第七章存儲(chǔ)器、CPLD

學(xué)習(xí)完本章后，應(yīng)該能做到：1、闡明ROM、RAM的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作原理。2、簡(jiǎn)述PROM、EPROM、EEPROM等概念。3、簡(jiǎn)述SRAM、DRAM、地址、位、字等概念。4、闡述位擴(kuò)展、字?jǐn)U展的方法，并熟練運(yùn)用。5、簡(jiǎn)述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的應(yīng)用。第七章存儲(chǔ)器、CPLD第七章存儲(chǔ)器、CPLD

概述7.1只讀存儲(chǔ)器7.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器7.3可編程邏輯器件存儲(chǔ)器是一種能存儲(chǔ)大量二值信息的半導(dǎo)體器件。由于要求存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量往往很大，因而不可能將每個(gè)存儲(chǔ)單元電路的輸入和輸出端象寄存器那樣固定地引出。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器采用了按地址存放數(shù)據(jù)的方法，只有那些被輸入地址代碼指定的存儲(chǔ)單元才能與輸入/輸出端接通，進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀出和寫(xiě)入。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類（根據(jù)使用功能的不同）（1）只讀存儲(chǔ)器（ROM）（Read-onlymemory）。（2）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）（Randomaccessmemory）。概述存儲(chǔ)容量：用來(lái)衡量存儲(chǔ)器存放數(shù)據(jù)的能力指標(biāo)，指存儲(chǔ)單元的總數(shù)。存儲(chǔ)單元的最基本的單位是位和字，字的位數(shù)叫字長(zhǎng)，存儲(chǔ)容量通常表示為“m字×n位”。

210=1024=1K（字位），

220=1048576=1024K=1M（字位）例：微型計(jì)算機(jī)中常用的2114型靜態(tài)RAM的容量為1K×4。

4116型動(dòng)態(tài)RAM的容量為16K×1。

2716型EPROM的容量為2K×8。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)速度：通常用存取周期來(lái)描述。存取周期是指從存儲(chǔ)器開(kāi)始存取第一個(gè)字到能夠存取第二個(gè)字為止所需的時(shí)間。例：微型計(jì)算機(jī)中常用的2114型靜態(tài)RAM的讀、寫(xiě)周期均為200ns，4116型動(dòng)態(tài)RAM的讀、寫(xiě)周期均為375ns。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)7.1只讀存儲(chǔ)器（ROM）

只讀存儲(chǔ)器，工作時(shí)其存儲(chǔ)的內(nèi)容固定不變。且只能讀出，不能隨時(shí)寫(xiě)入。工作時(shí)，將一個(gè)給定的地址碼加到ROM的地址輸入端，便可在它的輸出端得到一個(gè)事先存入的確定數(shù)據(jù)。

只讀存儲(chǔ)器存入數(shù)據(jù)的過(guò)程，稱為對(duì)ROM進(jìn)行編程。

ROM的分類按存貯矩陣中器件類型

固定ROM--PROM--

EPROM--

FlashMemory--

E2PROM--

二極管ROM三極管ROMMOS管ROM按寫(xiě)入方式廠家裝入數(shù)據(jù)，永不改變用戶裝入，只可裝一次，永不改變用戶裝入，紫外線擦除用戶裝入，電可擦除高集成度，大容量存儲(chǔ)矩陣三態(tài)緩沖器

地址譯碼器數(shù)據(jù)輸出

地址輸入ROM的基本結(jié)構(gòu)固定ROM主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)單元矩陣和輸出緩沖器三部分組成。字線容量=字線×位線位線控制信號(hào)輸入存儲(chǔ)矩陣字線位線二極管ROM—以4×4為例

存儲(chǔ)單元1011111000111100譯碼器

輸出緩沖器任何時(shí)刻只有一根字線為高電平。三極管ROM和NMOS管ROM

有一種可編程序的ROM，在出廠時(shí)全部存儲(chǔ)“1”，用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫(xiě)為“0”,但是，只能改寫(xiě)一次，稱為PROM。字線位線熔斷絲

若將熔絲燒斷，該單元?jiǎng)t變成“0”。顯然，一旦燒斷后不能再恢復(fù)。可編程ROM（PROM）（1）用于存儲(chǔ)固定的數(shù)據(jù)、表格（2）碼制變換ROM的簡(jiǎn)單應(yīng)用（3）用戶程序的存貯（4）構(gòu)成組合邏輯電路例1用ROM實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制譯碼顯示電路。m0m1m2m9……例2用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。

2/4線譯碼器A1A0m0m1m2m3D0D1D2D37.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)隨機(jī)存儲(chǔ)器又稱讀寫(xiě)存儲(chǔ)器特點(diǎn)：在工作過(guò)程中，既可從存儲(chǔ)器的任意單元讀出信息，又可以把外界信息寫(xiě)入任意單元，因此它被稱為隨機(jī)存儲(chǔ)器。分類:按功能分靜態(tài)SRAM

、動(dòng)態(tài)DRAM兩類；按所用器件分雙極型、MOS型兩種。RAM的基本結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)矩陣讀/寫(xiě)控制器控制器地址譯碼器地址碼輸片選讀/寫(xiě)控制輸入/輸出入入

例如：容量為256×1的存儲(chǔ)器（1）地址譯碼器

8根列地址選擇線32根行地址選擇線32×8=256個(gè)存儲(chǔ)單元譯碼方式單譯碼雙譯碼---n位地址構(gòu)成2n

條地址線。若n=10，則有1024條地址線---將地址分成兩部分，分別由行譯碼器和列譯碼器共同譯碼其輸出為存儲(chǔ)矩陣的行列選擇線，由它們共同確定欲選擇的地址單元。若給出地址A7-A0=00100001，將選中哪個(gè)存儲(chǔ)單元讀/寫(xiě)？

若容量為256×4的存儲(chǔ)器，有256個(gè)字，8根地址線A7-A0，但其數(shù)據(jù)線有4根，每字4位。8根列地址選擇線32根行地址選擇線1024個(gè)存儲(chǔ)單元

若給出地址A7-A0=00011111，哪個(gè)單元的內(nèi)容可讀/寫(xiě)？

（2）存儲(chǔ)矩陣

靜態(tài)RAM存儲(chǔ)單元（SRAM）--以六管靜態(tài)存儲(chǔ)單元為例基本RS觸發(fā)器控制該單元與位線的通斷控制位線與數(shù)據(jù)線的通斷Xi

=0，T5、T6截止，觸發(fā)器與位線隔離。

T1-T6構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)單元。T3、T4為負(fù)載，T1、T2為基本RS觸發(fā)器。來(lái)自行地址譯碼器的輸出（2）存儲(chǔ)矩陣Xi

=1，T5、T6導(dǎo)通，觸發(fā)器與位線接通。Yj

=1，T7

、T8均導(dǎo)通，觸發(fā)器的輸出與數(shù)據(jù)線接通，該單元數(shù)據(jù)可傳送。來(lái)自列地址譯碼器的輸出

靜態(tài)RAM存儲(chǔ)單元（SRAM）--以六管靜態(tài)存儲(chǔ)單元為例來(lái)自行地址譯碼器的輸出（3）片選信號(hào)與讀/寫(xiě)控制電路

當(dāng)CS=0時(shí)，選中該單元.

若R/W=1，三態(tài)門(mén)1、2關(guān),3開(kāi)，數(shù)據(jù)通過(guò)門(mén)3傳到I/O口，進(jìn)行讀操作；

當(dāng)CS=1時(shí)，三態(tài)門(mén)均為高阻態(tài)，I/O口與RAM內(nèi)部隔離。

當(dāng)Xi和Yi中有一消失，該單元與數(shù)據(jù)線聯(lián)系被切斷，由于互鎖作用，信息將被保存。若R/W=0，門(mén)1、2開(kāi)，門(mén)3關(guān)，數(shù)據(jù)將從I/O口通過(guò)門(mén)1、2，向T7、T8寫(xiě)入，進(jìn)行寫(xiě)操作。RAM存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展1.位數(shù)（字長(zhǎng)）的擴(kuò)展D0D1

D2

D3

D12D13D14D15

例1用4K×4位的RAM擴(kuò)展為4K×16位的RAM···CS┇

A11

A0

···R/W

R/W

CSA0

A11

4K×4位（1）I/O0I/O1I/O2I/O3

R/W

CSA0

A11

4K×4位（4）I/O0I/O1I/O2I/O3

······┇

┇

即該芯片8K×8功能框圖2.字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展可利用外加譯碼器控制存儲(chǔ)器芯片的片選輸入端CS來(lái)實(shí)現(xiàn)。假設(shè)某芯片的存儲(chǔ)容量為：8K×8（即8192字×8位）。數(shù)據(jù)線共有：地址線共有：13根（A12~A0）8根（D7~D0）2.字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展圖8.1.10(I)(II)(III)(IV)芯片74139有效輸出端A14A13

IY000

IIY101IIIY210IVY311例2將8K×8位的RAM擴(kuò)展為32K×8位的RAM

3.字?jǐn)?shù)、位數(shù)同時(shí)擴(kuò)展例3