存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件課件

1、第六章存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器：專用于存放大量二進(jìn)制數(shù)碼的器件按材料分類 1) 磁介質(zhì)類軟磁盤、硬盤、磁帶、 2) 光介質(zhì)類CD、DVD、MO、 3) 半導(dǎo)體介質(zhì)類SDRAM、EEPROM、FLASH ROM、按功能分類隨機(jī)存儲(chǔ)(讀寫)存儲(chǔ)器 RAM只讀存儲(chǔ)器 ROM RAM: SDRAM, 磁盤， ROM: CD, DVD, FLASH ROM, EEPROM存儲(chǔ)器一般概念存儲(chǔ)器分類： RAM (Random Access Memory) 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器ROM (Read Only Memory) 只讀存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器：在運(yùn)行狀態(tài)可以隨時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮鱎AM信息易失： 芯片

2、必須供電才能保持存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)SRAMDRAM只讀存儲(chǔ)器：通過(guò)特定方法寫入數(shù)據(jù)，正常工作時(shí)只能讀出ROM信息非易失：信息一旦寫入，即使斷電也不會(huì)丟失ROM (工廠掩膜)PROM(一次編程)存儲(chǔ)器概述PROM(多次編程)雙極型MOS型存儲(chǔ)器：專用于存放大量二進(jìn)制數(shù)碼的器件存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)：容量：存儲(chǔ)單元總數(shù)（bit）存取時(shí)間：表明存儲(chǔ)器工作速度其它：材料、功耗、封裝形式等等存儲(chǔ)器概述1Kbit=1024bit=210bit128Mbit=134217728bit=227bit字長(zhǎng)：一個(gè)芯片可以同時(shí)存取的比特?cái)?shù)1位、4位、8位、16位、32位等等標(biāo)稱：字?jǐn)?shù)位數(shù) 如4K8位=2128=215單元（b

3、it）讀操作和寫操作時(shí)序圖：存儲(chǔ)器的工作時(shí)序關(guān)系隨機(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。優(yōu)點(diǎn)：讀/寫方便缺點(diǎn)：信息容易丟失，一旦斷電，所存儲(chǔ)器的信息會(huì)隨之消失，不利于數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存。存儲(chǔ)矩陣(2n字m位)片選與讀寫控制電路CSR/W地址輸入控制輸入三組輸入信號(hào)： 地址輸入、控制輸入和數(shù)據(jù)輸入一組輸出信號(hào)：數(shù)據(jù)輸出大容量RAM數(shù)據(jù)輸入輸出合為雙向端口A0Ai地址譯碼器.W0.m數(shù)據(jù)輸入/輸出I/Om主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)體及讀出電路等三部分組成。 存儲(chǔ)矩陣 地址

4、譯碼器數(shù)據(jù)輸入/輸出地址輸入控制信號(hào)輸入( CS 、R/W)地址譯碼器：對(duì)外部輸入的地址碼進(jìn)行譯碼，唯一地選擇存儲(chǔ)矩陣中的一個(gè)存儲(chǔ)單元輸入/輸出控制電路：對(duì)選中的存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)的操作存儲(chǔ)矩陣：存儲(chǔ)器中各個(gè)存儲(chǔ)單元的有序排列RAM的結(jié)構(gòu)框圖片選與讀寫控制電路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。3. 讀/寫控制電路：當(dāng)R/W=1時(shí)，執(zhí)行讀操作，R/W=0時(shí)，執(zhí)行寫操作。4. 片選控制：當(dāng)CS=0

5、時(shí)，選中該片RAM工作， CS=1時(shí)該片RAM不工作。靜態(tài)MOS存儲(chǔ)單元(SRAM) MOS六管存儲(chǔ)單元 T1T4構(gòu)成基本RS觸發(fā)器 T1T2構(gòu)成MOS反相器 T3T4構(gòu)成MOS反相器兩個(gè)反相器輸入與輸出交叉連接，構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，儲(chǔ)存數(shù)據(jù) 。T5、T6本單元控制門 Xj=1，行地址選擇線Xi有效(選中) T5、T6開(kāi)通，觸發(fā)器的兩個(gè)互補(bǔ)輸出端與位線接通。 Xj=0，行地址選擇線Xi無(wú)效 T5、T6關(guān)斷，觸發(fā)器的兩個(gè)互補(bǔ)輸出端與位線隔離。存儲(chǔ)單元VDDT3T4T2T1T6T5行選擇Xi列選擇Yj數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位DDT8T7B位線B位線T7、T8列存儲(chǔ)單元的公用控制門 Yj=1，T7 、T8均導(dǎo)通

6、，觸發(fā)器的輸出才與數(shù)據(jù)線接通，該單元才能通過(guò)數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)。 讀出是無(wú)破壞性的，即，讀操作不會(huì)使數(shù)據(jù)發(fā)生改變。 寫入會(huì)改變?cè)瓉?lái)存放的數(shù)據(jù)。即，不管原來(lái)存放的數(shù)據(jù)是什么，寫操作后一定是新寫入的數(shù)據(jù)。 讀取數(shù)據(jù)：VDDT3T4T2T1T6T5行選擇Xi列選擇Yj數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位DDT8T7B位線B位線先將待寫入的數(shù)據(jù)送到 D、 端上，再使X、Y有效， T5T8開(kāi)通，外來(lái)數(shù)據(jù)強(qiáng)行使觸發(fā)器置位或復(fù)位。 使Xi、Yj有效，T5T8開(kāi)通，觸發(fā)器的兩個(gè)互補(bǔ)輸出端分別向 D、 端傳出數(shù)據(jù)；寫入數(shù)據(jù)：11VDDT3T4T2T1T6T5行選擇Xi列選擇Yj數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位DDT8T7B位線B位線片選：寫入數(shù)據(jù)：片選和讀寫

7、控制邏輯的與門被封鎖，輸出0，片選和讀寫控制邏輯的與門輸出由讀寫信號(hào)控制，允許讀寫操作。片選與讀寫控制&I/OA3A2A1100三態(tài)門A1、A2、A3均為高阻，存儲(chǔ)單元與數(shù)據(jù)總線隔離，讀寫操作禁止。0VDDT3T4T2T1T6T5行選擇Xi列選擇Yj數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位DDT8T7B位線B位線&I/OA3A2A1讀操作片選和讀寫控制邏輯的與門輸出由讀寫信號(hào)控制讀寫控制三態(tài)門A2、A3高阻A1打開(kāi)，數(shù)據(jù)輸出到總線寫操作三態(tài)門A1高阻，A2 、A3開(kāi)放，數(shù)據(jù)經(jīng)位線使存儲(chǔ)單元置數(shù)。0101010SRAM的基本結(jié)構(gòu) 8根列地址選擇線32根行地址選擇線1024個(gè)存儲(chǔ)單元，排成3232的矩陣7.1.1 RAM的結(jié)

8、構(gòu)圖中的每個(gè)地址譯碼選通時(shí)有四個(gè)存儲(chǔ)單元同時(shí)輸入輸出；存儲(chǔ)器容量為256字4位1024bit存儲(chǔ)器存儲(chǔ)矩陣結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)單元數(shù)量多，將存儲(chǔ)單元排列成矩陣形式（存儲(chǔ)器陣列）陣列中各單元的選擇稱地址譯碼A0A1A2A3A4A5A6A7CS0CS1CS255地址譯碼器存儲(chǔ)器陣列01255A0A1A2A3CSX0CSX1CSX15行地址譯碼器列地址譯碼器A4A5A6A7CSY0CSY1CSY15011516173232241255單譯碼行列（雙）譯碼地址譯碼方式從RAM的結(jié)構(gòu)再看RAM指標(biāo)的意義：容量：指存儲(chǔ)矩陣的大小，即陣列中所有存儲(chǔ)單元的總數(shù)字?jǐn)?shù)2n ：指地址單元的總數(shù)為2n ，n為RAM外部地址線的

9、根數(shù)字長(zhǎng)：指每個(gè)地址單元中的數(shù)據(jù)位數(shù)；也即是每次尋址后 從存儲(chǔ)器中讀出（或?qū)懭耄┑臄?shù)據(jù)位數(shù)存儲(chǔ)容量字?jǐn)?shù)（2n ）字長(zhǎng)（數(shù)據(jù)位數(shù)）10.1.1 只讀存儲(chǔ)器（ROM）1ROM的結(jié)構(gòu)圖10-1 ROM的結(jié)構(gòu)主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)體及讀出電路等三部分組成。 利用觸發(fā)器保存數(shù)據(jù)寫入時(shí)在D和/D上加上反相信號(hào)，引起觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)即可數(shù)據(jù)讀出非破壞性，一次寫入，可以反復(fù)讀出存儲(chǔ)單元占用管元多，每比特面積大、功耗高動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元利用柵級(jí)電容上的存儲(chǔ)電荷保存數(shù)據(jù)寫入過(guò)程是給電容充電或放電的過(guò)程破壞性讀出存儲(chǔ)單元管元少、面積小、功耗低、利于海量存儲(chǔ)需要刷新時(shí)序控制存儲(chǔ)單元特點(diǎn)比較：靜態(tài)存儲(chǔ)單元?jiǎng)討B(tài)MOS存儲(chǔ)單元(DR

10、AM)CS、T：存儲(chǔ)元件： CS：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CS上。 CS上充滿電荷時(shí)表示存儲(chǔ)1， CS上無(wú)電荷時(shí)表示存儲(chǔ)0。 T：門控管，工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。CB：雜散分布電容，CS、CB的容量都很小。選擇線高電平時(shí)，MOS管T導(dǎo)通，存儲(chǔ)器被選中。 CSCBT 選擇線數(shù)據(jù)線存儲(chǔ)單元DRAM工作原理（1）寫數(shù)據(jù)： 待寫數(shù)據(jù)位加在數(shù)據(jù)線上 CB充放電 選擇線加高電平使T導(dǎo)通 CS充放電 撤消選擇線上的高電平使T截止 CS上的電荷狀態(tài)被保持。（2）讀數(shù)據(jù)： 使數(shù)據(jù)線置于中間電位 CB充放電 使數(shù)據(jù)線處于高阻抗，選擇線加高電平使T導(dǎo)通 CB和CS上的電荷重新分配達(dá)到平衡。若 平衡后的電位高于中間電位，則原來(lái)存入的數(shù)據(jù)為

11、1； 平衡后的電位低于中間電位，則原來(lái)存入的數(shù)據(jù)為0。 注意： 讀取數(shù)據(jù)時(shí)CS上的電荷發(fā)生了改變，原來(lái)存入的數(shù)據(jù)被破壞 應(yīng)立即將讀得的數(shù)據(jù)重新寫入。CSCBT 選擇線數(shù)據(jù)線存儲(chǔ)單元Di1Di0（3）刷新: 刷新：由于漏電，應(yīng)周期性地給Cs補(bǔ)充電荷， 使存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不丟失。 刷新操作：執(zhí)行一次讀操作，但并不使用讀得 的數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)單元為陣列排列時(shí)，以行為單位進(jìn)行刷新， 周期約為幾毫秒 存儲(chǔ)器：由大量的存儲(chǔ)單元按陣列方式排列形成。 例：44 存儲(chǔ)單元方陣構(gòu)成的存儲(chǔ)器，能存放16個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位： A0A3： 地址，對(duì)某一存儲(chǔ)單元進(jìn)行選擇。其中： A1A0：由X選擇譯碼電路譯為4路輸出，用作行選擇； A

12、3A2：由Y選擇譯碼電路譯為4路輸出，用作列選擇。 只有行和列同時(shí)選中的存儲(chǔ)單元才能通過(guò)D、 端進(jìn)行訪問(wèn)。 Y選擇譯碼X選擇譯碼A0A1A2A3DD0,0X0X1X2X3Y3Y2Y1Y0讀寫控制I/OCS/RW0,10,20,31,01,11,21,32,02,12,22,33,03,13,23,3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 當(dāng)用一片ROM/RAM芯片不能滿足存儲(chǔ)容量的需要時(shí)，可以將若干片ROM/RAM組合到一起，接成一個(gè)存儲(chǔ)容量更大的ROM/RAM，稱為存儲(chǔ)器的擴(kuò)展存儲(chǔ)芯片配置的數(shù)量采用多片ROM/RAM經(jīng)擴(kuò)展后組成容量更大的ROM/RAM存儲(chǔ)以滿足系統(tǒng)的需要。芯片數(shù)量的選擇由系統(tǒng)要求的容量（MN）和單片

13、容量（mn）來(lái)決定已知系統(tǒng)要求的內(nèi)存容量為M（字?jǐn)?shù)）N（字長(zhǎng)或位數(shù)），現(xiàn)有單片ROM/RAM的容量為m（字?jǐn)?shù)）n（字長(zhǎng)或位數(shù)）。所需單片ROM/RAM的數(shù)量計(jì)算原則如下。計(jì)算原則：Mm，N n根據(jù)字?jǐn)?shù)計(jì)算所需單片數(shù)：M/m （取整數(shù)）根據(jù)字長(zhǎng)或位數(shù)計(jì)算所需單片數(shù)：N/n （取整數(shù)）總片數(shù)：S=(M/m )(N/n )擴(kuò)展方式若單片ROM/RAM的字?jǐn)?shù)滿足系統(tǒng)內(nèi)存總的字?jǐn)?shù)要求，而每個(gè)字的字長(zhǎng)或位數(shù)不夠用時(shí)，則采用位擴(kuò)展方式位擴(kuò)展后的存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)沒(méi)改變而位數(shù)增加，存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加 1位擴(kuò)展方式 1位擴(kuò)展方式2字?jǐn)U展方式3字位擴(kuò)展方式RAM容量的位(字長(zhǎng))擴(kuò)展D0 D1 D2 D3CSD12 D13

14、 D14 D15A11A0R/WR/WCSA0A114K4位I/O0 I/O1 I/O2 I/O3R/WCSA0A114K4位I/O0 I/O1 I/O2 I/O3 位數(shù)擴(kuò)展利用芯片的并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)用1K1位的RAM擴(kuò)展成1K8位的存儲(chǔ)器。用8片1K1位芯片經(jīng)位擴(kuò)展后組成的1K8位存儲(chǔ)器 2字?jǐn)U展方式若每一片ROM/RAM的數(shù)據(jù)位數(shù)夠，而字?jǐn)?shù)不能滿足系統(tǒng)內(nèi)存總的字?jǐn)?shù)要求，則采用字?jǐn)U展方式,將多片存儲(chǔ)器（RAM或ROM）芯片接成一個(gè)字?jǐn)?shù)更多的存儲(chǔ)器。字?jǐn)U展后的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)位數(shù)或字長(zhǎng)沒(méi)有變，而字?jǐn)?shù)增加，存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展可以利用外加譯碼器控制芯片的片選（ CS ）輸入端來(lái)實(shí)現(xiàn)。 RAM容量的

15、字?jǐn)U展字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展（地址的擴(kuò)展）利用外加譯碼器控制存儲(chǔ)器芯片的片選輸入端(I)(II)(III)(IV)芯片74139有效輸出端A14A13 IY00 0 IIY10 1IIIY21 0IVY31 1低位地址并聯(lián)入各芯片，高位地址經(jīng)譯碼作為各芯片的片選信號(hào)，數(shù)據(jù)端并接用2568位RAM擴(kuò)展成10248位RAM 用4片2568位RAM經(jīng)字?jǐn)U展后組成的1K8位存儲(chǔ)器 圖示是用字?jǐn)U展方式將4片2568位的RAM擴(kuò)展為10248位RAM的系統(tǒng)框圖。圖中，譯碼器的輸入是系統(tǒng)的高位地址A9、A8 ，其輸出是各片RAM的片選信號(hào)。若A9A8=01 ，則RAM（2）片的 /CS=0 ，其余各片RAM的 /CS均

16、為1，故選中第二片。第二片的信息可以讀出，送到位線上。讀出的內(nèi)容則由低位地址 A7A0決定。顯然，4片RAM輪流工作，任何時(shí)候，只有一片RAM處于工作狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)字?jǐn)?shù)擴(kuò)大了4倍，而字長(zhǎng)仍為8位。 3字位擴(kuò)展方式當(dāng)單片ROM/RAM的字?jǐn)?shù)和位數(shù)都不夠時(shí)，就要采用字位擴(kuò)展方式 用1K4位RAM擴(kuò)展成一個(gè)4K8位存儲(chǔ)器 用8片1K4位RAM芯片，經(jīng)字位擴(kuò)展構(gòu)成的存儲(chǔ)器 N字M位ROM結(jié)構(gòu) ROM結(jié)構(gòu)二極管ROM結(jié)構(gòu)圖A1A0D3D2D1D0001100011001101010111101ROM的數(shù)據(jù)表 將ROM輸入地址A1A0視為輸入變量，而將D3、D2、D1、D0視為一組輸出邏輯變量，則D3、D

17、2、D1、 D0就是A1、A0的一組邏輯函數(shù)。 ROM在組合邏輯設(shè)計(jì)中的應(yīng)用ROM的與或陣列圖 (a) 框圖； (b) 符號(hào)矩陣 與陣列A0A1或陣列F0F1F2F3m0m1m2m3m0m1m2m3F0F1F2F3A0A1A0A1A0A1(a)(b) 用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)一般按以下步驟進(jìn)行： (1) 根據(jù)邏輯函數(shù)的輸入、輸出變量數(shù)，確定ROM容量，選擇合適的ROM。 (2) 寫出邏輯函數(shù)的最小項(xiàng)表達(dá)式，畫出ROM陣列圖。 (3) 根據(jù)陣列圖對(duì)ROM進(jìn)行編程。 例 用ROM實(shí)現(xiàn)四位二進(jìn)制碼到格雷碼的轉(zhuǎn)換。 解 (1) 輸入是四位二進(jìn)制碼B3B0，輸出是四位格雷碼，故選用容量為244的ROM。 (

18、2) 列出四位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為格雷碼的真值表，如表 9 - 2 所示。由表可寫出下列最小項(xiàng)表達(dá)式： 四位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為格雷碼的真值表 四位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為四位格雷碼陣列圖 3. 可擦除的可編程ROM(EPROM) SIMOS管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) (1) EPROM的存儲(chǔ)單元采用浮柵雪崩注入MOS管 10.1.1 只讀存儲(chǔ)器（ROM）1ROM的結(jié)構(gòu)圖10-1 ROM的結(jié)構(gòu)主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)體及讀出電路等三部分組成。 地址譯碼器的作用是將輸入的地址譯碼成相應(yīng)的控制信息，利用這個(gè)控制信號(hào)從存儲(chǔ)矩陣中把指定的單元選出，并把其中的數(shù)據(jù)送到讀出電路。 存儲(chǔ)矩陣中字線和位線交叉處能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的電路叫做一個(gè)

19、存儲(chǔ)元。而一個(gè)字線所對(duì)應(yīng)的m個(gè)存儲(chǔ)元的總體叫作一個(gè)存儲(chǔ)單元。ROM中的存儲(chǔ)元不用觸發(fā)器而用一個(gè)半導(dǎo)體二極管或三極管，但更多的是由MOS場(chǎng)效應(yīng)管組成。這種存儲(chǔ)元雖然寫入不方便，但電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于提高集成度。 讀出電路的作用有兩個(gè)：一是提高存儲(chǔ)器的帶負(fù)載能力；二是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出狀態(tài)的三態(tài)控制，以便于系統(tǒng)的總線聯(lián)結(jié)。 通常用位（bit）和字節(jié)（Byte）作為存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單位。 位用來(lái)表示一個(gè)二進(jìn)制信息的0和1，是最小的存儲(chǔ)單位。在微型計(jì)算機(jī)中信息大多是以字節(jié)形式存放的。一個(gè)字節(jié)由8個(gè)信息位組成，字是計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，一次存取、加工和傳遞的一組二進(jìn)制位，它的長(zhǎng)度是字長(zhǎng)。字長(zhǎng)是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重

20、要指標(biāo) 6ROM在組合邏輯設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 用ROM實(shí)現(xiàn)組合邏輯的基本原理可從存儲(chǔ)器和與或邏輯網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)角度來(lái)理解。 用ROM實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)時(shí)，具體的做法就是將邏輯函數(shù)的輸入變量作為ROM的地址輸入，將每組輸出對(duì)應(yīng)的函數(shù)值作為數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中即可，這樣按地址讀出的數(shù)據(jù)便是相應(yīng)的函數(shù)值。從與或邏輯網(wǎng)絡(luò)的角度看，ROM中的地址譯碼器形成了輸入變量的所有最小項(xiàng)，即實(shí)現(xiàn)了邏輯變量的與運(yùn)算。ROM中的存儲(chǔ)矩陣實(shí)現(xiàn)了最小項(xiàng)的或運(yùn)算，即形成了各個(gè)邏輯函數(shù)。 圖10-4 ROM的與或陣列圖（a）框圖；（b）符號(hào)矩陣 如圖10-4所示，其中圖10-4（a）為ROM的框圖，圖10-4（b）為ROM的符號(hào)矩陣圖

21、。在圖10-4（b）中，與陣列中的小圓點(diǎn)表示各邏輯變量之間的與運(yùn)算，或陣列中的小圓點(diǎn)表示個(gè)最小項(xiàng)之間的或運(yùn)算。 由圖10-4可知，用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)時(shí)，需列出它的真值表或最小項(xiàng)表達(dá)式，然后畫出ROM的符號(hào)矩陣圖。工廠根據(jù)用戶提供的符號(hào)矩陣圖，便可生產(chǎn)出所需的ROM。利用ROM不僅可實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)（特別是多輸出函數(shù)），而且可以用作序列信號(hào)發(fā)生器字符發(fā)生器以及存放各種數(shù)學(xué)函數(shù)表（如快速乘法表、指數(shù)表、對(duì)數(shù)表及三角函數(shù)表等）。 用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)一般按以下步驟進(jìn)行：（1）根據(jù)邏輯函數(shù)的輸入、輸出變量數(shù)，確定ROM容量，選擇合適的ROM。（2）寫出邏輯函數(shù)的最小項(xiàng)表達(dá)式，畫出ROM陣列圖。（3）根據(jù)

22、陣列圖對(duì)ROM進(jìn)行編程?！纠?0-1】用ROM實(shí)現(xiàn)四位二進(jìn)制碼到格雷碼的轉(zhuǎn)換。 解：（1）輸入是四位二進(jìn)制碼，輸出是四位格雷碼，故選用容量為的ROM。（2）列出四位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換位格雷碼的真值表，如表10-2 所示。由可寫出下列最小項(xiàng)表達(dá)式為 二進(jìn)制數(shù)（存儲(chǔ)地址）B3B2B1B0格雷碼（存放數(shù)據(jù)）G3G2G1G000000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000表10-2 四位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為四

23、位格雷碼陣列圖 （3）可畫出四位二進(jìn)制碼格雷碼轉(zhuǎn)換器的ROM符號(hào)矩陣，如圖10-5所示。圖10-5 四位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為四位格雷碼陣列圖10.2.1 PLD的電路表示法PLD器件的連接表示法如圖 ：圖10-10 PLD的連接表示法： PLD器件圖中與門的畫法與傳統(tǒng)畫法不同，例如3個(gè)輸入端的與門畫法表示在圖10-11中。 圖10-11 與門畫法 因?yàn)镻LD器件中的與門輸入端很多，一般一個(gè)與門往往要有幾十個(gè)輸入，傳統(tǒng)畫法已不適應(yīng)，而PLD表示法更適合于“陣列圖”。 PLD器件圖一般將可編程的部分畫成“陣列圖”的形式。輸入線在陣列圖中往往畫成列線（豎線），與門的輸入線往往畫成行線（橫線）。圖10-12

24、所示為3端輸入的“與”陣列圖。圖10-12 陣列圖 8.2 只讀存儲(chǔ)器(ROM) 按存儲(chǔ)器功能的不同，ROM分為掩膜ROM（簡(jiǎn)稱Mask ROM或ROM）、可編程ROM（簡(jiǎn)稱PROM）、光可擦除可編程ROM（簡(jiǎn)稱EPROM）、電可擦除可編程ROM（簡(jiǎn)稱EEPROM）和快閃存儲(chǔ)器五種。 8.2.1 掩膜只讀存儲(chǔ)器ROM 掩膜ROM又稱內(nèi)容固定的ROM，其存儲(chǔ)的內(nèi)容是固定不變的，廠方根據(jù)用戶提供的程序設(shè)計(jì)光刻掩膜板，在制作芯片時(shí)一次成型，使用時(shí)無(wú)法再更改。 ROM的電路結(jié)構(gòu)主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)矩陣和輸出緩沖器三部分組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖8.2.1所示。存儲(chǔ)矩陣地 址 譯 碼 器輸 出 緩 沖 器地

25、址輸入數(shù)據(jù)輸出圖8.2.1 ROM的結(jié)構(gòu)框圖0單元1單元2單元2n-1單元 地址譯碼器：地址譯碼器負(fù)責(zé)把輸入的n位二進(jìn)制地址代碼翻譯成2個(gè)相應(yīng)的控制信號(hào)，從而選中存儲(chǔ)矩陣中相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，以便將該單元的m位數(shù)據(jù)傳送給輸出緩沖器。 存儲(chǔ)矩陣：存儲(chǔ)矩陣由2n個(gè)存儲(chǔ)單元組成。每一個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)確定地址。每個(gè)存儲(chǔ)單元由若干基本存儲(chǔ)電路組成（一般為2的整數(shù)倍）?；敬鎯?chǔ)電路可以由二極管、三極管或MOS管構(gòu)成。每個(gè)存儲(chǔ)電路只能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼“0”或“1”。 輸出緩沖器：輸出緩沖器由三態(tài)門組成，其作用一是可以提高存儲(chǔ)器的帶負(fù)載能力，二是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出狀態(tài)的三態(tài)控制，以便與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線連接。 圖8.

26、2.2（a）是一個(gè)存儲(chǔ)容量為44位（4個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元4位）的只讀存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖。地址譯碼器由2線-4線譯碼器構(gòu)成，存儲(chǔ)矩陣都采用了二極管結(jié)構(gòu)。A1A0為輸入的地址碼，可產(chǎn)生W0W3 4組不同的地址，從而選中所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元。W0W3稱為字線。存儲(chǔ)矩陣由二極管或門組成，其輸出數(shù)據(jù)為D3D0。當(dāng)字線W0W3 其中之一被選中時(shí)，在位線b3b0上便輸出一組4位二進(jìn)制代碼D3D0。 輸出緩沖器為三態(tài)輸出電路。當(dāng)EN= 0時(shí)，允許數(shù)據(jù)從b3、b2、b1、b0各條位線上輸出；當(dāng) EN= 1時(shí)，輸出端為高阻狀態(tài)。 分析圖8.2.2不難看出，當(dāng)?shù)刂反aA1A0=00時(shí)，地址譯碼器中與W0相連的二極管同時(shí)截

27、至，字線W0被選中，W0變?yōu)楦唠娢唬溆嘧志€均為低電位（稱W0被選中）。W0與位線b2、b1相連的二極管導(dǎo)通，位線b2、b1也變?yōu)楦唠娢?，此時(shí)，位線上輸出數(shù)據(jù)D3D2D1D0=0110；同理，當(dāng)A1A0=01、10、11時(shí)，輸出數(shù)據(jù)分別為1101、0001、1110?？删幊讨蛔x存儲(chǔ)器PROM PROM （Programmable Read-Only Memory）是一種一次性可編程只讀存儲(chǔ)器，可由用戶自己將編寫的程序?qū)懭氪鎯?chǔ)器，即一次性寫入信息。信息寫入后只能讀出，不能修改。 PROM常采用二極管或三極管做基本存儲(chǔ)電路，熔絲狀態(tài)決定單元內(nèi)容。 二極管、三極管PROM單元，熔絲完好內(nèi)容為1，燒斷

28、為0 MOS管PROM單元，熔絲完好內(nèi)容為0，燒斷為1。 位線字線位線字線Vcc位線字線 PROM在出廠時(shí)，三極管陣列的熔絲均為完好狀態(tài)，相當(dāng)于所有基本存儲(chǔ)電路的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)為“1”。 寫入數(shù)據(jù)的過(guò)程實(shí)際上就是將相應(yīng)的基本存儲(chǔ)電路由“1”變“0”的過(guò)程。位線字線Vcc 當(dāng)用戶寫入數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)編程地址選中相應(yīng)的字線，使之變?yōu)楦唠娖?。若在某位寫?”，寫入邏輯使相應(yīng)的位線呈低電平，三極管導(dǎo)通，較大的電流將熔絲燒斷，即存入“0”。顯然，熔絲一旦燒斷，就無(wú)法復(fù)原，因此這種PROM只能一次性被編程。 讀操作： 選中的字線變?yōu)楦唠娖健Ｈ羧劢z完好，則在位線輸出數(shù)據(jù)“1”；若熔絲已燒斷，則在位線輸出“0”。 PR

29、OM的優(yōu)點(diǎn)：是可實(shí)現(xiàn)由用戶一次性編程， 缺點(diǎn)：是程序?qū)懭牒蟛荒苄薷?，一旦寫錯(cuò)，整個(gè)芯片報(bào)廢。 位線字線Vcc光可擦除、可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM EPROM是一種光可擦除、可編程只讀存儲(chǔ)器，可進(jìn)行多次改寫。使用時(shí)可通過(guò)紫外線照射將EPROM存儲(chǔ)的內(nèi)容擦除，然后用編程器寫入新的信息。在奔騰代以前的計(jì)算機(jī)中用來(lái)存儲(chǔ)BIOS程序的ROM就是采用這種芯片。 V2V1VCCV3FAMOSD S字線位線存儲(chǔ)電路結(jié)構(gòu)圖存儲(chǔ)器外形.EPROM 存儲(chǔ)器光可擦除、可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM 圖8.2.5為EPROM的基本存儲(chǔ)電路。圖中V1相當(dāng)于負(fù)載電阻，V3是浮柵雪崩注入式MOS管（FAMOS管）。這種FAMOS

30、管的柵極被二氧化硅絕緣層包圍，對(duì)外無(wú)引出線而處于懸浮狀態(tài)，故稱為“浮柵”。芯片出廠時(shí)（未編程狀態(tài)），所有浮柵管都處于截止?fàn)顟B(tài)。由于位線可通過(guò)V1接電源，位線處于高電平，故各個(gè)存儲(chǔ)電路相當(dāng)于存“1”。因此寫數(shù)據(jù)的過(guò)程，實(shí)際上就是將相應(yīng)的基本存儲(chǔ)電路由“1”變“0”的過(guò)程。 寫“0”時(shí)，可將FAMOS管V3的漏極D接上高于正常工作電壓（+5V）的+25V電壓，則漏、源極間的導(dǎo)電溝道會(huì)造成雪崩擊穿，使浮柵極積累電荷，F(xiàn)AMOS管導(dǎo)通。由于浮柵極電荷無(wú)放電回路，因而FAMOS管總處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)字線被選中時(shí)，字線變?yōu)楦唠娖剑筕2導(dǎo)通，由于V3也導(dǎo)通，故位線變?yōu)榈碗娖剑丛摯鎯?chǔ)電路存“0”。 擦除數(shù)據(jù)

31、時(shí)，可用專用的紫外線燈照射EPROM的石英窗口，約20分鐘即可將FAMOS管浮柵中的電荷消除，恢復(fù)到產(chǎn)品出廠時(shí)的全“1”狀態(tài)，此后可再次寫入信息。寫好的芯片在正常使用時(shí)，要用黑膠帶將石英窗口貼上，以防紫外線照射誤擦信息。這種EPROM內(nèi)的數(shù)據(jù)可保持10年以上。 EPROM的種類較多，如ATMEL公司的AT27BV010，存儲(chǔ)容量1MB；AT27BV020，存儲(chǔ)容量2MB；AT27BV4096，存儲(chǔ)容量4MB。 EPROM的優(yōu)點(diǎn)是可多次擦除、重新編程使用，缺點(diǎn)是只能整片擦除，不能按單元擦除，且擦除時(shí)需將芯片從線路板上取下，擦除后，再用專用編程器寫入數(shù)據(jù)。8.2.4 電可擦除、可編程只讀存儲(chǔ)器EE

32、PROM EPROM雖然可多次擦除、重新編程使用，但芯片寫入時(shí)，即使只寫錯(cuò)一位，也必須將整個(gè)芯片擦掉重寫。且擦除時(shí)需要專用紫外線燈照射，這在實(shí)際使用中是非常不方便的。而在實(shí)際使用中，往往只需要改寫幾個(gè)字節(jié)的內(nèi)容即可。因此，多數(shù)情況下需要以字節(jié)為單位擦寫。 EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)是近年來(lái)被廣泛采用的一種可用電擦除、可編程的只讀存儲(chǔ)器。其主要特點(diǎn)是能進(jìn)行在線讀寫、擦除、更改，不需要專用擦除設(shè)備，且擦除、讀寫速度比PROM快得多。它既能象RAM那樣隨機(jī)地進(jìn)行讀寫，又能象ROM那樣在斷電的情況下保存數(shù)據(jù)，且

33、容量大、體積小，使用簡(jiǎn)單可靠。 EEPROM的擦除只需要廠商提供的專用刷新程序，就可輕而易舉地改寫內(nèi)容，不必將資料全部刪除才能寫入，而且是以Byte為最小修改單位。EEPROM在寫入數(shù)據(jù)時(shí)，仍要利用一定的編程電壓，它屬于雙電壓芯片。 借助EEPROM芯片的雙電壓特性，可廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)主板的BIOS ROM芯片，可使BIOS具有良好的防毒能力。在升級(jí)時(shí)，把跳線開(kāi)關(guān)撥至“ON”的位置，即給芯片加上相應(yīng)的編程電壓，；平時(shí)使用時(shí)，則把跳線開(kāi)關(guān)撥至“OFF”的位置，可防止CIH類的病毒對(duì)BIOS芯片的非法修改。至今仍有不少主板采用EEPROM作為BIOS芯片。 EEPROM除廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)主板外，還

34、廣泛應(yīng)用于手機(jī)、單片機(jī)、家用電器、汽車電子等眾多領(lǐng)域。如現(xiàn)在的電視機(jī)遙控系統(tǒng)中用來(lái)存放頻道信息的存儲(chǔ)器AT24C04就是采用EEPROM，其存儲(chǔ)容量達(dá)4KB。 EEPROM的種類較多，如ATMEL公司的AT24C04，存儲(chǔ)容量4KB；AT24C08，存儲(chǔ)容量8KB；AT24C1024，存儲(chǔ)容量1024KB。8.2.5 閃速只讀存儲(chǔ)器Flash ROM Flash ROM是在EPROM和EEPROM技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。既有EPROM價(jià)格便宜、集成度高的優(yōu)點(diǎn)，又有EEPROM的電可擦除、可重寫性和非易失性。其擦除、重寫速度快。傳統(tǒng)的EEPROM芯片只能按字節(jié)擦除，而Flash R

35、OM每次可擦除一塊或整個(gè)芯片。塊的大小視生產(chǎn)廠商的不同而有所不同。Flash ROM的讀和寫操作都是在單電壓下進(jìn)行，屬于真正的單電壓芯片。 Flash ROM的工作速度大大快于傳統(tǒng)EPROM芯片。一片1MB的閃速存儲(chǔ)芯片，其擦除、重寫時(shí)間小于5秒，比一般的EPROM要快得多。Flash ROM的存儲(chǔ)容量普遍大于EPROM ，現(xiàn)在已做到1GB。壽命長(zhǎng)，成品Flash ROM芯片可反復(fù)擦除百萬(wàn)次以上。數(shù)據(jù)保存時(shí)間至少20年。讀取速度快，讀取時(shí)間小于90nS?，F(xiàn)在我們常用的優(yōu)盤、MP3以及計(jì)算機(jī)內(nèi)部的BIOS芯片、顯示器的緩存都采用Flash ROM芯片。 Flash ROM的種類較多，如ATMEL

36、公司的AT29BV010A，存儲(chǔ)容量1MB；AT29BV020，存儲(chǔ)容量2MB；AT29BV040A，存儲(chǔ)容量4MB。8.2.6 ROM應(yīng)用舉例 ROM廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、電子儀器、電子測(cè)量設(shè)備和數(shù)控電路，其具體應(yīng)用有專門的教材進(jìn)行論述，這里僅介紹用ROM在數(shù)字邏輯電路中的應(yīng)用。 分析ROM的工作原理可知，ROM中的地址譯碼器可產(chǎn)生地址變量的全部最小項(xiàng)，能夠?qū)崿F(xiàn)地址變量的與運(yùn)算，即字線W與地址變量A0A1存在與邏輯關(guān)系，而ROM中的存儲(chǔ)矩陣可實(shí)現(xiàn)有關(guān)最小項(xiàng)的或運(yùn)算，即輸出數(shù)據(jù)D與地址變量的有關(guān)最小項(xiàng)存在或邏輯關(guān)系。由于任何組合邏輯函數(shù)都可變換為標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式。因此，從理論上說(shuō)，利用ROM可以實(shí)現(xiàn)

37、任何組合邏輯函數(shù)。 【例8.2.1】用ROM實(shí)現(xiàn)下列函數(shù)。 Y1=AB+BC ， Y2= AB+BC 解：（1）將函數(shù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)與或式。 Y1=m(3,6,7) ， Y2=m(1,4,5) （2）畫出用ROM實(shí)現(xiàn)的邏輯陣列圖8.2.6。8.3.4 RAM容量的擴(kuò)展 1.字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展 當(dāng)一片RAM芯片的位數(shù)夠用而字?jǐn)?shù)不夠用時(shí)，可以采取字?jǐn)U展的方式。圖8.3.6是采用2片Intel6116（2K8位）擴(kuò)展成一個(gè)4 K8位RAM的接線圖。 2.位數(shù)的擴(kuò)展 當(dāng)一片RAM的字?jǐn)?shù)夠用而位數(shù)不夠用時(shí)，應(yīng)采取位數(shù)擴(kuò)展的方法。圖8.3.7是采用2片2114（1K4位）擴(kuò)展成一個(gè)1K8位的RAM的接線圖。 從圖中可

38、以看出，位數(shù)擴(kuò)展的方法非常簡(jiǎn)單，只需將各片RAM的地址輸入端、讀寫控制端、片選信號(hào)端分別并聯(lián)即可。容量為2564 RAM的存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)單元1024個(gè)存儲(chǔ)單元排成32行32列的矩陣每根行選擇線選擇一行每根列選擇線選擇一個(gè)字列Y11，X21，位于X2和Y1交叉處的字單元可以進(jìn)行讀出或?qū)懭氩僮?，而其余任何字單元都不?huì)被選中。地址的選擇通過(guò)地址譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。地址譯碼器由行譯碼器和列譯碼器組成。行、列譯碼器的輸出即為行、列選擇線，由它們共同確定欲選擇的地址單元。2564 RAM存儲(chǔ)矩陣中，256個(gè)字需要8位地址碼A7A0。其中高3位A7A5用于列譯碼輸入，低5位A4A0用于行譯碼輸入。A7A0=0010

39、0010時(shí)，Y1=1、X2=1，選中X2和Y1交叉的字單元。000100 0 13.6.2 RAM容量的擴(kuò)展位擴(kuò)展將地址線、讀寫線和片選線對(duì)應(yīng)地并聯(lián)在一起輸入輸出（I/O）分開(kāi)使用作為字的各個(gè)位線字?jǐn)U展輸入輸出（I/O）線并聯(lián)要增加的地址線A10A12與譯碼器的輸入相連，譯碼器的輸出分別接至8片RAM的片選控制端 地址譯碼器有n個(gè)輸入端，有2n個(gè)輸出信息，每個(gè)輸出信息對(duì)應(yīng)一個(gè)信息單元，而每個(gè)單元存放一個(gè)字，共有2n個(gè)字（W0、W1、W2n-1稱為字線）。 每個(gè)字有m位，每位對(duì)應(yīng)從D0、D1、Dm-1輸出（稱為位線）。 存儲(chǔ)器的容量是2nm(字線位線)。 ROM中的存儲(chǔ)體可以由二極管、三極管和M

40、OS管來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖8-5 二極管ROM圖8-6 字的讀出方法 在對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元內(nèi)存入的是1還是0，是由接入或不接入相應(yīng)的二極管來(lái)決定的。 存儲(chǔ)矩陣為了便于表達(dá)和設(shè)計(jì)，通常將圖8-5簡(jiǎn)化如圖8-7 所示。 圖8-7 44 ROM陣列圖 有存儲(chǔ)單元地址譯碼器圖8-5 二極管ROM在編程前，存儲(chǔ)矩陣中的全部存儲(chǔ)單元的熔絲都是連通的，即每個(gè)單元存儲(chǔ)的都是1。 用戶可根據(jù)需要，借助一定的編程工具，將某些存儲(chǔ)單元上的熔絲用大電流燒斷，該單元存儲(chǔ)的內(nèi)容就變?yōu)?，此過(guò)程稱為編程。 熔絲燒斷后不能再接上，故PROM只能進(jìn)行一次編程。 2可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM） 圖8-8 PROM的可編程存儲(chǔ)單元3可擦可編程R

41、OM（EPROM） 最早出現(xiàn)的是用紫外線照射擦除的EPROM。 浮置柵MOS管（簡(jiǎn)稱FAMOS管）的柵極被SiO2絕緣層隔離，呈浮置狀態(tài)，故稱浮置柵。 當(dāng)浮置柵帶負(fù)電荷時(shí)， FAMOS管處于導(dǎo)通狀態(tài)，源極漏極可看成短路，所存信息是0。 若浮置柵上不帶有電荷，則FAMOS管截止，源極漏極間可視為開(kāi)路，所存信息是1。 圖8- 浮置柵EPROM(a) 浮置柵MOS管的結(jié)構(gòu) (b) EPROM存儲(chǔ)單元帶負(fù)電-導(dǎo)通-存0不帶電-截止-存1浮置柵EPROM出廠時(shí)，所有存儲(chǔ)單元的FAMOS管浮置柵都不帶電荷，F(xiàn)AMOS管處于截止?fàn)顟B(tài)。 寫入信息時(shí)，在對(duì)應(yīng)單元的漏極與襯底之間加足夠高的反向電壓，使漏極與襯底之

42、間的PN結(jié)產(chǎn)生擊穿，雪崩擊穿產(chǎn)生的高能電子堆積在浮置柵上，使FAMOS管導(dǎo)通。當(dāng)去掉外加反向電壓后，由于浮置柵上的電子沒(méi)有放電回路能長(zhǎng)期保存下來(lái)，在的環(huán)境溫度下，以上的電荷能保存年以上。如果用紫外線照射FAMOS管分鐘，浮置柵上積累的電子形成光電流而泄放，使導(dǎo)電溝道消失，F(xiàn)AMOS管又恢復(fù)為截止?fàn)顟B(tài)。為便于擦除，芯片的封裝外殼裝有透明的石英蓋板。8.1.3 存儲(chǔ)器的應(yīng)用 2EPROM的應(yīng)用 程序存儲(chǔ)器、碼制轉(zhuǎn)換、字符發(fā)生器、波形發(fā)生器等。 例：八種波形發(fā)生器電路。 將一個(gè)周期的三角波等分為256份，取得每一點(diǎn)的函數(shù)值并按八位二進(jìn)制進(jìn)行編碼，產(chǎn)生256字節(jié)的數(shù)據(jù)。用同樣的方法還可得到鋸齒波、正弦

43、波、階梯波等不同的八種波形的數(shù)據(jù)，并將這八組數(shù)據(jù)共2048個(gè)字節(jié)寫入2716當(dāng)中。返回圖8-13 八種波形發(fā)生器電路圖 波形選擇開(kāi)關(guān) 256進(jìn)制計(jì)數(shù)器 存八種波形的數(shù)據(jù) 經(jīng)8位DAC轉(zhuǎn)換成模擬電壓。S3 S2 S1波 形A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A00 0 0正弦波000H0FFH0 0 1鋸齒波100H1FFH0 1 0三角波200H2FFH1 1 1階梯波700H7FFH表8-2 八種波形及存儲(chǔ)器地址空間分配情況 S1、S2和S3：波形選擇開(kāi)關(guān)。兩個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器在CP脈沖的作用下，從00HFFH不斷作周期性的計(jì)數(shù)，則相應(yīng)波形的編碼數(shù)據(jù)便依次出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線

44、D0D7上，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后便可在輸出端得到相應(yīng)波形的模擬電壓輸出波形。 圖8-14 三角波細(xì)分圖 下面以三角波為例說(shuō)明其實(shí)現(xiàn)方法。 三角波如圖8-14所示，在圖中取256個(gè)值來(lái)代表波形的變化情況。在水平方向的257個(gè)點(diǎn)順序取值，按照二進(jìn)制送入EPROM2716（2K8位）的地址端A0A7，地址譯碼器的輸出為256個(gè)（最末一位既是此周期的結(jié)束，又是下一周期的開(kāi)始）。由于2716是8位的，所以要將垂直方向的取值轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)。表8-3 三角波存儲(chǔ)表 將這255個(gè)二進(jìn)制數(shù)通過(guò)用戶編程的方法，寫入對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元，如表8-3所示。將2716的高三位地址A10A9A8取為0，則該三角波占用的地址空間為

45、000H0FFH，共256個(gè)。 8.1.4 其它類型存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介1. EEPROM用電氣方法在線擦除和編程的只讀存儲(chǔ)器。 存儲(chǔ)單元采用浮柵隧道氧化層MOS管。寫入的數(shù)據(jù)在常溫下至少可以保存十年，擦除/寫入次數(shù)為萬(wàn)次 10萬(wàn)次。 2. 快閃存儲(chǔ)器Flash Memory 采用與EPROM中的疊柵MOS管相似的結(jié)構(gòu)，同時(shí)保留了EEPROM用隧道效應(yīng)擦除的快捷特性。理論上屬于ROM型存儲(chǔ)器；功能上相當(dāng)于RAM。 單片容量已達(dá)64MB，并正在開(kāi)發(fā)256MB的快閃存儲(chǔ)器?？芍貙懢幊痰拇螖?shù)已達(dá)100萬(wàn)次。 返回由美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司推出，為封裝一體化的電池后備供電的靜態(tài)讀寫存儲(chǔ)器。 它以高容量長(zhǎng)壽命鋰

46、電池為后備電源，在低功耗的SRAM芯片上加上可靠的數(shù)據(jù)保護(hù)電路所構(gòu)成。 其性能和使用方法與SRAM一樣，在斷電情況下，所存儲(chǔ)的信息可保存10年。 其缺點(diǎn)主要是體積稍大，價(jià)格較高。 此外，還有一種nvSRAM，不需電池作后備電源，它的非易失性是由其內(nèi)部機(jī)理決定的。 已越來(lái)越多地取代EPROM，并廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備、辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域。 3. 非易失性靜態(tài)讀寫存儲(chǔ)器NVSRAM 表8-4 常見(jiàn)存儲(chǔ)器規(guī)格型號(hào) 類型 容量SRAMEPROMEEPROMFLASHNVSRAM雙口RAM2 K86116 27162816DS1213B7132/71364 K8 2732DS1213B8 K

47、86264 27642864DS1213B16 K8 2712832 K862256 272562825628F256DS1213D64 K8 275122851228F512128 K8628128 270102801028F010DS1213D256 K8628256 270202802028F020512 K8628512 270402804028F040DS16501 M 86281000 270802808028F080半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類：按功能只讀存儲(chǔ)器（ROM）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）按元件雙極型存儲(chǔ)器:速度快，功耗大。MOS型存儲(chǔ)器：速度較慢，功耗小， 集成度高。23.1 只讀存

48、儲(chǔ)器23.1.1 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23.1.1 ROM的結(jié)構(gòu)框圖存儲(chǔ)輸出讀出電路存儲(chǔ)矩陣地址譯碼器NM位線（數(shù)據(jù)線）字線（選擇線）地址輸入AN-1A1A0.W0W1WnN-1DM-1D0D1.表示存儲(chǔ)容量ROM主要結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)矩陣地址譯碼器 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23.1.1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23.1.1中，W0WN-1稱為字單元的地址選

49、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。23.1.2 ROM的工作原理圖23.1.2二極管 ROM電路11A0A1字線位線讀出電路地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)輸出地址輸入W0W1W2W3D0D1D2D3A1A0+UA0A1存“1”存“0” (1) 存儲(chǔ)矩陣23.1.2 ROM的工作原理1. 二極管構(gòu)成的ROM的工作原理圖中的存儲(chǔ)矩陣有四條字線和四條位線。共有十六個(gè)交叉點(diǎn)，每個(gè)交叉點(diǎn)都可看作一個(gè)存儲(chǔ)單元。交叉點(diǎn)處接有二極管時(shí)，相當(dāng)于存“1”；交叉點(diǎn)處沒(méi)有接二極

50、管時(shí)，相當(dāng)于存“0”；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”。23.1.2 ROM的工作原理 交叉點(diǎn)處沒(méi)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(méi)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(kāi)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。23.1.2 ROM的工作原

51、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23.1.2 ROM的工作原理表23.1.1 N取一譯碼及ROM存儲(chǔ)內(nèi)容地址碼A0A10 00 11 01 1最小項(xiàng)及編號(hào)N取一譯碼存儲(chǔ)內(nèi)容W0W1W2W3D0D1D2D3m0m1m2m3 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0從圖23.1.2中可看出：地址譯碼器是一個(gè)“與”

52、邏輯陣列11A0A1字線位線讀出電路地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣地址輸入W0W1W2W3D0D1D2D3A1A0+UA0A123.1.2 ROM的工作原理“0”“0”0 0 0 1 導(dǎo)通 0 1 0 1導(dǎo)通23.1.2 ROM的工作原理存儲(chǔ)矩陣是一個(gè)“或”邏輯陣列W3=A1A0m3m2W2=A1A0m1W1=A1A0m0W0=A1A0A0A1地址譯碼器D3D2D1D0圖23.1.3 簡(jiǎn)化的 ROM存儲(chǔ)矩陣陣列圖有二極管無(wú)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23.1.4 雙極型存儲(chǔ)矩陣存“1”存“0”D3D2D1D0W2W1W0+UDDW32. 雙極型晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的存儲(chǔ)矩

53、陣 “1”“0”“0”“0”選中 1 1 0 1D3D2D1D0W2W1W0+UDDW3導(dǎo)通1D31D21D11D0W0W1W2W3負(fù)載管+UDD圖23.1.5 MOS型存儲(chǔ)矩陣“1”“0”“0”“0”選中 0 0 1 0 1 1 0 1導(dǎo)通1. ROM構(gòu)成的全加器23.1.3 ROM的應(yīng)用 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。輸入變量A 加數(shù)B 加數(shù)C0 低位進(jìn)位數(shù)輸出變量S 本位和C0 向高位進(jìn)位數(shù)23.1.3 ROM的應(yīng)用A B C0十進(jìn)制最小項(xiàng)被選中字線最小項(xiàng)編號(hào)位線SC 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0

54、0 1 0 1 1 1 0 1 1 101234567ABC0ABC0ABAC0AC0BC0BC0ABBC0AC0BAW0=1W1=1W2=1W3=1W4=1W5=1W6=1W7=1m0m1m2m3m4m5m6m7 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 表23.1.2全加器邏輯狀態(tài)及三變量最小項(xiàng)編碼根據(jù)表23.1.2可得：WOm0W1m1W2m2W3m3W4m4W5m5W6m6W7m7SCABC最小項(xiàng)譯碼器圖23.1.6 ROM構(gòu)成的全加器3.ROM構(gòu)成的字符發(fā)生器23.1.3 ROM的應(yīng)用 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

55、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(lái)，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(lái)說(shuō)明其工作原理。圖23.1.8 字符顯示原理圖(b)WOW1W2W3W4W5W6(a)000001010011100101110D4D3D2D1D0行譯碼器A2A1A0讀出電路 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23.1.8(b)的

56、字形。23.2 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。優(yōu)點(diǎn)：讀/寫方便缺點(diǎn)：信息容易丟失，一旦斷電，所存儲(chǔ)器的信息會(huì)隨之消失，不利于數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存。地址輸入An-1A0A1地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣數(shù)據(jù)線讀寫/控制電路讀/寫控制(R/W)片選(CS)輸入/輸出 I/O.23.2.1 RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理圖23.2.1 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

57、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。3. 讀/寫控制電路：當(dāng)R/W=1時(shí)，執(zhí)行讀操作，R/W=0時(shí)，執(zhí)行寫操作。4. 片選控制：當(dāng)CS=0時(shí)，選中該片RAM工作， CS=1時(shí)該片RAM不工作。1.RAM位數(shù)的擴(kuò)展圖23.2.3 RAM2114位數(shù)擴(kuò)展將幾片的地址端、R/W端、CS端并接在一起A9 A0 R/W CSRAM2114(1)I/O3I/O7I/O6I/O2IO/5I/O1I/O4I/O0A9 A0 R/W CSI/O3I/O2RAM2114(2)I/O1I/O0I/O0I/O3I/O2I/O1高四位低四位A9A0R/WCS

58、地址碼1. 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23.2.3 RAM2114字?jǐn)?shù)擴(kuò)展.RAM 21114(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)I/OA11A10A11A102/4線譯碼器R/WA0A9I/O3I/O2I/O1I/O0A11A10A11A10A11A10A9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CS圖23.2.3 RAM2114字?jǐn)?shù)擴(kuò)展.RAM 21114(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)I/OA11A10A11A102/4線譯碼器R/WA0A9I/O3I/O2I/O1I/O0A11A10A11A10A11A10A9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CS00選中0 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。圖23.3.