第9章存储器与可编程逻辑器件

1、第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件主要内容：主要内容： 9.1 只读存储器只读存储器 9.2 随机存取存储器随机存取存储器 9.3 可编程逻辑器件可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件目的和要求：目的和要求： 1 1、掌握只读存储器的原理和分析；、掌握只读存储器的原理和分析； 2、重点掌握重点掌握ROMROM的原理和应用；的原理和应用； 3 3、掌握随机存储存储器的原理和应用；、掌握随机存储存储器的原理和应用； 4 4、重点掌握、重点掌握RAMRAM原理及其应用；原理及其应用； 5 5、掌握可编程逻辑器件原理及其应用；、掌握可编程逻辑器件原

2、理及其应用； 6 6、重点掌握、重点掌握PLDPLD器的原理和应用。器的原理和应用。 第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件9.1 9.1 ROM的分类的分类掩膜ROM：不能改写。PROM：只能改写一次。EPROM：可以改写多次。存储器的分类存储器的分类RAM：在工作时既能从中读出（取出）信息，又能随时写入（存入）信息，但断电后所存信息消失。ROM：在工作时只能从中读出信息，不能写入信息，且断电后其所存信息在仍能保持。第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件9.1.1 9.1.1 ROMROM数据输出位线（数据线）A0A1An-1W0W1WN-1DM-1 D1

3、 D0地址输入字线（选择线）地址译码器存储矩阵读出电路NM数据输出存储容量字线数位线数存储容量字线数位线数NM（位）位）存储单存储单元地址元地址第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件9.1.2 ROM11读出电路位线A0A1W0W1W2W3D3 D2 D1 D0地址输入字线数据输出+U地址译码器存储矩阵二极管与门阵列二极管或门阵列第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件11A1A0W0W1W2W3&D3 D2 D1 D011110101310010120101010132120101103AAAAWWDAAAAWWDAAAAAAWWWDAAAAWWD010AA

4、W 011AAW 012AAW 013AAW 第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件地 址 代 码字 线 译 码 结 果存 储 内 容A1 A0W0 W1 W2 W3D3 D2 D1 D00 00 11 01 11 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 1 01 1 0 10 1 1 00 1 0 1结合电路图及上表可以看出，接有二极管的交叉点存1，末接二极管的交叉点存0。存储单元是存1还是存0，完全取决于只读存储器的存储需要，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，只读存储器又称为固定存储器。存储内容存

5、储内容第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件D3 D2 D1 D0W0= A1 A0W1= A1 A0W2= A1 A0W3= A1 A0地址译码器A1A0ROM的阵列图的阵列图第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件W0W1W2W3D3 D2 D1 D0+UCC接有三极管的交叉点存接有三极管的交叉点存1，末接三极管的交叉点存，末接三极管的交叉点存0。第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件W0W1W2W3D3 D2 D1 D0+UCC1111负载管接有场效应管的交叉点存接有场效应管的交叉点存1，末接场效应管，末接场效应管的交叉点存的交叉点存0

6、。第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件字线位线熔断丝第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件9.1.3 ROM1、用、用ROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数CBACBCAYCBBCABYBCACABYBAY4321A B C 被 选 中 的 字 线 Y1 Y2 Y3 Y40 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 110CBAW11 CABW12CBAW13 BCAW14CBAW15CBAW16CABW17ABCW0 0 1 10 0 0 01 0 0 11 1 1 01 0 1 01 1 0 10 1 1 10 1 1

7、0例例 用ROM实现下列一组逻辑函数。解 （1）列真值表）列真值表第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件Y1 Y2 Y3 Y4W0= ABCW1= ABCW2= ABCW3= ABCW4= ABCW5= ABCW6= ABCW7= ABC地址译码器ABC（2）选择合适的）选择合适的ROM，对照真值表画出逻对照真值表画出逻辑函数的阵列图。辑函数的阵列图。第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件2、用、用ROM作函数运算表作函数运算表用ROM构成能实现函数yx2的运算表电路。例例设x的取值范围为015的正整数，则对应的是4位二进制正整数，用BB3B2B1B0表示。

8、根据yx2可算出y的最大值是152225，可以用8位二进制数YY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。由此可列出YB2即yx2的真值表。第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件输 入输 出注B3 B2 B1 B0Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0十进制数0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 1 0 00 0

9、 0 0 1 0 0 10 0 0 1 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 10 0 1 0 0 1 0 10 0 1 1 0 0 0 10 1 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 10 1 1 0 0 1 0 00 1 1 1 1 0 0 11 0 0 1 0 0 0 01 0 1 0 1 0 0 11 1 0 0 0 1 0 01 1 1 0 0 0 0 10149162536496481100121144169196225真真值值表表第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件0000000100100011010001010110011110001001

10、101010111100110111101111Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0地址译码器B3B2B1B0W0W1W2W3W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15阵列图阵列图第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件3、用、用ROM作字符发生器电路作字符发生器电路输出缓冲器A2A1A0 D4 D3 D2 D1 D0地址译码器用用ROM存储字符存储字符Z第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件9.2 RAM是由许许多多的基本寄存器组合起来构成的大规模集成电路。RAM中的每个寄存器称为一个字，寄存器中的每一位称为一个存储单元。按照RA

11、M中寄存器位数的不同，RAM有多字1位和多字多位两种结构形式。在多字1位结构中，每个寄存器都只有1位，例如一个容量为10241位的RAM，就是一个有1024个1位寄存器的RAM。多字多位结构中，每个寄存器都有多位，例如一个容量为2564位的RAM，就是一个有256个4位寄存器的RAM。9.2.1 9.2.1 RAMRAM的结构的结构第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件存储矩阵地址译码器读/写控制电路地址码输入片选读/写控制输入/输出由大量寄存器由大量寄存器构成的矩阵构成的矩阵用以决定访问用以决定访问哪个字单元哪个字单元用以决定芯片是否工作用以决定对用以决定对被选中的单元被选

12、中的单元是读还是写是读还是写读出及写入读出及写入数据的通道数据的通道第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件X0X1X2X318 根列选择线 Y0 Y1 Y732根行选择线容量为2564 RAM的存储矩阵存储单元存储单元1024个存储单元排成个存储单元排成32行行32列的矩阵列的矩阵每根行选择线选择一行每根列选择线选择一个字列Y11，X21，位于X2和Y1交叉处的字单元可以进行读出或写入操作，而其余任何字单元都不会被选中。第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件地址的选择通过地址译码器来实现。地址译码器由行译码器和列译码器组成。行、列译码器的输出即为行、列选择线

13、，由它们共同确定欲选择的地址单元。A0A1A2A3A4X0X1X2X31A5 A6 A7Y0 Y1 Y7行译码器列 译 码 器2564 RAM存储矩阵中，256个字需要8位地址码A7A0。其中高3位A7A5用于列译码输入，低5位A4A0用于行译码输入。A7A0=00100010时，Y1=1、X2=1，选中X2和Y1交叉的字单元。000100 0 1第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 1361161 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D

14、2 GND VDD A8 A9 WE OE A10 CS D7 D6 D5 D4 D3集成集成2kB8位位RAM6116写入控制端片选端输出使能端A0 A1 0： 地 址 码 输 入 端 ， D0 D7： 数 码 输 出 端 。 第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件I/O10241RAM(0)A0 A1 A9 R/W CSI/O0I/O1I/O10241RAM(7)A0 A1 A9 R/W CSI/O7A0A1A9R/WCSI/O10241RAM(1)A0 A1 A9 R/W CS将地址线、读写线和片选线对应地并联在一起输入输出（I/O）分开使用作为字的各个位线第9章存储器

15、与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件A0A1A9R/WA10A11A12I/O0I/O1I/O3I/O2I/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(7)A0 A1 A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(1)A0 A1 A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(0)A0 A1 A9 R/W CSY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6 Y73 线-8 线译码器A0 A1 A2输入输出（I/O）线并联要增加的地址线A10A12与译码器的输入相连，译码器的输出分别接至8片RAM的片选控制端第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程

16、逻辑器件9.3 9.3 9.3.1 PLD输入电路与门阵列或门阵列输入输出输入项与项或项输出电路1&1A B C DA B C DY=ACDY=A+B+CAAA (a) 缓冲器画法 (b) 与门画法 (c) 或门画法PLD的基本结构的基本结构门电路的简化画法门电路的简化画法第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件9.3.2 9.3.2 PLDPLD分类分类分 类与 阵 列或 阵 列输 出 电 路PROM固 定可 编 程固 定PLA可 编 程可 编 程固 定PA L可 编 程固 定固 定G A L可 编 程固 定可 组 态第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件1

17、、用、用PROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数例例用PROM实现下列一组函数ABCCABBCACBAYADACDCADABYACCBBAYABCDDABCABBAY4321第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件真真值值表表A B C DY1 Y2 Y3 Y40 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 1 0 00 1 0 00 1 0 1

18、0 1 0 11 0 0 01 0 1 01 1 1 01 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件阵阵列列图图Y1 Y2 Y3 Y40000 W00001 W10010 W20011 W30100 W40101 W50110 W60111 W71000 W81001 W91010 W101011 W111100 W121101 W131110 W141111 W15地址译码器ABCD第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件用用PLA实现逻辑函数的基本原理实现逻辑函数的基本原理是基于函数的最简与或表达式是基于函数的最简与或表达式例例用PLA实现下列一组函数2 2、用、用PLAPLA实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数ABCCABBCACBAYADACDCADABYACCBBAYABCDDABCABBAY4321第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件化化简简CAABYADACABYACBYAY4321阵阵列列图图111A B C D1Y1 Y2 Y3 Y4P1P2P3P4P5P6第9章存储器与可编程逻辑器件第9章存储器与可编程逻辑器件 (1)半导体存储器是现代数字系统尤其是计算机中的重要