存儲(chǔ)器和可編程邏輯器.pptVIP

第22章 存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件,22.1 只讀存儲(chǔ)器,22.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,22.3 可編程邏輯器件,本章要求,1.了解ROM, RAM, PROM, EPROM和ROM 的結(jié)構(gòu)和工作原理及功能的區(qū)別；,第22章 存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件,2.了解常用可編程邏輯器件在實(shí)際中的應(yīng)用；,3. 會(huì)用可編程邏輯器件構(gòu)成簡(jiǎn)單的邏輯函數(shù),半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類：,22.1 只讀存儲(chǔ)器,22.1.1 ROM的結(jié)構(gòu)框圖,只讀存儲(chǔ)器（ROM） ，它存儲(chǔ)的信息是固定不變的。工作時(shí)，只能讀出信息，不能隨時(shí)寫入信息。,圖22.1.1 ROM的結(jié)構(gòu)框圖,表示存 儲(chǔ)容量,1.存儲(chǔ)矩陣：由存儲(chǔ)單元構(gòu)成，一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)碼“1”或“0”。存儲(chǔ)器是以字為單位進(jìn)行存儲(chǔ)的。圖22.1.1中有NM個(gè)存儲(chǔ)單元。,2.地址譯碼器：為了存取的方便，給每組存儲(chǔ)單元以確定的標(biāo)號(hào)，這個(gè)標(biāo)號(hào)稱為地址。圖22.1.1中，W0WN-1稱為字單元的地址選擇線，簡(jiǎn)稱字線；地址譯碼器根據(jù)輸入的代碼從W0WN-1條字線中選擇一條字線，確定與地址代碼相對(duì)應(yīng)的一組存儲(chǔ)單元位置。被選中的一組存儲(chǔ)單元中的各位數(shù)碼經(jīng)位線D0DM-1傳送到數(shù)據(jù)輸出端。,22.1.2 ROM的工作原理,圖22.1.2二極管 ROM電路,存“1”,存“0”,(1) 存儲(chǔ)矩陣,22.1.2 ROM的工作原理,1. 二極管構(gòu)成的ROM的工作原理,如：字線W0與位線有四個(gè)交叉點(diǎn), 其中與位線D0和D2交叉處接有二極管。當(dāng)選中W0(為高電平)字線時(shí)，兩個(gè)二極管導(dǎo)通，使位線D0和D2為“1”, 這相當(dāng)于接有二極管的交叉點(diǎn)存“1”。,22.1.2 ROM的工作原理,交叉點(diǎn)處沒有接二極管處，相當(dāng)于存“0”；位線D1和D3為“0”, 這相當(dāng)于沒接有二極管的交叉點(diǎn)存“0”。,ROM的特點(diǎn)：存儲(chǔ)單元存“0”還是存“1”是在設(shè)計(jì)和制造時(shí)已確定，不能改變；而且存入信息后，即使斷開電源，所存信息也不會(huì)消失，所以ROM也稱固定存儲(chǔ)器。,(2) 地址譯碼器,圖中是一個(gè)二極管譯碼器，兩位地址代碼A1A0可指定四個(gè)不同的地址。,22.1.2 ROM的工作原理,四個(gè)地址的邏輯式分別為：,地址譯碼器特點(diǎn)：,(1) N取一譯碼：即N條字線中，每次只能選中一條字線。圖示電路為四選一譯碼。,(2)最小項(xiàng)譯碼：n個(gè)地址輸入變量A0An最小項(xiàng)的數(shù)目為N=2n。圖示電路最小項(xiàng)為四個(gè)。,地址譯碼器是一個(gè)“與”邏輯陣列,22.1.2 ROM的工作原理,22.1.3 ROM的陣列圖,存儲(chǔ)矩陣是一個(gè)“或”邏輯陣列,圖22.1.3 簡(jiǎn)化的 ROM存儲(chǔ)矩陣陣列圖,有二極管,無二極管,2. 雙極型晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的存儲(chǔ)矩陣,圖22.1.4 雙極型存儲(chǔ)矩陣,存“1”,存“0”,2. 雙極型晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的存儲(chǔ)矩陣,選中,1 1 0 1,導(dǎo)通,圖22.1.5 MOS型存儲(chǔ)矩陣,選中,0 0 1 0,1 1 0 1,導(dǎo)通,1. ROM構(gòu)成的全加器,22.1.4 ROM的應(yīng)用舉例,在數(shù)字系統(tǒng)中ROM的應(yīng)用十分廣泛，如組合邏輯、波形變換、字符產(chǎn)生以及計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)等。,22.1.4 ROM的應(yīng)用舉例,表22.1.2全加器邏輯狀態(tài)及三變量最小項(xiàng)編碼,根據(jù)表22.1.2可得：,WO,m0,W1,m1,W2,m2,W3,m3,W4,m4,W5,m5,W6,m6,W7,m7,S,C,A,B,C,最,小,項(xiàng),譯,碼,器,選中,如：,2. ROM構(gòu)成的序列脈沖發(fā)生器,22.1.4 ROM的應(yīng)用舉例,采用計(jì)數(shù)器和ROM來實(shí)現(xiàn)。,例：要產(chǎn)生11000100這一八位序列脈沖。,在脈沖C的作用下，W0 W7依次被選中，從D依次輸出01100010,工作波形,3. ROM構(gòu)成的字符發(fā)生器,22.1.4 ROM的應(yīng)用舉例,字符發(fā)生器常用于顯示終端、打印機(jī)及其其它一些數(shù)字裝置。將各種字母、數(shù)字等字符事先存儲(chǔ)在ROM的存儲(chǔ)矩陣中，再以適當(dāng)?shù)姆绞浇o出地址碼，某個(gè)字符就能讀出來，并驅(qū)動(dòng)顯示器顯示。,下面用ROM構(gòu)成的字符發(fā)生器顯示字母R來說明其工作原理。,圖22.1.8 字符顯示原理圖,(b),由圖可看出該字符顯示器由7行5 列構(gòu)成存儲(chǔ)矩陣，將字母R的形狀分割成若干部分并在相應(yīng)的單元存入信息“1”。當(dāng)?shù)刂份斎胗?000110周期地循環(huán)變化時(shí), 即可逐行掃描各字線, 把字線W0 W7所存儲(chǔ)的字母“R”的字形信息從位線D0 D4讀出。使顯示設(shè)備一行行的顯示出圖22.1.8(b)的字形。,22.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM） ，它能隨時(shí)從任何一個(gè)指定地址的存儲(chǔ)單元中取出（讀出）信息，也可隨時(shí)將信息存入（寫入）任何一個(gè)指定的地址單元中。因此也稱為讀/寫存儲(chǔ)器。,22.2.1 RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理,圖22.2.1 RAM的結(jié)構(gòu)框圖,1. 存儲(chǔ)矩陣：由存儲(chǔ)單元構(gòu)成，一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)碼“1”或“0”。與ROM不同的是RAM存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)不是預(yù)先固定的，而是取決于外部輸入信息，其存儲(chǔ)單元必須由具有記憶功能的電路構(gòu)成。,2. 地址譯碼器：也是N取一譯碼器。,22.2.2 RAM芯片簡(jiǎn)介,MOS型RAM,動(dòng)態(tài)RAM：集成度高，功耗小，但必須定期給電容補(bǔ)充電荷，以防存儲(chǔ)信息的丟失。,一般情況下，大容量的存儲(chǔ)器使用動(dòng)態(tài)RAM；小容量的存儲(chǔ)器使用靜態(tài)RAM。2114靜態(tài)RAM的外引線排列圖22.2.2。,圖22.2.2 2114RAM外引線排列圖,22.2.3 RAM的擴(kuò)展,圖22.2.3 2114RAM位數(shù)擴(kuò)展,1. RAM位數(shù)的擴(kuò)展,2. RAM字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展,A11 A0十二根地址線，組成4096字4位的RAM,圖22.2.3 用四片2114RAM字?jǐn)?shù)擴(kuò)展,可編程邏輯器件（PLD）它是由用戶自行定義功能（編程）的一類邏輯器件的總稱。,22.3 可編程邏輯器件,PLD中常用邏輯符號(hào)的含義,在圖(a)中, 多個(gè)輸入端“與”門只用一根輸入線表示，稱乘積線。輸入變量A、B、C的輸入線和乘積線的交點(diǎn)有三種情況：(1)黑點(diǎn)“”表示該點(diǎn)為固定連接點(diǎn)，用戶不能改變。(2)叉點(diǎn)“”表示該點(diǎn)為用戶定義編程點(diǎn)，出廠時(shí)此點(diǎn)是接通的, 用戶可根據(jù)需要斷開或保持接通。(3)既無黑點(diǎn)“”也無叉點(diǎn)“”時(shí)，表示該點(diǎn)是斷開的或編程時(shí)擦除的，其對(duì)應(yīng)的變量B不是“與”門的輸入量。,圖22.3.2 PLD陣列中的邏輯符號(hào),22.3.1 可編程只讀存儲(chǔ)器,1.一次編程性只讀存儲(chǔ)器（PROM）,廠家制造PROM時(shí)，使存儲(chǔ)矩陣（“或”陣列）的所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容全為“1”（或“0”），用戶可根據(jù)自己的需要自行確定存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。,圖22.3.3 由二極管和熔斷絲構(gòu)成的存儲(chǔ)單元,圖22.3.4 PROM的陣列圖,固定“與” 陣列,可編程“或” 陣列,例1: 圖22.3.5是用PROM構(gòu)成的階梯波信號(hào)發(fā)生器，輸出電壓u0的波形由P圖。ROM存儲(chǔ)的內(nèi)容決定。今需生產(chǎn)圖22.3.6所示階梯波信號(hào)，試列出PROM的編碼表并畫出PROM的編程陣列。說明：圖中電子開關(guān)由PROM位線電平控制，當(dāng)D=1時(shí)，開關(guān)接基準(zhǔn)電壓-UR;當(dāng)D=0時(shí)，開關(guān)接地。,(2)由電壓u0的關(guān)系式及其波形列出PROM的編程表,(3)由 PROM編程表畫出PROM的編程陣列圖,例2: 試用PROM產(chǎn)生一組邏輯函數(shù)。,(3)由Y0 Y2最小項(xiàng)畫出PROM的編程陣列圖,圖22.3.8 用PROM 產(chǎn)生一組邏輯函數(shù),固定“與” 陣列,可編程“或” 陣列,2. 可改寫型只讀存儲(chǔ)器(EPROM）,3. 電可改型只讀存儲(chǔ)器(EEPROM）,盡管EPROM能實(shí)現(xiàn)擦除重寫的目的，但由于紫外線照射時(shí)間和照度均有一定要求，擦除的速度也比較慢，為此，又產(chǎn)生了EEPROM。,22.3.2 可編程邏輯陣列（PLA）,PLA與PROM的結(jié)構(gòu)相似，其區(qū)別在于PLA譯碼器部分也可由用戶自己編程。,圖22.3.9 PLA陣列圖,可編程“或” 陣列,可編程“與” 陣列,例3 : 試用PLA產(chǎn)生例2的一組邏輯函數(shù)。,圖22.3.10 用PLA產(chǎn)生一組邏輯函數(shù),可編程“與” 陣列,與PROM陣列的編程相比PLA的編程簡(jiǎn)