北京郵電大學 計算機學院 數(shù)字邏輯 第四章課件

1、交作業(yè)2、本周作業(yè)P1211(詳細設(shè)計4位),4,11,12（只回答需要幾片）作業(yè)3、用JK觸發(fā)器設(shè)計一個當M=0為8421碼六進制加法計數(shù)；M=1為循環(huán)碼六進制計數(shù)器。4、設(shè)計一個巴克碼1110010序列檢測器。5、

仿真作業(yè)P1211(詳細設(shè)計4位),R0=3、R1=5、R2=7、R3=9先存入后讀出。（3人一組）第4章第

4章第一節(jié)特殊存儲部件第二節(jié)隨機讀寫存儲器REM第三節(jié)只讀存儲器ROM第四節(jié)FLASH存儲器第五節(jié)存儲器容量擴充存儲邏輯譯碼器寄存器組數(shù)據(jù)入n位地址計數(shù)器特殊存儲部件●

一、寄存器堆一個寄存器可以記憶4、8、16、32位……信息。寄存器堆結(jié)構(gòu)DatainDataOut地址線WRRD寄存器堆第一節(jié)特殊存儲部件數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)分配器每次只能讀出一個寄存器的數(shù)據(jù)位數(shù)的多少取決觸發(fā)器的個數(shù)一個寄存器只能記憶一個字記憶多個字-----需要多個寄存器一個字=n位A1A0A1A0雙端口寄存器雙端口輸出寄存器運算器E鎖存器B鎖存器A雙端口寄存器組EA0~3B0~3ABWRRD數(shù)據(jù)入A輸出B地址4位WRRD寄存器堆B輸出RDB地址4位A地址4位16個可以同時從寄存器堆中取出A、B兩個數(shù)寄存器隊列●

二、寄存器隊列以先進先出（FIFO）方式用若干個寄存器構(gòu)成的小型存儲部件寄存器隊列●

三、寄存器堆棧以后進先出（LIFO）方式用若干個寄存器構(gòu)成的小型存儲部件寄存器堆棧寄存器堆棧(c)出棧隨機讀寫存儲器第二節(jié)隨機讀寫存儲器●

一、存儲元的結(jié)構(gòu)隨機讀寫存儲器----RAM記憶部件雙極型MOS型動態(tài)靜態(tài)●

1、SRAM的存儲元六管靜態(tài)存儲單元AT1T2T3T4T5T6D線D線選擇線XVCC靜態(tài)下約定：T1截止，T2導通，存“1”T1導通，T2截止，存“0”寫入*

數(shù)據(jù)放在D線上*

字選擇線X高電平（送地址）*

T5T6導通*

A=D線*

D=1T2導通，T1截止，寫1D=0T2截止，T1導通，寫0*

T5T6截止后，狀態(tài)保留讀出*

取走1或0*

字選擇線X高電平（送地址）*T5T6導通*

D線=A（非破壞性讀出）SRAMDRAMT1T2交叉耦合構(gòu)成觸發(fā)器易失性存儲器DRAM●

2、DRAM的存儲元

(DynamicRAM)單管動態(tài)存儲單元依賴電容C的充電電荷記存“1”“0”。寫入*

數(shù)據(jù)放在D線上*字選擇線X高電平（送地址）*

T1導通*D=1C充電，寫1D=0C放電，寫0讀出*字選擇線X高電平（送地址）*

T1導通*

CD與C電荷重新分布（破壞性讀出）D線T1C字選擇線XCD*先對CD預(yù)充電（V’）C上的“1”和“0”，對應(yīng)電壓VS1和VS0讀出的電壓V1和V0，對應(yīng)“1”和“0”總電荷不變：電源電壓讀“1”：讀“0”：CD>>C讀出放大器重寫刷新讀出的電壓值很小功能DRAM的控制電路DRAM動態(tài)存儲器的讀寫控制電路存儲元上數(shù)據(jù)線的工作情況存儲元數(shù)據(jù)線的工作情況輸出緩沖器輸入緩沖器刷新緩沖器(字線)(數(shù)據(jù)線)存儲元寫入：R/W=0輸入緩沖器打開讀出：R/W=1輸出緩沖器打開破壞性讀出重寫刷新：刷新控制線=1刷新緩沖器打開，讀出的1被寫入“1”SDRAM補充：SDRAM

——SynchronousDRAM同步動態(tài)存儲器在現(xiàn)有的標準動態(tài)存儲器中加入同步控制邏輯(一個狀態(tài)機)，利用一個單一的系統(tǒng)時鐘同步所有的地址數(shù)據(jù)和控制信號。SGRAM——SynchronousGraphicsRandom-AccessMemory同步圖形隨機存儲器一種圖形讀寫能力較強的顯存，由SDRAM改良而成。SGRAM讀寫數(shù)據(jù)時不是一一讀取，而是以"塊"（Block）為單位，從而減少了內(nèi)存整體讀寫的次數(shù)，提高了圖形控制器的效率。用于視頻存儲。

DDR

（DDRSDRAM）——DoubleDataRateSDRAM雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器存儲容量：B→KB→MB→GB→TB→PB→EB(1018字節(jié))1KB=1024Byte；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB。1KB=1024B=1024字節(jié)1MB=1024KB=104,8576字節(jié)1GB=1024MB=10,7374,1824字節(jié)1TB=1024GB=1,0995,1162,7776字節(jié)1PB=1024TB=112,589,99,0684，2624字節(jié)1EB=1024PB=11,5292,1504,6068,46976字節(jié)1ZB=1024EB=118,059,162,0717,41130,3424字節(jié)1YB=1024ZB=1,2089,2581,9614,6291,7470,6176字節(jié)RAM的組成●

二、RAM的結(jié)構(gòu)地址譯碼讀寫電路地址碼讀/寫控制輸出數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)存儲矩陣將若干個存儲元排成矩陣形式123●

三、地址譯碼*單地址譯碼4×8存儲器字線字線字線字線掛在字線上的所有存儲元存儲單元

如：16×8=128A1A0A1A02:4譯碼器b7b6b5b4b3b2b1b000011011y0y1y2y316X4譯碼電路16X4存儲器的譯碼電路譯碼電路4×1存儲器*

雙地址譯碼選中64個單元僅需要16條地址線（000000）（101001）D3D2D1D0用兩個6:64譯碼器，地址范圍是?K問題：1K×8存儲器所需的譯碼器？1024×8存儲器10:1024譯碼器4KA1A02:4譯碼器B

B

B

B00011011A0A23:8譯碼器A13:8譯碼器A3A5A40124356701243567SRAM讀寫控制1024×4●

四、讀寫控制DRAM讀寫控制1MX1DRAM存儲器芯片的外部接線存儲芯片外部接線地址線數(shù)據(jù)線讀/寫線片選線2114A0~A9D0~D3CSWE1K×4RAM2716A0~A10D0~D7CERD2K×8ROM存儲器容量擴充●

五、存儲器容量擴充●

1、位擴展RAM芯片的描述2K×4256×81024×1要組成1K×8的存儲器1K×11K×41K×88片2片1片●

2、字擴展要組成8K×8的存儲器1K×82K×84K×88片4片2片●

3、容量擴展4K×18K×41K×8表示片內(nèi)有多少條地址線一片內(nèi)的存儲單元為2048一個有效地址對應(yīng)的存儲元數(shù)D1D0D7…1KX1D0~D3D4~D71KX4D0~D71KX8存儲器容量擴充A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0對應(yīng)1K×?芯片片內(nèi)地址線（10條）片內(nèi)地址線（11條）片內(nèi)地址線（12條）對應(yīng)2K×?芯片對應(yīng)4K×?芯片……對應(yīng)64K×?芯片片內(nèi)地址線（16條）高位地址

6:64高位地址

5:32高位地址

4:16地址線增加一條容量增加一倍組成64K的存儲器需64片需32片需1片需16片1、交作業(yè)2、本周作業(yè)P1216,7作業(yè)P15633、查閱資料：FLASH的讀寫原理4、查閱資料：CPLD與FPGA的區(qū)別。5、用PROM及PLA實現(xiàn)。問題1、2、3、4、CCaCaC5、存儲器芯片包括的管腳：數(shù)據(jù)線、地址線、讀寫線、片選線例題1D0D7…CSCSCSCSD0~D3D0~D3D0~D3D0~D3D4~D7D4~D7D4~D7D4~D7256×4256×4256×4256×4例1現(xiàn)有256×4的存儲芯片若干，試問要組成1K×8的存儲器需要芯片多少片？畫出連線圖。解：字擴展需要4片，位擴展需要2片，共需要8片。000~0FFH100~1FFH300~3FFH200~2FFHY0Y1Y2Y32:4A8A91K×8A0A7…例題2例2在8位微機中，已知:ROM地址為0000H~07FFHPROM地址為1000H~17FFHEPROM地址為1800H~1FFFHRAM地址為B800H~BFFFH2K×82K×82K×81K×14K×84K×84K×8A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0片內(nèi)地址線（10條）RAM100000000100001100…0011…11…RAM2101111011101BC00H~BFFFHB800H~BBFFHROMPROMEPROM2K×8一片2K×8一片2K×8一片畫出電路聯(lián)接圖。RAM16片解：提供的芯片√√√投影內(nèi)存條例題25:32A11A12A15A14A13…00000CSROM00010CSPROM00011CSEPROM10111CSRAMA10BC00H~BFFFHB800H~BBFFHA0~A10ROMEPROMPROMCSCSCSCS1k×1CS1k×1A0~A9A0~A9問題8KX8存儲容量：?只讀存儲器第二節(jié)只讀存儲器特點：廠家按要求在芯片生產(chǎn)過程中掩膜成型A1A02:4譯碼器D3D2D1D000011011VCC字線00地址的數(shù)據(jù)：011001地址的數(shù)據(jù)：010110地址的數(shù)據(jù)：101011地址的數(shù)據(jù)：0000半導體只讀存儲器．簡稱ROM(Read-onlyMemory)特點：存儲固定信息。預(yù)先把信息寫入到存儲器中，在操作過程中，只能讀出信息，不能寫入。存放引導、監(jiān)控程序1、

掩膜式只讀存儲器ROM非易失性存儲器一、

只讀存儲器ROM分類掩膜SLE66CX160SSmartcardhex文件只讀存儲器特點：用戶一次性寫入(現(xiàn)場可編程ROM)*熔絲型*結(jié)破壞型VCC熔絲D線字線VEE正常輸出=0熔絲燒斷后輸出=1特點：在專用設(shè)備上可改寫EPROME2PROM紫外線擦除電擦除P114EPROM的內(nèi)部工作原理2、

一次編程只讀存儲器PROM

3、

多次改寫只讀存儲器FLASH特點：集成度高、讀取速度快、再編程次數(shù)多具有RAMEEPROM的特點非易失性的存儲器

Intel公司于1988年推出的一種新型半導體存儲器4、

閃存FLASH內(nèi)部采用SRAM作為緩沖器28F020_Flash存儲器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)容量：256KX8以扇區(qū)為單位進行擦除／編程寫入FLASH已廣泛用于手機、MP3播放器、機頂盒、PC機主板的BIOS芯片、CD_ROM、DVD等計算機外設(shè)中，甚至在一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中（比如路由器、防火墻）也有應(yīng)用。ROM結(jié)構(gòu)●

二、掩膜ROM的結(jié)構(gòu)A1A0W如果希望W2=1A1A0=10地址譯碼、存儲矩陣、輸出緩沖地址譯碼構(gòu)成與門陣列WA0RVCC(+5V)D1D2A1利用行列交叉點上的晶體管的導通或截止來表示存1或存0。每個交叉點都是一個存儲元ROM結(jié)構(gòu)D=W1+W2+W3D3D2D1D0=0111DW1W2W3RD1D2D3W2W3W1D存儲矩陣構(gòu)成或門陣列當W2=1接有二極管存“1”沒接二極管存“0”ROM結(jié)構(gòu)輸入使用與陣列輸出使用或陣列000001010011A2A1A0Y3Y2Y1Y0A0A1A2與陣列或陣列Y0Y1Y2Y3100101110111(0101)(1011)(0001)(1100)(0101)(0011)(1001)(0110)每一條字線對應(yīng)輸入變量的一個最小項ROM容量=8×4ROM結(jié)構(gòu)ROM的另一種表示形式

如果把ROM看作組合邏輯電路，則地址碼A1A0是輸入變量，數(shù)據(jù)碼D3~D0是輸出變量。輸出函數(shù)表達式：譯碼部分表達式：ROM與陣列固定或陣列可編程ROM應(yīng)用●

三、ROM的應(yīng)用●

1、代碼轉(zhuǎn)換器例1試用ROM實現(xiàn)四位自然二進制碼轉(zhuǎn)換成四位循環(huán)碼。解：四位自然二進制碼為B3B2B1B0，四位循環(huán)碼為G3G2G1G0

。轉(zhuǎn)換器NOB3B2B1B0G3G2G1G00000000001000100012001000113001100104010001105010101116011001017011