存储器和可编程逻辑器.ppt

本章主要内容 只读存储器随机存取存储器可编程逻辑器件 第10章存储器和可编程逻辑器件 只读存储器用于存放固定不变的信息 它在正常工作时 只能按给定地址读出信息 而不能写入信息 故称为只读存储器 简称ROM 它的优点是存储信息可靠 不会丢失 即使断电 数据也不会丢失 它的缺点是 信息写入必须由芯片制造商完成 因此当生产批量小时 成本高 其次是不能更新存储器的内容 要更新只能换新的ROM 随着电子技术的发展 又出现了可编程ROM和可改写可编程ROM 10 1只读存储器 右图是ROM的结构框图 它是由存储矩阵和地址译码器两个主要部分组成 为了增加ROM的带负载能力 在输出端接有读出电路 10 1 1ROM的结构框图 下面以下图所示二极管存储器为例来说明ROM的工作原理 10 1 2ROM的工作原理 二极管ROM电路 1 存储矩阵图中的存储矩阵有四条字线和四条位线 共有16个交叉点 注意 不是结点 每个交叉点都可看作是一个存储单元 交叉点处接有二极管时相当于存 1 没有接二极管时相当于存 0 存储单元是存 1 还是存 0 完全取决于ROM的存储需要 设计和制造时已完全确定 不能改变 而且信息存入后 即使断开电源 所存信息也不会消失 所以 ROM又称为固定存储器 2 地址译码器这是一个二极管译码器 两位地址代码A1A0能指定四个不同的地址 地址译码器具有如下特点 1 取一译码 2 最小项译码 二极管ROM电路可以画成如下图所示的简化电路 随机存取存储器 RAM 也称为读 写存储器 它可随时从任何一个指定地址的存储单元中取出 读出 数据 也可随时将数据存入 写入 任何一个指定地址的存储单元中 RAM的最大优点是读 写方便 但有信息丢失的缺点 一旦电源关断 所存储的信息就会随之消失 不利于数据的长期保存 10 2随机存取存储器 RAM可分为静态RAM StaticRAM 简称SRAM 和动态RAM DynamicRAM 简称DRAM 两种 1 静态RAM的主要特点是用变通的双稳态触发器存放一位二进制信息 只要不切断电源 信息就可长时间稳定地保存 静态RAM的优点是存取速度快 不需对所存信息进行刷新 缺点是基本存储电路中包含的管子数目较多 功耗较大 2 动态RAM的主要特点是用电容上所充的电荷表示一位二进制信息 因为电容上的电荷会随时间不断释放 因此对动态RAM必须不断进行读出和写入 以使释放的电荷得到补充 这就是对所存信息进行刷新 动态RAM的优点是所用元件少 功耗低 集成度高 价格便宜 其缺点是存取速度较慢并要有刷新电路 10 2 1RAM的分类 RAM的结构框图如下图所示 与ROM相似 但由于RAM不仅能 读 还能 写 这双重功能就需要读 写控制电路来加以协调 10 2 2RAM的结构和工作原理 RAM的结构框图 RAM的工作原理 1 存储矩阵 2 地址译码器 3 读 写控制电路 4 片选控制 RAM芯片可分为双极型和MOS型两类 在MOS型RAM芯片中 按其工作模式又分为动态RAM和静态RAM芯片两种 动态RAM芯片集成度高 功耗小 但不如静态RAM芯片使用方便 一般情况下 大容量存储器使用动态RAM芯片 小容量存储器使用静态RAM芯片 RAM芯片有多种型号规格 下面以2114静态RAM芯片为例 简单介绍一下RAM芯片 10 2 3RAM芯片简介 RAM2114外引线排列图 图 a 表示 与 门Y AC 图 b 表示 或 门Y A B 图 c 表示两种缓冲器 Y1 A为反相缓冲器 Y2 A为同相缓冲器 10 3可编程逻辑器件 1 可编程只读存储器用户可直接写入信息的只读存储器 称为可编程只读存储器 简称PROM 向芯片写入信息的过程称为对存储器芯片编程 10 3 1可编程只读存储器 PROM基本结构 可编程逻辑阵列 PLA 是由可编程 与 阵列和可编程 或 阵列组成 其基本结构如图所示 10 3 2可编程逻辑阵列 PLA基本结构 可编程阵列逻辑 PAL 是在ROM和PLA基础上发展起来的 它也采用 阵列逻辑技术 在阵列逻辑中 即要求有规则的阵列结构 又要求实现灵活多变的逻辑功能 同时还要求编程简单 易于实现 10 3 3可编程阵列逻辑 PAL基本结构 通用阵列逻辑 GAL 是近期发展起来的一种新一代可编程逻辑器件 其功能比PLA更强 性能也更优越 GAL是一种可多次编程 可电擦除的通用逻辑器件 它具有功能很强的可编程的输出级 能灵活地改变工作模式 GAL既能用作组合逻辑器件 也能用作时序逻辑器件 其输出引脚既能用作输出端 也能配置成输入端 此外 GAL还可设置加密位 以防他人对阵列组态模式及信息的非法复制 10 3 4通用阵列逻辑 在系统可编程逻辑器件 ispPLD 是Lattice公司于90年代初首先推出的一种新型可编程逻辑器件 这种器件的最大特点是编程时既不需要使用编程器 也不需要将它从所在系统的电路板上取下 可以在系统内进行编程 Lattice公司成功