杭電數(shù)電第八章存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件

杭電數(shù)電第八章存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件第一頁(yè)，共25頁(yè)。一．

RAM的基本結(jié)構(gòu)

由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器、讀寫控制器、輸入/輸出控制、片選控制等幾部分組成。8.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）第二頁(yè)，共25頁(yè)。

1.存儲(chǔ)矩陣圖中，1024個(gè)字排列成32×32的矩陣。為了存取方便，給它們編上號(hào)。32行編號(hào)為X0、X1、…、X31，32列編號(hào)為Y0、Y1、…、Y31。這樣每一個(gè)存儲(chǔ)單元都有了一個(gè)固定的編號(hào)，稱為地址。

第三頁(yè)，共25頁(yè)。2．地址譯碼器——將寄存器地址所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)譯成有效的行選信號(hào)和列選信號(hào)，從而選中該存儲(chǔ)單元。

采用雙譯碼結(jié)構(gòu)。行地址譯碼器：5輸入32輸出，輸入為A0、A1、…、A4，輸出為X0、X1、…、X31；

列地址譯碼器：5輸入32輸出，輸入為A5、A6、…、A9，輸出為Y0、Y1、…、Y31，這樣共有10條地址線。例如，輸入地址碼A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000001，則行選線X1＝1、列選線Y0＝1，選中第X1行第Y0列的那個(gè)存儲(chǔ)單元。第四頁(yè)，共25頁(yè)。3．RAM的存儲(chǔ)單元例.六管NMOS靜態(tài)存儲(chǔ)單元第五頁(yè)，共25頁(yè)。

4.片選及輸入/輸出控制電路當(dāng)選片信號(hào)CS＝1時(shí)，G5、G4輸出為0，三態(tài)門G1、G2、G3均處于高阻狀態(tài)，輸入/輸出（I/O）端與存儲(chǔ)器內(nèi)部完全隔離，存儲(chǔ)器禁止讀/寫操作，即不工作；當(dāng)CS＝0時(shí)，芯片被選通：當(dāng)＝1時(shí)，G5輸出高電平，G3被打開，于是被選中的單元所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在I/O端，存儲(chǔ)器執(zhí)行讀操作；當(dāng)＝0時(shí)，G4輸出高電平，G1、G2被打開，此時(shí)加在I/O端的數(shù)據(jù)以互補(bǔ)的形式出現(xiàn)在內(nèi)部數(shù)據(jù)線上，存儲(chǔ)器執(zhí)行寫操作。第六頁(yè)，共25頁(yè)。

二.RAM的工作時(shí)序（以寫入過(guò)程為例）讀出操作過(guò)程如下：（1）欲寫入單元的地址加到存儲(chǔ)器的地址輸入端；（2）加入有效的選片信號(hào)CS；（3）將待寫入的數(shù)據(jù)加到數(shù)據(jù)輸入端。（3）在線上加低電平，進(jìn)入寫工作狀態(tài)；（4）讓選片信號(hào)CS無(wú)效，I/O端呈高阻態(tài)。第七頁(yè)，共25頁(yè)。三．RAM的容量擴(kuò)展1．位擴(kuò)展用8片1024（1K）×1位RAM構(gòu)成的1024×8位RAM系統(tǒng)。第八頁(yè)，共25頁(yè)。2．字?jǐn)U展用8片1K×8位RAM構(gòu)成的8K×8位RAM。第九頁(yè)，共25頁(yè)。RAM的芯片簡(jiǎn)介(6116)6116為2K×8位靜態(tài)CMOSRAM芯片引腳排列圖：A0～A10是地址碼輸入端，D0～D7是數(shù)據(jù)輸出端，是選片端，是輸出使能端，是寫入控制端。第十頁(yè)，共25頁(yè)。（2）一次性可編程ROM（PROM）。出廠時(shí)，存儲(chǔ)內(nèi)容全為1（或全為0），用戶可根據(jù)自己的需要編程，但只能編程一次。8.3只讀存儲(chǔ)器(ROM)

一．ROM的分類按照數(shù)據(jù)寫入方式特點(diǎn)不同，ROM可分為以下幾種：（1）固定ROM。廠家把數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器中，用戶無(wú)法進(jìn)行任何修改。（3）光可擦除可編程ROM（EPROM）。采用浮柵技術(shù)生產(chǎn)的可編程存儲(chǔ)器。其內(nèi)容可通過(guò)紫外線照射而被擦除，可多次編程。（5）快閃存儲(chǔ)器（FlashMemory）。也是采用浮柵型MOS管，存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的擦除和寫入是分開進(jìn)行的，數(shù)據(jù)寫入方式與EPROM相同，一般一只芯片可以擦除/寫入100次以上。（4）電可擦除可編程ROM（E2PROM）。也是采用浮柵技術(shù)生產(chǎn)的可編程ROM，但是構(gòu)成其存儲(chǔ)單元的是隧道MOS管，是用電擦除，并且擦除的速度要快的多（一般為毫秒數(shù)量級(jí)）。E2PROM的電擦除過(guò)程就是改寫過(guò)程，它具有ROM的非易失性，又具備類似RAM的功能，可以隨時(shí)改寫（可重復(fù)擦寫1萬(wàn)次以上）。第十一頁(yè)，共25頁(yè)。二．ROM的結(jié)構(gòu)及工作原理1. ROM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由地址譯碼器和存儲(chǔ)矩陣組成。第十二頁(yè)，共25頁(yè)。2.ROM的基本工作原理：由地址譯碼器和或門存儲(chǔ)矩陣組成。例：存儲(chǔ)容量為4×4的ROM第十三頁(yè)，共25頁(yè)。二極管固定ROM舉例（1）電路組成：由二極管與門和或門構(gòu)成。與門陣列組成譯碼器，或門陣列構(gòu)成存儲(chǔ)陣列。第十四頁(yè)，共25頁(yè)。（2）輸出信號(hào)表達(dá)式與門陣列輸出表達(dá)式：（3）ROM存儲(chǔ)內(nèi)容的真值表或門陣列輸出表達(dá)式：第十五頁(yè)，共25頁(yè)。1.作函數(shù)運(yùn)算表電路【例7.2—1】試用ROM構(gòu)成能實(shí)現(xiàn)函數(shù)y=x2的運(yùn)算表電路，x的取值范圍為0～15的正整數(shù)。三．ROM的應(yīng)用【解】（1）分析要求、設(shè)定變量自變量x的取值范圍為0～15的正整數(shù)，對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制正整數(shù)，用B=B3B2B1B0表示。根據(jù)y=x2的運(yùn)算關(guān)系，可求出y的最大值是152＝225，可以用8位二進(jìn)制數(shù)Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。（2）列真值表—函數(shù)運(yùn)算表第十六頁(yè)，共25頁(yè)。第十七頁(yè)，共25頁(yè)。Y7=m12+m13+m14+m15（3）寫標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式Y(jié)4=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)畫ROM存儲(chǔ)矩陣結(jié)點(diǎn)連接圖為做圖方便，我們將ROM矩陣中的二極管用節(jié)點(diǎn)表示。Y0=m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15第十八頁(yè)，共25頁(yè)。第十九頁(yè)，共25頁(yè)。【解】（1）寫出各函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式：按A、B、C、D順序排列變量，將Y1、Y2、Y4擴(kuò)展成為四變量邏輯函數(shù)。2.實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)【例7.2—2】試用ROM實(shí)現(xiàn)下列函數(shù)：第二十頁(yè)，共25頁(yè)。（2）選用16×4位ROM，畫存儲(chǔ)矩陣連線圖：第二十一頁(yè)，共25頁(yè)。四．EPROM舉例——2764第二十二頁(yè)，共25頁(yè)。五.