数据，一般只能被读 出根据数据写入方式的不同，ROM又可分成固定ROM和可编程ROM。

后者又可细分为PROM、EPROM、E2PROM和快闪存储器等，特别是E2ROM 和快闪存储器可以进行电擦写，已兼有了RAM的特性 4．从逻辑电路构成的角度看，ROM是由与门阵列（地址译码器）和或门 阵列（存储矩阵）构成的组合逻辑电路ROM的输出是输入最小项的 组合因此采用ROM构成各种逻辑函数不需化简，这给逻辑设计带来 很大方便随着大规模集成电路成本的不断下降，利用ROM构成各种 组合、时序电路，愈来愈具有吸引力。