電子技術(shù)初步數(shù)字電路第7章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件課件

電子技術(shù)初步（數(shù)字電路）教師姓名：職稱(chēng)：Email：電子技術(shù)初步（數(shù)字電路）教師姓名：1第7課半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）

退出第7課半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件第1節(jié)只讀存儲(chǔ)2第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器F

學(xué)習(xí)目的：了解ROM的結(jié)構(gòu)及工作原理掌握ROM的應(yīng)用了解EPROM的固化與擦除第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器F學(xué)習(xí)目的：3

本次課知識(shí)點(diǎn)：

ROM的結(jié)構(gòu)及工作原理

ROM的應(yīng)用

EPROM的固化與擦除第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器本次課知識(shí)點(diǎn)：第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器www.ceac.41.1EPROM的固化與擦除1、實(shí)訓(xùn)目的

（1）掌握EPROM2764的基本工作原理和使用方法。（2）學(xué)會(huì)使用ALL－07編程器對(duì)EPROM進(jìn)行數(shù)據(jù)的存入。（3）學(xué)會(huì)EPROM擦除的工作過(guò)程。2、實(shí)訓(xùn)儀器和器材（1）實(shí)訓(xùn)設(shè)備：臺(tái)式計(jì)算機(jī)，ALL－07(或ALL－l1)編程器，紫外線擦除器，直流穩(wěn)壓電源，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置。（2）實(shí)訓(xùn)器件：EPROM2764一片，74LSl61一片，發(fā)光二極管8個(gè)，510Ω電阻8個(gè)，導(dǎo)線若干。1.1EPROM的固化與擦除1、實(shí)訓(xùn)目的（1）掌握E53、實(shí)訓(xùn)電路圖實(shí)訓(xùn)電路圖

1.1EPROM的固化與擦除3、實(shí)訓(xùn)電路圖實(shí)訓(xùn)電路圖1.1EPROM的固化與擦除64、實(shí)訓(xùn)步驟與要求插入芯片

在編程器中插入2764并固定，注意芯片一定要按照編程器上的標(biāo)識(shí)插在正確的位置。打開(kāi)編程器的電源開(kāi)關(guān)。

進(jìn)入EPROM編程軟件

打開(kāi)計(jì)算機(jī)，執(zhí)行ACCESS命令，即可進(jìn)入編程軟件，選擇“EPROM”，執(zhí)行EPROM的操作程序，進(jìn)入到下一個(gè)界面，選擇生產(chǎn)廠家和芯片型號(hào)。1.1EPROM的固化與擦除4、實(shí)訓(xùn)步驟與要求插入芯片在編程器中插入27647選好合適的芯片類(lèi)型并回車(chē)后，就進(jìn)入到編程界面。在此選擇“M”和“T”可以修改芯片的生產(chǎn)廠家和類(lèi)型。鍵入“B”，可以檢查2764的內(nèi)容是否為空。檢查2764的內(nèi)容

向2764寫(xiě)入內(nèi)容為了測(cè)試方便，可寫(xiě)入以下內(nèi)容：

0000H~000FH單元：FE，F(xiàn)F，F(xiàn)C，F(xiàn)F，F(xiàn)8，F(xiàn)F，F(xiàn)0，F(xiàn)F，E0，F(xiàn)F，C0，F(xiàn)F，80，F(xiàn)F，00，F(xiàn)F1000H~100FH單元：FE，F(xiàn)F，F(xiàn)D，F(xiàn)F，F(xiàn)B，F(xiàn)F，F(xiàn)7，F(xiàn)F，EF，F(xiàn)F，DF，F(xiàn)F，BF，F(xiàn)F，7F，F(xiàn)F1.1EPROM的固化與擦除選好合適的芯片類(lèi)型并回車(chē)后，就進(jìn)入到編程界面。在此選8按圖連接線路，接好電源，然后按照以下步驟進(jìn)行測(cè)試：①2764的2腳（A12）接地。②2764的2腳（A12）接+5V。2764內(nèi)容測(cè)試擦除2764中的內(nèi)容并測(cè)試開(kāi)始對(duì)2764中的內(nèi)容進(jìn)行擦除。擦除結(jié)束后，重復(fù)步驟1、2、3，可以看到2764中的內(nèi)容為空。再插入實(shí)訓(xùn)電路中，所有發(fā)光二極管均不會(huì)點(diǎn)亮。

1.1EPROM的固化與擦除按圖連接線路，接好電源，然后按照以下步驟進(jìn)行測(cè)試：2764內(nèi)95、實(shí)訓(xùn)總結(jié)與分析74LS161是一個(gè)4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的工作原理已在前面有關(guān)章節(jié)進(jìn)行了介紹。2764是一個(gè)8K×8的存儲(chǔ)器，共有8K個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)8位；有A0~A12共13根地址線，當(dāng)A0~A12從0000000000000~1111111111111變化時(shí)，對(duì)應(yīng)于0000H~1FFFH單元。分析步驟4所寫(xiě)入的內(nèi)容。在0000H單元寫(xiě)入的內(nèi)容為11111110（FEH），當(dāng)讀出該單元內(nèi)容時(shí)，由實(shí)訓(xùn)電路可知，1#發(fā)光二極管的負(fù)極接低電平，因此1#發(fā)光二極管點(diǎn)亮。1.1EPROM的固化與擦除5、實(shí)訓(xùn)總結(jié)與分析74LS161是一個(gè)4位二進(jìn)制計(jì)10對(duì)于步驟5的第一種情況，A4~A12都接地，依次選中的2764的單元為0000000000000~0000000001111，即0000H~000FH，所以發(fā)光二極管按照步驟5的第一種規(guī)律點(diǎn)亮。對(duì)于步驟5的第二種情況，A12接UCC，A4~A11仍然接地，發(fā)光二極管按照步驟5的第二種規(guī)律點(diǎn)亮。將EPROM中的內(nèi)容擦除后，所有單元都為1，將2764接入實(shí)驗(yàn)電路中，由于發(fā)光二極管負(fù)極接的都是高電平，所以均不亮。

1.1EPROM的固化與擦除對(duì)于步驟5的第一種情況，A4~A12都接地，依次選中111.2ROM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理ROM的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。它是由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和輸出緩沖器三部分組成的。

ROM的基本結(jié)構(gòu)框圖1.2ROM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理ROM的基本結(jié)121、存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣是ROM的主體，它含有大量的存儲(chǔ)單元，一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)碼(1或0)。通常把M位二進(jìn)制碼稱(chēng)為一個(gè)字，一個(gè)字的位數(shù)常稱(chēng)為字長(zhǎng)。

一般數(shù)據(jù)或指令常以字為單位進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)一個(gè)字的單元可簡(jiǎn)稱(chēng)其為字單元。為了方便讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)字單元應(yīng)確定一個(gè)標(biāo)號(hào)，通常稱(chēng)這個(gè)標(biāo)號(hào)為地址。1.1EPROM的固化與擦除1、存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣是ROM的主體，它含有大量的存132、地址譯碼器為了方便進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，ROM必須設(shè)置地址譯碼器。若存儲(chǔ)矩陣中存有N個(gè)字，就應(yīng)有N個(gè)地址編號(hào)，地址譯碼器就必須有N個(gè)輸出端與N個(gè)地址編號(hào)相對(duì)應(yīng)。ROM一般設(shè)有輸出緩沖器。它的作用有兩個(gè)，一是可以提高存儲(chǔ)器的帶負(fù)載能力，二是便于傳送到輸出緩沖器。由三態(tài)控制信號(hào)決定數(shù)據(jù)輸出的時(shí)刻。

3、輸出緩沖器下面以圖7-3所示的二極管存儲(chǔ)器為例來(lái)說(shuō)明ROM的工作原理。1.1EPROM的固化與擦除2、地址譯碼器為了方便進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，ROM必須設(shè)置地14二極管ROM的結(jié)構(gòu)1.1EPROM的固化與擦除二極管ROM的結(jié)構(gòu)1.1EPROM的固化與擦除www15在上圖中，存儲(chǔ)矩陣有4條字線(N=4)，即存儲(chǔ)4個(gè)字；8條位線(M=8)，即每個(gè)字是8位數(shù)碼。所以該ROM的存儲(chǔ)容量為4×8=32位，即存儲(chǔ)矩陣有32個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制信息。由于上圖中存儲(chǔ)矩陣中有4條字線，而地址譯碼器的每個(gè)輸出端應(yīng)該與一個(gè)字單元對(duì)應(yīng)，所以地址譯碼器必須是2/4線譯碼器。輸入代碼00、01、10、11依次對(duì)應(yīng)譯碼器輸出的W0、W1、W2和W3。1.1EPROM的固化與擦除在上圖中，字線與位線的交叉點(diǎn)就是一個(gè)存儲(chǔ)單元。交叉點(diǎn)處接有二極管時(shí)存儲(chǔ)單元相當(dāng)于存1，沒(méi)接二極管的存儲(chǔ)單元相當(dāng)于存0。所以改變二極管的位置，就可以改變字單元中存儲(chǔ)的內(nèi)容。例如，當(dāng)譯碼器輸入A1A0=00時(shí)，字線W0為高電位，與其相接的二極管的陽(yáng)極為高電位，所以二極管導(dǎo)通。最后經(jīng)輸出緩沖器輸出的數(shù)據(jù)是01000110。當(dāng)譯碼器輸入AlA0=11時(shí)，字線W3為高電位，與其相接的二極管導(dǎo)通，最后經(jīng)輸出緩沖器輸出的數(shù)據(jù)是10110000。

在上圖中，存儲(chǔ)矩陣有4條字線(N=4)，即存儲(chǔ)4個(gè)16實(shí)際上，地址譯碼器是由門(mén)電路組成的與陣列，W0~W3的表達(dá)式中都包含了A0、A1的原變量或反變量的“與”項(xiàng)；而存儲(chǔ)矩陣中的位線D0~D7可以看成是二極管構(gòu)成的或門(mén)的輸出端。例如，D7端的等效電路可畫(huà)成下圖所示的或門(mén)電路。D7的等效或門(mén)1.1EPROM的固化與擦除實(shí)際上，地址譯碼器是由門(mén)電路組成的與陣列，W0~W317二極管ROM的結(jié)構(gòu)圖也可以畫(huà)成下圖所示的簡(jiǎn)化形式，這樣看起來(lái)更為直觀。ROM的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖1.1EPROM的固化與擦除二極管ROM的結(jié)構(gòu)圖也可以畫(huà)成下圖所示的簡(jiǎn)化形式，這181.3ROM的分類(lèi)根據(jù)存入數(shù)據(jù)方式的不同，只讀存儲(chǔ)器可分為固定ROM和可編程ROM。上面介紹的是固定ROM，即生產(chǎn)廠家制造好的ROM芯片，其內(nèi)容不能改寫(xiě)，也稱(chēng)為掩膜ROM。可編程ROM分為一次性可編程存儲(chǔ)器PROM、光可擦除可編程存儲(chǔ)器EPROM、電可擦除可編程存儲(chǔ)器E2PROM和快閃存儲(chǔ)器等。

1.3ROM的分類(lèi)根據(jù)存入數(shù)據(jù)方式的不同，只讀191.4ROM的應(yīng)用1、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、程序由于ROM在掉電時(shí)信息不丟失，所以常用來(lái)存儲(chǔ)固定的數(shù)據(jù)和專(zhuān)用程序。單片機(jī)系統(tǒng)都含有一定單元的程序存儲(chǔ)器ROM(用于存放編好的程序和表格常數(shù))。下圖是以EPROM2716作為外部程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)系統(tǒng)。

1.4ROM的應(yīng)用1、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、程序由于ROM202、實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)

ROM除用作存儲(chǔ)器外，還可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯函數(shù)。存儲(chǔ)矩陣把有關(guān)的最小項(xiàng)相或后輸出，就獲得了輸出函數(shù)。

[例]試用ROM實(shí)現(xiàn)下列各函數(shù)。1.4ROM的應(yīng)用2、實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)ROM除用作存儲(chǔ)器外，還可以用來(lái)實(shí)21解：按題意，選用容量為16×4的PROM。依A、B、C、D順序排列變量，將Y1Y2Y3和Y4擴(kuò)展成4變量的邏輯函數(shù)：據(jù)此畫(huà)出存儲(chǔ)矩陣接線圖，如下圖所示。

1.4ROM的應(yīng)用解：按題意，選用容量為16×4的PROM。依A、B、C、D順22上例存儲(chǔ)矩陣接線圖1.4ROM的應(yīng)用上例存儲(chǔ)矩陣接線圖1.4ROM的應(yīng)用www.ceac.o233、用ROM進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換如果ROM的地址譯碼器輸入8位二進(jìn)制數(shù)碼，而在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)與每個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼相對(duì)應(yīng)的BCD碼，就可以將輸入的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼輸出。從上述例子可以看出，用PROM能夠?qū)崿F(xiàn)任何與或標(biāo)準(zhǔn)式的組合邏輯函數(shù)，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)函數(shù)的與或標(biāo)準(zhǔn)式(或列出該函數(shù)的真值表)，使其有關(guān)的最小項(xiàng)相或，即可直接畫(huà)出存儲(chǔ)矩陣的編程圖。

1.4ROM的應(yīng)用3、用ROM進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換如果ROM的地址譯碼器輸入24重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：ROM的存儲(chǔ)容量；用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)以及EPROM的讀寫(xiě)操作?！y點(diǎn)：ROM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。以ROM的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖為例，講清楚ROM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看成是一個(gè)與陣列和一個(gè)或陣列的組合。重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：ROM的存儲(chǔ)容量；用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)以※25討論1、什么叫存儲(chǔ)器的字和字長(zhǎng)？2、存儲(chǔ)器的字線數(shù)與地址譯碼器的輸入端個(gè)數(shù)有何關(guān)系？3、怎樣表示存儲(chǔ)器的容量？討論1、什么叫存儲(chǔ)器的字和字長(zhǎng)？www.ceac.or26本節(jié)小結(jié)

由以上分析可知，EPROM是一種可改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)器，通過(guò)地址線的選擇，可選中相應(yīng)的存儲(chǔ)單元并讀出其中數(shù)據(jù)，同時(shí)也觀察到EPROM的數(shù)據(jù)可以通過(guò)紫外線來(lái)擦除，并可以重新寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。在實(shí)訓(xùn)中，我們對(duì)存儲(chǔ)器有了一個(gè)定性的認(rèn)識(shí):它能夠?qū)⑿畔⒋鎯?chǔ)起來(lái)，并且可以按照需要從相應(yīng)的地址取出信息。本節(jié)小結(jié)由以上分析可知，EPROM是一種可改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)27本節(jié)練習(xí)

1、用ROM實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼。

2、已知ROM的陣列圖如下圖所示，請(qǐng)寫(xiě)出該圖的邏輯函數(shù)表達(dá)式，并說(shuō)明其邏輯功能。

本節(jié)練習(xí)1、用ROM實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼。28第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

F

學(xué)習(xí)目的：了解RAM的結(jié)構(gòu)及工作原理

掌握RAM的字?jǐn)U展和位擴(kuò)展

第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）F學(xué)習(xí)目的：www.c29本次課知識(shí)點(diǎn)：

RAM的結(jié)構(gòu)及工作原理RAM的字?jǐn)U展和位擴(kuò)展第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

本次課知識(shí)點(diǎn)：第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）ww30隨機(jī)存取存儲(chǔ)器又叫讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器，它具有與ROM類(lèi)似的功能。與ROM的主要區(qū)別有兩點(diǎn)：其一，讀/寫(xiě)方便是它最大的優(yōu)點(diǎn)；其二，RAM一旦掉電，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)將隨之丟失，所以它不適于用做需要長(zhǎng)期保存信息的存儲(chǔ)器。

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器可分為靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM兩類(lèi)。動(dòng)態(tài)RAM的集成度高、功耗小，但不如靜態(tài)RAM使用方便。下面以靜態(tài)RAM為例來(lái)介紹隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的基本組成和原理。

第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器又叫讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器，它具有與ROM類(lèi)似的312.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理RAM的基本結(jié)構(gòu)框圖

與ROM一樣，RAM也是由存儲(chǔ)矩陣和地址譯碼器構(gòu)成的。不同的是RAM必須具有讀/寫(xiě)控制電路，在讀/寫(xiě)控制信號(hào)的控制下進(jìn)行讀或?qū)懙牟僮鳌AM的基本組成如下圖所示。2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理RAM的基本結(jié)構(gòu)框圖32下面通過(guò)一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀/寫(xiě)操作過(guò)程，說(shuō)明RAM的基本原理。

下圖所示是由兩個(gè)NMOS管和兩個(gè)反相器組成的存儲(chǔ)單元。其工作原理如下：

RAM的基本存儲(chǔ)單元

2.1

RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

下面通過(guò)一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀/寫(xiě)操作過(guò)程，說(shuō)明RAM的基33（1）Tl和T2是門(mén)控管，由字線的狀態(tài)控制它導(dǎo)通或截止。（2）讀/寫(xiě)信號(hào)由三態(tài)門(mén)控制。（3）由于同一時(shí)間不能既進(jìn)行讀操作又進(jìn)行寫(xiě)操作，所以可以用一組數(shù)據(jù)線，在讀/寫(xiě)信號(hào)的控制下進(jìn)行讀出數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)的操作。（4）一片RAM的存儲(chǔ)容量是有限的，通常是用多片RAM組成一個(gè)更大容量的存儲(chǔ)器。2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理（1）Tl和T2是門(mén)控管，由字線的狀態(tài)控制它導(dǎo)通或截34在數(shù)字系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)中，單片存儲(chǔ)器芯片常不能滿足存儲(chǔ)容量的要求。下面以靜態(tài)RAM2114為例來(lái)說(shuō)明RAM容量的擴(kuò)展方法。RAM2114的容量是1024×4位，或?qū)懗?K×4位(即1024個(gè)字，每個(gè)字長(zhǎng)4位)。1、RAM的位擴(kuò)展常見(jiàn)的RAM芯片字長(zhǎng)有4位的、8位的、16位的和32位的不等。下圖所示是用兩片2114芯片連接進(jìn)行位擴(kuò)展的例子。

2.2RAM存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展在數(shù)字系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)中，單片存儲(chǔ)器芯片常不能滿35RAM的位擴(kuò)展

下圖中位的擴(kuò)展是通過(guò)將芯片并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)的，即將RAM的地址線、讀/寫(xiě)控制線和片選信號(hào)線對(duì)應(yīng)地并聯(lián)在一起。各芯片的數(shù)據(jù)輸入/輸出(I/O)線就作為擴(kuò)展后存儲(chǔ)器字的位線。2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理RAM的位擴(kuò)展下圖中位的擴(kuò)展是通過(guò)將芯片并聯(lián)的方式36擴(kuò)展后的存儲(chǔ)器，由于兩芯片的讀/寫(xiě)控制線和片選信號(hào)線并聯(lián)在一起，當(dāng)這兩個(gè)信號(hào)有效時(shí)，則兩芯片都將被選中而同時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。芯?的四條數(shù)據(jù)線作為擴(kuò)展后字的高4位，芯片2的四條數(shù)據(jù)線作為擴(kuò)展后字的低4位。擴(kuò)展后存儲(chǔ)器的容量為lK×8位，即l024個(gè)字，每個(gè)字8位。

若需要lK×l6位的存儲(chǔ)容量，則需用4片2114芯片并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。讀者可自行設(shè)計(jì)芯片的接線圖。

2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理擴(kuò)展后的存儲(chǔ)器，由于兩芯片的讀/寫(xiě)控制線和片選信號(hào)線37字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展也可以通過(guò)芯片并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)，即將RAM的地址線、讀/寫(xiě)控制線、數(shù)據(jù)線對(duì)應(yīng)地并聯(lián)在一起，再用一個(gè)譯碼器作為各芯片的片選控制。下圖所示是用四片2114組成的存儲(chǔ)器字?jǐn)U展電路。下圖中，各片的讀/寫(xiě)信號(hào)線和地址譯碼線并聯(lián)在一起，其作用與位擴(kuò)展時(shí)一樣。當(dāng)A11A10=00時(shí)，芯片1被選中，若讀/寫(xiě)信號(hào)有效時(shí)，根據(jù)地址線A0~A9的狀態(tài)，對(duì)芯片1中的某個(gè)字進(jìn)行讀或?qū)懙牟僮鳌?、RAM的字?jǐn)U展2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展也可以通過(guò)芯片并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)，即將RAM的38RAM的字?jǐn)U展

2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理RAM的字?jǐn)U展2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理www393、RAM的字位同時(shí)擴(kuò)展對(duì)于字位同時(shí)擴(kuò)展的RAM，一般先進(jìn)行位擴(kuò)展再進(jìn)行字?jǐn)U展。例如用RAM2114擴(kuò)展為4K×8位存儲(chǔ)器，先將1K×4RAM擴(kuò)展為1K×8RAM，需要兩片2114。將字?jǐn)?shù)由1K擴(kuò)展為4K，即字?jǐn)?shù)擴(kuò)展了4倍，故應(yīng)增加兩位地址線，通過(guò)譯碼器產(chǎn)生4個(gè)相應(yīng)的低電平去連接4組1K×8RAM的片選端，讀者可自行畫(huà)出電路圖。2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3、RAM的字位同時(shí)擴(kuò)展對(duì)于字位同時(shí)擴(kuò)展的RAM，40重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：RAM的位擴(kuò)展、字?jǐn)U展、字位同時(shí)擴(kuò)展?！y點(diǎn)：RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。講清楚的控制作用，只有被選中的一片能進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，其余各片均處于高阻態(tài)，不能進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：RAM的位擴(kuò)展、字?jǐn)U展、字位同時(shí)擴(kuò)展?！?1討論1、怎樣實(shí)現(xiàn)RAM字長(zhǎng)的擴(kuò)展？擴(kuò)展后存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)和位數(shù)怎樣計(jì)算？存儲(chǔ)器的容量怎樣計(jì)算？2、怎樣實(shí)現(xiàn)RAM字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展？擴(kuò)展后存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)和位數(shù)怎樣計(jì)算？存儲(chǔ)器的容量怎樣計(jì)算？3、用RAM2114組成8K×8位的存儲(chǔ)器，需要幾片芯片？其片選譯碼器需要幾個(gè)輸入端？

討論1、怎樣實(shí)現(xiàn)RAM字長(zhǎng)的擴(kuò)展？擴(kuò)展后存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)和42本節(jié)小結(jié)

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）可以在任意時(shí)刻、對(duì)任意選中的存儲(chǔ)單元進(jìn)行信息的存入（寫(xiě)入）或取出（讀出）操作。RAM最大的優(yōu)點(diǎn)是存取方便，使用靈活，既能不破壞地讀出所存信息，又能隨時(shí)寫(xiě)入新的內(nèi)容。其缺點(diǎn)是一旦停電，所存內(nèi)容便全部丟失。RAM由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器、讀／寫(xiě)控制電路、輸入／輸出電路和片選控制電路等組成。當(dāng)單片RAM不能滿足存儲(chǔ)容量的要求時(shí)，可以把若干片RAM聯(lián)在一起，以擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，擴(kuò)展的方法有位擴(kuò)展和字?jǐn)U展兩種，在實(shí)際應(yīng)用中，常將兩種方法相互結(jié)合來(lái)達(dá)到預(yù)期要求。本節(jié)小結(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）可以在任意時(shí)刻、對(duì)任43本節(jié)練習(xí)

1、現(xiàn)有容量為256×8的RAM一片，試回答：（1）該片RAM共有多少個(gè)存儲(chǔ)單元?（2）RAM共有多少個(gè)字?字長(zhǎng)多少位?（3）該片RAM共有多少條地址線?（4）訪問(wèn)該片RAM時(shí)，每次會(huì)選中多少個(gè)存儲(chǔ)單元?2、試用2114(1024×4)擴(kuò)展成1024×8的RAM，畫(huà)出連接圖。

本節(jié)練習(xí)1、現(xiàn)有容量為256×8的RAM一片，試回答：w44第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）

F

學(xué)習(xí)目的：掌握PLD器件的電路表示方法

掌握常見(jiàn)PLD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）F學(xué)習(xí)目的：www.c45本次課知識(shí)點(diǎn)：PLD器件的電路表示方法

常見(jiàn)PLD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）

本次課知識(shí)點(diǎn)：第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）ww46PLD的結(jié)構(gòu)框圖

PLD的基本結(jié)構(gòu)可由下圖所示的框圖表示。PLD器件的核心部分是由一個(gè)與陣列和一個(gè)或陣列組成的。輸入數(shù)據(jù)通過(guò)輸入電路送到與陣列并完成與運(yùn)算，生成乘積項(xiàng)(即與項(xiàng))；乘積項(xiàng)又送到或陣列中，在或陣列中對(duì)各乘積項(xiàng)進(jìn)行組合，從而產(chǎn)生與或邏輯(即生成與或邏輯函數(shù))。第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）

PLD的結(jié)構(gòu)框圖PLD的基本結(jié)構(gòu)可由下圖所示的框圖473.1PLD的電路表示法下圖所示是PLD使用的三種連線方式。

1、PLD的連線方式PLD的連接方式

3.1PLD的電路表示法下圖所示是PLD使用的三種連線方48（1）“·”表示該點(diǎn)是固定連接點(diǎn)。（2）“×”表示該點(diǎn)為用戶可自定義的編程點(diǎn)。（3）既無(wú)“·”也無(wú)“×”處，表示該點(diǎn)是斷開(kāi)的，或是在編程時(shí)被擦除的。

2、PLD的輸入/輸出緩沖器PLD的輸入和輸出電路一般都是由緩沖器組成的，以增強(qiáng)帶負(fù)載能力。下圖所示是各種緩沖器的符號(hào)。

3.1PLD的電路表示法（1）“·”表示該點(diǎn)是固定連接點(diǎn)。2、PLD的輸入/輸出緩沖49PLD的輸入/輸出緩沖器3.1PLD的電路表示法PLD的輸入/輸出緩沖器3.1PLD的電路表示法www50（1）上圖（a）所示是輸入緩沖器的符號(hào)。它有兩個(gè)輸出端，。（2）上圖（b）所示是三態(tài)輸出緩沖器的符號(hào)。其輸出狀態(tài)由控制端EN和控制。（3）上圖（c）所示是帶反饋的三態(tài)輸出緩沖器的符號(hào)。當(dāng)EN=l時(shí)，I/O端作為輸出端使用；當(dāng)=0時(shí)，I/O端作為輸入端使用，此時(shí)。

3.1PLD的電路表示法（1）上圖（a）所示是輸入緩沖器的符號(hào)。它有兩個(gè)輸出3.1513、PLD的門(mén)電路表示法下圖所示是幾種PLD邏輯門(mén)電路的表示法。

PLD門(mén)電路的表示法

多輸入端與門(mén)上圖（a）所示是多輸入端與門(mén)電路。多輸入端或門(mén)上圖（b）所示是多輸入端或門(mén)電路。3.1PLD的電路表示法3、PLD的門(mén)電路表示法下圖所示是幾種PLD邏輯門(mén)電路的表523.2PLD器件結(jié)構(gòu)PROM是一種只讀存儲(chǔ)器。與ROM不同的是，用戶可以對(duì)它進(jìn)行一次編程，所以PROM也屬于可編程邏輯器件。PROM的PLD表示法如下圖所示。它的地址譯碼器由一個(gè)固定的與陣列組成，即與陣列不可編程。它的存儲(chǔ)矩陣由一個(gè)可編程的或陣列組成?；蜿嚵腥繛榭删幊痰膯卧?，用戶可以自由處理。

1、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)3.2PLD器件結(jié)構(gòu)PROM是一種只讀存53PROM結(jié)構(gòu)

3.2PLD器件結(jié)構(gòu)PROM結(jié)構(gòu)3.2PLD器件結(jié)構(gòu)www.ceac.or54PLA是處理邏輯函數(shù)的一種更有效的方法，其結(jié)構(gòu)與ROM類(lèi)似，但它的與陣列是可編程的，且不是全譯碼方式，而是部分譯碼方式—只產(chǎn)生函數(shù)所需要的乘積項(xiàng)。或陣列也是可編程的，它選擇所需要的乘積項(xiàng)來(lái)完成或功能。在PLA的輸出端產(chǎn)生的邏輯函數(shù)是簡(jiǎn)化的與或表達(dá)式，下圖為PLA結(jié)構(gòu)。

2、可編程邏輯陣列PLA3.2PLD器件結(jié)構(gòu)PLA是處理邏輯函數(shù)的一種更有效的方法，55PLA結(jié)構(gòu)3.2PLD器件結(jié)構(gòu)PLA結(jié)構(gòu)3.2PLD器件結(jié)構(gòu)56

PLA的利用率很高，但是與陣列、或陣列都可編程的結(jié)構(gòu)，造成軟件算法過(guò)于復(fù)雜，運(yùn)行速度下降。下圖為PAL的結(jié)構(gòu)。3、可編程陣列邏輯PALPAL結(jié)構(gòu)

3.2PLD器件結(jié)構(gòu)PLA的利用率很高，但是與陣列、或陣列都可編57上述提到的可編程結(jié)構(gòu)只能解決組合邏輯的可編程問(wèn)題，而對(duì)時(shí)序電路卻無(wú)能為力。由于時(shí)序電路是由組合電路及存儲(chǔ)單元構(gòu)成（鎖存器、觸發(fā)器、RAM），對(duì)其中的組合電路部分的可編程問(wèn)題已經(jīng)解決。PAL加上了輸出寄存器單元后，就實(shí)現(xiàn)了時(shí)序電路的可編程。PAL一般采用熔絲工藝生產(chǎn)，一次可編程，修改不方便。在中小規(guī)?？删幊虘?yīng)用領(lǐng)域，PAL已經(jīng)被GAL取代。

3.2PLD器件結(jié)構(gòu)上述提到的可編程結(jié)構(gòu)只能解決組合邏輯的可編程58通用陣列邏輯器件GAL首次在PLD上采用了E2PROM工藝，使得GAL具有電可擦除重復(fù)編程的特點(diǎn)，徹底解決了熔絲型可編程器件的一次可編程問(wèn)題。4、通用陣列邏輯GALGAL的OLMC單元設(shè)有多種組態(tài)，可配置成專(zhuān)用組合輸出、專(zhuān)用輸入、組合輸出雙向口、寄存器輸出、寄存器輸出雙向口等，為邏輯電路設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。由于GAL是在PAL的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，其與許多種PAL器件保持兼容性，GAL能直接替換許多種PAL器件，方便應(yīng)用廠商升級(jí)現(xiàn)有產(chǎn)品。3.2PLD器件結(jié)構(gòu)通用陣列邏輯器件GAL首次在PLD上采用了E2PR593.3在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ISP-PLD）在系統(tǒng)可編程邏輯器件，簡(jiǎn)稱(chēng)ISP器件，它不同于前面講述的可編程邏輯器件PAL和GAL。對(duì)GAL編程需要專(zhuān)用的編程器才能將設(shè)計(jì)好的JEDEC文件下載到芯片中，完成對(duì)GAL芯片的編程。ISP器件使用戶在不改動(dòng)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)和硬件設(shè)置的情況下，可以重構(gòu)邏輯設(shè)計(jì)，對(duì)它進(jìn)行反復(fù)編程，為系統(tǒng)在今后進(jìn)行升級(jí)、改進(jìn)提供了極大的方便。ISP器件集成密度遠(yuǎn)大于GAL器件，并且工作速度很高，以Lattice公司的ISP器件為例，它有四個(gè)系列的ispLSI器件，其集成密度為數(shù)千門(mén)到25000門(mén)，工作頻率高達(dá)180MHz。

3.3在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ISP-PLD）在系60我們以Lattice公司的isp1016為例來(lái)介紹ISP器件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，使讀者對(duì)ISP器件有一個(gè)總體認(rèn)識(shí)。isp1016是Lattice公司isp1000系列中的一種，其功能框圖和引腳圖如下圖所示。

1、ISP器件組成結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)isp1016的集成密度為等效2000門(mén)，共有44個(gè)引腳，默認(rèn)狀態(tài)為系統(tǒng)復(fù)位端，若要用于時(shí)鐘輸入，則必須通過(guò)編譯器控制參數(shù)來(lái)定義。

3.3在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ISP-PLD）我們以Lattice公司的isp1016為例613.3在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ISP-PLD）3.3在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ISP-PLD）www.c62功能框圖和引腳圖（a）功能框圖

（b）引腳圖

3.3在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ISP-PLD）功能框圖和引腳圖3.3在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ISP-PLD63可編程邏輯器件的一般開(kāi)發(fā)過(guò)程如下圖所示。

2、ISP器件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)PLD器件開(kāi)發(fā)流程圖

3.3在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ISP-PLD）可編程邏輯器件的一般開(kāi)發(fā)過(guò)程如下圖所示。2、ISP器件開(kāi)發(fā)64重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：PROM、PLA、PAL、GAL的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?！y點(diǎn)：在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ISP-PLD）該部分內(nèi)容只作了解即可。

重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：PROM、PLA、PAL、GAL的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)65討論1、怎樣計(jì)算PROM結(jié)構(gòu)圖中的PROM的容量？2、PROM、PLA、PAL、GAL的結(jié)構(gòu)各有什么特點(diǎn)？討論1、怎樣計(jì)算PROM結(jié)構(gòu)圖中的PROM的容量？www.66本節(jié)小結(jié)1、本章的重點(diǎn)是用ROM（PROM）實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)，EPROM的讀寫(xiě)操作；RAM的位擴(kuò)展和字?jǐn)U展；PLD的電路表示法，PROM、PLA、PAL、GAL的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。難點(diǎn)是多片RAM的字和位同時(shí)擴(kuò)展。2、本章的內(nèi)容可根據(jù)教學(xué)需要作為選學(xué)內(nèi)容。本節(jié)小結(jié)1、本章的重點(diǎn)是用ROM（PROM）實(shí)現(xiàn)邏輯67本節(jié)練習(xí)比較PLA、PAL、GAL的異同。本節(jié)練習(xí)比較PLA、PAL、GAL的異同。www.ceac68電子技術(shù)初步（數(shù)字電路）教師姓名：職稱(chēng)：Email：電子技術(shù)初步（數(shù)字電路）教師姓名：69第7課半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）

退出第7課半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件第1節(jié)只讀存儲(chǔ)70第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器F

學(xué)習(xí)目的：了解ROM的結(jié)構(gòu)及工作原理掌握ROM的應(yīng)用了解EPROM的固化與擦除第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器F學(xué)習(xí)目的：71

本次課知識(shí)點(diǎn)：

ROM的結(jié)構(gòu)及工作原理

ROM的應(yīng)用

EPROM的固化與擦除第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器本次課知識(shí)點(diǎn)：第1節(jié)只讀存儲(chǔ)器www.ceac.721.1EPROM的固化與擦除1、實(shí)訓(xùn)目的

（1）掌握EPROM2764的基本工作原理和使用方法。（2）學(xué)會(huì)使用ALL－07編程器對(duì)EPROM進(jìn)行數(shù)據(jù)的存入。（3）學(xué)會(huì)EPROM擦除的工作過(guò)程。2、實(shí)訓(xùn)儀器和器材（1）實(shí)訓(xùn)設(shè)備：臺(tái)式計(jì)算機(jī)，ALL－07(或ALL－l1)編程器，紫外線擦除器，直流穩(wěn)壓電源，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置。（2）實(shí)訓(xùn)器件：EPROM2764一片，74LSl61一片，發(fā)光二極管8個(gè)，510Ω電阻8個(gè)，導(dǎo)線若干。1.1EPROM的固化與擦除1、實(shí)訓(xùn)目的（1）掌握E733、實(shí)訓(xùn)電路圖實(shí)訓(xùn)電路圖

1.1EPROM的固化與擦除3、實(shí)訓(xùn)電路圖實(shí)訓(xùn)電路圖1.1EPROM的固化與擦除744、實(shí)訓(xùn)步驟與要求插入芯片

在編程器中插入2764并固定，注意芯片一定要按照編程器上的標(biāo)識(shí)插在正確的位置。打開(kāi)編程器的電源開(kāi)關(guān)。

進(jìn)入EPROM編程軟件

打開(kāi)計(jì)算機(jī)，執(zhí)行ACCESS命令，即可進(jìn)入編程軟件，選擇“EPROM”，執(zhí)行EPROM的操作程序，進(jìn)入到下一個(gè)界面，選擇生產(chǎn)廠家和芯片型號(hào)。1.1EPROM的固化與擦除4、實(shí)訓(xùn)步驟與要求插入芯片在編程器中插入276475選好合適的芯片類(lèi)型并回車(chē)后，就進(jìn)入到編程界面。在此選擇“M”和“T”可以修改芯片的生產(chǎn)廠家和類(lèi)型。鍵入“B”，可以檢查2764的內(nèi)容是否為空。檢查2764的內(nèi)容

向2764寫(xiě)入內(nèi)容為了測(cè)試方便，可寫(xiě)入以下內(nèi)容：

0000H~000FH單元：FE，F(xiàn)F，F(xiàn)C，F(xiàn)F，F(xiàn)8，F(xiàn)F，F(xiàn)0，F(xiàn)F，E0，F(xiàn)F，C0，F(xiàn)F，80，F(xiàn)F，00，F(xiàn)F1000H~100FH單元：FE，F(xiàn)F，F(xiàn)D，F(xiàn)F，F(xiàn)B，F(xiàn)F，F(xiàn)7，F(xiàn)F，EF，F(xiàn)F，DF，F(xiàn)F，BF，F(xiàn)F，7F，F(xiàn)F1.1EPROM的固化與擦除選好合適的芯片類(lèi)型并回車(chē)后，就進(jìn)入到編程界面。在此選76按圖連接線路，接好電源，然后按照以下步驟進(jìn)行測(cè)試：①2764的2腳（A12）接地。②2764的2腳（A12）接+5V。2764內(nèi)容測(cè)試擦除2764中的內(nèi)容并測(cè)試開(kāi)始對(duì)2764中的內(nèi)容進(jìn)行擦除。擦除結(jié)束后，重復(fù)步驟1、2、3，可以看到2764中的內(nèi)容為空。再插入實(shí)訓(xùn)電路中，所有發(fā)光二極管均不會(huì)點(diǎn)亮。

1.1EPROM的固化與擦除按圖連接線路，接好電源，然后按照以下步驟進(jìn)行測(cè)試：2764內(nèi)775、實(shí)訓(xùn)總結(jié)與分析74LS161是一個(gè)4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的工作原理已在前面有關(guān)章節(jié)進(jìn)行了介紹。2764是一個(gè)8K×8的存儲(chǔ)器，共有8K個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)8位；有A0~A12共13根地址線，當(dāng)A0~A12從0000000000000~1111111111111變化時(shí)，對(duì)應(yīng)于0000H~1FFFH單元。分析步驟4所寫(xiě)入的內(nèi)容。在0000H單元寫(xiě)入的內(nèi)容為11111110（FEH），當(dāng)讀出該單元內(nèi)容時(shí)，由實(shí)訓(xùn)電路可知，1#發(fā)光二極管的負(fù)極接低電平，因此1#發(fā)光二極管點(diǎn)亮。1.1EPROM的固化與擦除5、實(shí)訓(xùn)總結(jié)與分析74LS161是一個(gè)4位二進(jìn)制計(jì)78對(duì)于步驟5的第一種情況，A4~A12都接地，依次選中的2764的單元為0000000000000~0000000001111，即0000H~000FH，所以發(fā)光二極管按照步驟5的第一種規(guī)律點(diǎn)亮。對(duì)于步驟5的第二種情況，A12接UCC，A4~A11仍然接地，發(fā)光二極管按照步驟5的第二種規(guī)律點(diǎn)亮。將EPROM中的內(nèi)容擦除后，所有單元都為1，將2764接入實(shí)驗(yàn)電路中，由于發(fā)光二極管負(fù)極接的都是高電平，所以均不亮。

1.1EPROM的固化與擦除對(duì)于步驟5的第一種情況，A4~A12都接地，依次選中791.2ROM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理ROM的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。它是由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和輸出緩沖器三部分組成的。

ROM的基本結(jié)構(gòu)框圖1.2ROM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理ROM的基本結(jié)801、存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣是ROM的主體，它含有大量的存儲(chǔ)單元，一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)碼(1或0)。通常把M位二進(jìn)制碼稱(chēng)為一個(gè)字，一個(gè)字的位數(shù)常稱(chēng)為字長(zhǎng)。

一般數(shù)據(jù)或指令常以字為單位進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)一個(gè)字的單元可簡(jiǎn)稱(chēng)其為字單元。為了方便讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)字單元應(yīng)確定一個(gè)標(biāo)號(hào)，通常稱(chēng)這個(gè)標(biāo)號(hào)為地址。1.1EPROM的固化與擦除1、存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣是ROM的主體，它含有大量的存812、地址譯碼器為了方便進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，ROM必須設(shè)置地址譯碼器。若存儲(chǔ)矩陣中存有N個(gè)字，就應(yīng)有N個(gè)地址編號(hào)，地址譯碼器就必須有N個(gè)輸出端與N個(gè)地址編號(hào)相對(duì)應(yīng)。ROM一般設(shè)有輸出緩沖器。它的作用有兩個(gè)，一是可以提高存儲(chǔ)器的帶負(fù)載能力，二是便于傳送到輸出緩沖器。由三態(tài)控制信號(hào)決定數(shù)據(jù)輸出的時(shí)刻。

3、輸出緩沖器下面以圖7-3所示的二極管存儲(chǔ)器為例來(lái)說(shuō)明ROM的工作原理。1.1EPROM的固化與擦除2、地址譯碼器為了方便進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，ROM必須設(shè)置地82二極管ROM的結(jié)構(gòu)1.1EPROM的固化與擦除二極管ROM的結(jié)構(gòu)1.1EPROM的固化與擦除www83在上圖中，存儲(chǔ)矩陣有4條字線(N=4)，即存儲(chǔ)4個(gè)字；8條位線(M=8)，即每個(gè)字是8位數(shù)碼。所以該ROM的存儲(chǔ)容量為4×8=32位，即存儲(chǔ)矩陣有32個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制信息。由于上圖中存儲(chǔ)矩陣中有4條字線，而地址譯碼器的每個(gè)輸出端應(yīng)該與一個(gè)字單元對(duì)應(yīng)，所以地址譯碼器必須是2/4線譯碼器。輸入代碼00、01、10、11依次對(duì)應(yīng)譯碼器輸出的W0、W1、W2和W3。1.1EPROM的固化與擦除在上圖中，字線與位線的交叉點(diǎn)就是一個(gè)存儲(chǔ)單元。交叉點(diǎn)處接有二極管時(shí)存儲(chǔ)單元相當(dāng)于存1，沒(méi)接二極管的存儲(chǔ)單元相當(dāng)于存0。所以改變二極管的位置，就可以改變字單元中存儲(chǔ)的內(nèi)容。例如，當(dāng)譯碼器輸入A1A0=00時(shí)，字線W0為高電位，與其相接的二極管的陽(yáng)極為高電位，所以二極管導(dǎo)通。最后經(jīng)輸出緩沖器輸出的數(shù)據(jù)是01000110。當(dāng)譯碼器輸入AlA0=11時(shí)，字線W3為高電位，與其相接的二極管導(dǎo)通，最后經(jīng)輸出緩沖器輸出的數(shù)據(jù)是10110000。

在上圖中，存儲(chǔ)矩陣有4條字線(N=4)，即存儲(chǔ)4個(gè)84實(shí)際上，地址譯碼器是由門(mén)電路組成的與陣列，W0~W3的表達(dá)式中都包含了A0、A1的原變量或反變量的“與”項(xiàng)；而存儲(chǔ)矩陣中的位線D0~D7可以看成是二極管構(gòu)成的或門(mén)的輸出端。例如，D7端的等效電路可畫(huà)成下圖所示的或門(mén)電路。D7的等效或門(mén)1.1EPROM的固化與擦除實(shí)際上，地址譯碼器是由門(mén)電路組成的與陣列，W0~W385二極管ROM的結(jié)構(gòu)圖也可以畫(huà)成下圖所示的簡(jiǎn)化形式，這樣看起來(lái)更為直觀。ROM的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖1.1EPROM的固化與擦除二極管ROM的結(jié)構(gòu)圖也可以畫(huà)成下圖所示的簡(jiǎn)化形式，這861.3ROM的分類(lèi)根據(jù)存入數(shù)據(jù)方式的不同，只讀存儲(chǔ)器可分為固定ROM和可編程ROM。上面介紹的是固定ROM，即生產(chǎn)廠家制造好的ROM芯片，其內(nèi)容不能改寫(xiě)，也稱(chēng)為掩膜ROM?？删幊蘎OM分為一次性可編程存儲(chǔ)器PROM、光可擦除可編程存儲(chǔ)器EPROM、電可擦除可編程存儲(chǔ)器E2PROM和快閃存儲(chǔ)器等。

1.3ROM的分類(lèi)根據(jù)存入數(shù)據(jù)方式的不同，只讀871.4ROM的應(yīng)用1、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、程序由于ROM在掉電時(shí)信息不丟失，所以常用來(lái)存儲(chǔ)固定的數(shù)據(jù)和專(zhuān)用程序。單片機(jī)系統(tǒng)都含有一定單元的程序存儲(chǔ)器ROM(用于存放編好的程序和表格常數(shù))。下圖是以EPROM2716作為外部程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)系統(tǒng)。

1.4ROM的應(yīng)用1、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、程序由于ROM882、實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)

ROM除用作存儲(chǔ)器外，還可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯函數(shù)。存儲(chǔ)矩陣把有關(guān)的最小項(xiàng)相或后輸出，就獲得了輸出函數(shù)。

[例]試用ROM實(shí)現(xiàn)下列各函數(shù)。1.4ROM的應(yīng)用2、實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)ROM除用作存儲(chǔ)器外，還可以用來(lái)實(shí)89解：按題意，選用容量為16×4的PROM。依A、B、C、D順序排列變量，將Y1Y2Y3和Y4擴(kuò)展成4變量的邏輯函數(shù)：據(jù)此畫(huà)出存儲(chǔ)矩陣接線圖，如下圖所示。

1.4ROM的應(yīng)用解：按題意，選用容量為16×4的PROM。依A、B、C、D順90上例存儲(chǔ)矩陣接線圖1.4ROM的應(yīng)用上例存儲(chǔ)矩陣接線圖1.4ROM的應(yīng)用www.ceac.o913、用ROM進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換如果ROM的地址譯碼器輸入8位二進(jìn)制數(shù)碼，而在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)與每個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼相對(duì)應(yīng)的BCD碼，就可以將輸入的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼輸出。從上述例子可以看出，用PROM能夠?qū)崿F(xiàn)任何與或標(biāo)準(zhǔn)式的組合邏輯函數(shù)，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)函數(shù)的與或標(biāo)準(zhǔn)式(或列出該函數(shù)的真值表)，使其有關(guān)的最小項(xiàng)相或，即可直接畫(huà)出存儲(chǔ)矩陣的編程圖。

1.4ROM的應(yīng)用3、用ROM進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換如果ROM的地址譯碼器輸入92重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：ROM的存儲(chǔ)容量；用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)以及EPROM的讀寫(xiě)操作?！y點(diǎn)：ROM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。以ROM的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖為例，講清楚ROM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看成是一個(gè)與陣列和一個(gè)或陣列的組合。重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：ROM的存儲(chǔ)容量；用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)以※93討論1、什么叫存儲(chǔ)器的字和字長(zhǎng)？2、存儲(chǔ)器的字線數(shù)與地址譯碼器的輸入端個(gè)數(shù)有何關(guān)系？3、怎樣表示存儲(chǔ)器的容量？討論1、什么叫存儲(chǔ)器的字和字長(zhǎng)？www.ceac.or94本節(jié)小結(jié)

由以上分析可知，EPROM是一種可改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)器，通過(guò)地址線的選擇，可選中相應(yīng)的存儲(chǔ)單元并讀出其中數(shù)據(jù)，同時(shí)也觀察到EPROM的數(shù)據(jù)可以通過(guò)紫外線來(lái)擦除，并可以重新寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。在實(shí)訓(xùn)中，我們對(duì)存儲(chǔ)器有了一個(gè)定性的認(rèn)識(shí):它能夠?qū)⑿畔⒋鎯?chǔ)起來(lái)，并且可以按照需要從相應(yīng)的地址取出信息。本節(jié)小結(jié)由以上分析可知，EPROM是一種可改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)95本節(jié)練習(xí)

1、用ROM實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼。

2、已知ROM的陣列圖如下圖所示，請(qǐng)寫(xiě)出該圖的邏輯函數(shù)表達(dá)式，并說(shuō)明其邏輯功能。

本節(jié)練習(xí)1、用ROM實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼。96第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

F

學(xué)習(xí)目的：了解RAM的結(jié)構(gòu)及工作原理

掌握RAM的字?jǐn)U展和位擴(kuò)展

第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）F學(xué)習(xí)目的：www.c97本次課知識(shí)點(diǎn)：

RAM的結(jié)構(gòu)及工作原理RAM的字?jǐn)U展和位擴(kuò)展第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

本次課知識(shí)點(diǎn)：第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）ww98隨機(jī)存取存儲(chǔ)器又叫讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器，它具有與ROM類(lèi)似的功能。與ROM的主要區(qū)別有兩點(diǎn)：其一，讀/寫(xiě)方便是它最大的優(yōu)點(diǎn)；其二，RAM一旦掉電，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)將隨之丟失，所以它不適于用做需要長(zhǎng)期保存信息的存儲(chǔ)器。

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器可分為靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM兩類(lèi)。動(dòng)態(tài)RAM的集成度高、功耗小，但不如靜態(tài)RAM使用方便。下面以靜態(tài)RAM為例來(lái)介紹隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的基本組成和原理。

第2節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器又叫讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器，它具有與ROM類(lèi)似的992.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理RAM的基本結(jié)構(gòu)框圖

與ROM一樣，RAM也是由存儲(chǔ)矩陣和地址譯碼器構(gòu)成的。不同的是RAM必須具有讀/寫(xiě)控制電路，在讀/寫(xiě)控制信號(hào)的控制下進(jìn)行讀或?qū)懙牟僮?。RAM的基本組成如下圖所示。2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理RAM的基本結(jié)構(gòu)框圖100下面通過(guò)一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀/寫(xiě)操作過(guò)程，說(shuō)明RAM的基本原理。

下圖所示是由兩個(gè)NMOS管和兩個(gè)反相器組成的存儲(chǔ)單元。其工作原理如下：

RAM的基本存儲(chǔ)單元

2.1

RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

下面通過(guò)一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀/寫(xiě)操作過(guò)程，說(shuō)明RAM的基101（1）Tl和T2是門(mén)控管，由字線的狀態(tài)控制它導(dǎo)通或截止。（2）讀/寫(xiě)信號(hào)由三態(tài)門(mén)控制。（3）由于同一時(shí)間不能既進(jìn)行讀操作又進(jìn)行寫(xiě)操作，所以可以用一組數(shù)據(jù)線，在讀/寫(xiě)信號(hào)的控制下進(jìn)行讀出數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)的操作。（4）一片RAM的存儲(chǔ)容量是有限的，通常是用多片RAM組成一個(gè)更大容量的存儲(chǔ)器。2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理（1）Tl和T2是門(mén)控管，由字線的狀態(tài)控制它導(dǎo)通或截102在數(shù)字系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)中，單片存儲(chǔ)器芯片常不能滿足存儲(chǔ)容量的要求。下面以靜態(tài)RAM2114為例來(lái)說(shuō)明RAM容量的擴(kuò)展方法。RAM2114的容量是1024×4位，或?qū)懗?K×4位(即1024個(gè)字，每個(gè)字長(zhǎng)4位)。1、RAM的位擴(kuò)展常見(jiàn)的RAM芯片字長(zhǎng)有4位的、8位的、16位的和32位的不等。下圖所示是用兩片2114芯片連接進(jìn)行位擴(kuò)展的例子。

2.2RAM存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展在數(shù)字系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)中，單片存儲(chǔ)器芯片常不能滿103RAM的位擴(kuò)展

下圖中位的擴(kuò)展是通過(guò)將芯片并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)的，即將RAM的地址線、讀/寫(xiě)控制線和片選信號(hào)線對(duì)應(yīng)地并聯(lián)在一起。各芯片的數(shù)據(jù)輸入/輸出(I/O)線就作為擴(kuò)展后存儲(chǔ)器字的位線。2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理RAM的位擴(kuò)展下圖中位的擴(kuò)展是通過(guò)將芯片并聯(lián)的方式104擴(kuò)展后的存儲(chǔ)器，由于兩芯片的讀/寫(xiě)控制線和片選信號(hào)線并聯(lián)在一起，當(dāng)這兩個(gè)信號(hào)有效時(shí)，則兩芯片都將被選中而同時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌Ｐ酒?的四條數(shù)據(jù)線作為擴(kuò)展后字的高4位，芯片2的四條數(shù)據(jù)線作為擴(kuò)展后字的低4位。擴(kuò)展后存儲(chǔ)器的容量為lK×8位，即l024個(gè)字，每個(gè)字8位。

若需要lK×l6位的存儲(chǔ)容量，則需用4片2114芯片并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。讀者可自行設(shè)計(jì)芯片的接線圖。

2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理擴(kuò)展后的存儲(chǔ)器，由于兩芯片的讀/寫(xiě)控制線和片選信號(hào)線105字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展也可以通過(guò)芯片并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)，即將RAM的地址線、讀/寫(xiě)控制線、數(shù)據(jù)線對(duì)應(yīng)地并聯(lián)在一起，再用一個(gè)譯碼器作為各芯片的片選控制。下圖所示是用四片2114組成的存儲(chǔ)器字?jǐn)U展電路。下圖中，各片的讀/寫(xiě)信號(hào)線和地址譯碼線并聯(lián)在一起，其作用與位擴(kuò)展時(shí)一樣。當(dāng)A11A10=00時(shí)，芯片1被選中，若讀/寫(xiě)信號(hào)有效時(shí)，根據(jù)地址線A0~A9的狀態(tài)，對(duì)芯片1中的某個(gè)字進(jìn)行讀或?qū)懙牟僮鳌?、RAM的字?jǐn)U展2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展也可以通過(guò)芯片并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)，即將RAM的106RAM的字?jǐn)U展

2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理RAM的字?jǐn)U展2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理www1073、RAM的字位同時(shí)擴(kuò)展對(duì)于字位同時(shí)擴(kuò)展的RAM，一般先進(jìn)行位擴(kuò)展再進(jìn)行字?jǐn)U展。例如用RAM2114擴(kuò)展為4K×8位存儲(chǔ)器，先將1K×4RAM擴(kuò)展為1K×8RAM，需要兩片2114。將字?jǐn)?shù)由1K擴(kuò)展為4K，即字?jǐn)?shù)擴(kuò)展了4倍，故應(yīng)增加兩位地址線，通過(guò)譯碼器產(chǎn)生4個(gè)相應(yīng)的低電平去連接4組1K×8RAM的片選端，讀者可自行畫(huà)出電路圖。2.1RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3、RAM的字位同時(shí)擴(kuò)展對(duì)于字位同時(shí)擴(kuò)展的RAM，108重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：RAM的位擴(kuò)展、字?jǐn)U展、字位同時(shí)擴(kuò)展。※難點(diǎn)：RAM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。講清楚的控制作用，只有被選中的一片能進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，其余各片均處于高阻態(tài)，不能進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。重點(diǎn)及難點(diǎn)※重點(diǎn)：RAM的位擴(kuò)展、字?jǐn)U展、字位同時(shí)擴(kuò)展?！?09討論1、怎樣實(shí)現(xiàn)RAM字長(zhǎng)的擴(kuò)展？擴(kuò)展后存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)和位數(shù)怎樣計(jì)算？存儲(chǔ)器的容量怎樣計(jì)算？2、怎樣實(shí)現(xiàn)RAM字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展？擴(kuò)展后存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)和位數(shù)怎樣計(jì)算？存儲(chǔ)器的容量怎樣計(jì)算？3、用RAM2114組成8K×8位的存儲(chǔ)器，需要幾片芯片？其片選譯碼器需要幾個(gè)輸入端？

討論1、怎樣實(shí)現(xiàn)RAM字長(zhǎng)的擴(kuò)展？擴(kuò)展后存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)和110本節(jié)小結(jié)

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）可以在任意時(shí)刻、對(duì)任意選中的存儲(chǔ)單元進(jìn)行信息的存入（寫(xiě)入）或取出（讀出）操作。RAM最大的優(yōu)點(diǎn)是存取方便，使用靈活，既能不破壞地讀出所存信息，又能隨時(shí)寫(xiě)入新的內(nèi)容。其缺點(diǎn)是一旦停電，所存內(nèi)容便全部丟失。RAM由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器、讀／寫(xiě)控制電路、輸入／輸出電路和片選控制電路等組成。當(dāng)單片RAM不能滿足存儲(chǔ)容量的要求時(shí)，可以把若干片RAM聯(lián)在一起，以擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，擴(kuò)展的方法有位擴(kuò)展和字?jǐn)U展兩種，在實(shí)際應(yīng)用中，常將兩種方法相互結(jié)合來(lái)達(dá)到預(yù)期要求。本節(jié)小結(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）可以在任意時(shí)刻、對(duì)任111本節(jié)練習(xí)

1、現(xiàn)有容量為256×8的RAM一片，試回答：（1）該片RAM共有多少個(gè)存儲(chǔ)單元?（2）RAM共有多少個(gè)字?字長(zhǎng)多少位?（3）該片RAM共有多少條地址線?（4）訪問(wèn)該片RAM時(shí)，每次會(huì)選中多少個(gè)存儲(chǔ)單元?2、試用2114(1024×4)擴(kuò)展成1024×8的RAM，畫(huà)出連接圖。

本節(jié)練習(xí)1、現(xiàn)有容量為256×8的RAM一片，試回答：w112第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）

F

學(xué)習(xí)目的：掌握PLD器件的電路表示方法

掌握常見(jiàn)PLD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）F學(xué)習(xí)目的：www.c113本次課知識(shí)點(diǎn)：PLD器件的電路表示方法

常見(jiàn)PLD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）

本次課知識(shí)點(diǎn)：第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）ww114PLD的結(jié)構(gòu)框圖

PLD的基本結(jié)構(gòu)可由下圖所示的框圖表示。PLD器件的核心部分是由一個(gè)與陣列和一個(gè)或陣列組成的。輸入數(shù)據(jù)通過(guò)輸入電路送到與陣列并完成與運(yùn)算，生成乘積項(xiàng)(即與項(xiàng))；乘積項(xiàng)又送到或陣列中，在或陣列中對(duì)各乘積項(xiàng)進(jìn)行組合，從而產(chǎn)生與或邏輯(即生成與或邏輯函數(shù))。第3節(jié)可編程邏輯器件（PLD）

PLD的結(jié)構(gòu)框圖PLD的基本結(jié)構(gòu)可由下圖所示的框圖1153.1PLD的電路表示法下圖所示是PLD使用的三種連線方式。

1、PLD的連線方式PLD的連接方式

3.1PLD的電路表示法下圖所示是PLD使用的三種連線方116（1）“·”表示該點(diǎn)是固定連接點(diǎn)。（2）“×”表示該點(diǎn)為用戶可自定義的編程點(diǎn)。（3）既無(wú)“·”也無(wú)“×”處，表示該點(diǎn)是斷開(kāi)的，或是在編程時(shí)被擦除的。

2、PLD的輸入/輸出緩沖器PLD的輸入和輸出電路一般都是由緩沖器組成的，以增強(qiáng)帶負(fù)載能力。下圖所示是各種緩沖器的符號(hào)。

3.1PLD的電路表示法（1）“·”表示該點(diǎn)是固定連接點(diǎn)。2、PLD的輸入/輸出緩沖117PLD的輸入/輸出緩沖器3.1PLD的電路表示法PLD的輸入/輸出緩沖器3.1PLD的電路表示法www118（1）上圖（a）所示是輸入緩沖器的符號(hào)。它有兩個(gè)輸出端，。（2）上圖（b）所示是三態(tài)輸出緩沖器的符號(hào)。其輸出狀態(tài)由控制端EN和控制。（3）上圖（c）所示是帶反饋的三態(tài)輸出緩沖器的符號(hào)。當(dāng)EN=l時(shí)，I/O端作為輸出端使用；當(dāng)=0時(shí)，I/O端作為輸入端使用，此時(shí)。

3.1PLD的電路表示法（1）上圖（a）所示是輸入緩沖器的符號(hào)。它有兩個(gè)輸出3.11193、PLD的門(mén)電路表示法下圖所示是幾種PLD邏輯門(mén)電路的表示法。

PLD門(mén)電路的表示法

多輸入端與門(mén)上圖（a）所示是多輸入端與門(mén)電路。多輸入端或門(mén)上圖（b）所示是多輸入端或門(mén)電路。3.1PLD的電路表示法3、PLD的門(mén)電路表示法下圖所示是幾種PLD邏輯門(mén)電路的表1203.2PLD器件結(jié)構(gòu)PROM是一種只讀存儲(chǔ)器。與ROM不同的是，用戶可以對(duì)它進(jìn)行一次編程，所以PROM也屬于可編程邏輯器件。PROM的PLD表示法如下圖所示。它的地址譯碼器由一個(gè)固定的與陣列組成，即與陣