大规模集成电路介绍

1、第 9 章 大规模集成电路介绍 9.1 概述 9.2 ROM 存储器 9.3 RAM存储器 9.4 可编程逻辑器件(PLD)12. 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。9.1 概述半导体存储器的定义: 半导体存储器是一种能存储大量二值信息的半导体器件。它具有存储密度高、速度快、功耗低、体积小、使用方便等优点。29.2.1 ROM的结构及工作原理 9.2.2 ROM的应用 9.2.3 ROM容量扩展9 . 2 只读存储器ROM及其应用39.2.1 ROM

2、的结构及工作原理1、ROM的结构存储容量字线数位线数2nb（位）存储单元地址42、ROM的工作原理44位ROM地址译码器存储体5存储内容6A1=0A0=0W0=1W1=0W2=0W3=0D3=1D1=1D0=1D2=07A1=0A0=1W0=0W1=1W2=0W3=0D3=0D1=0D0=1D2=18A1=1A0=0W0=0W1=0W2=1W3=0D3=1D1=0D0=0D2=19A1=1A0=1W0=0W1=0W2=0W3=1D3=0D1=1D0=1D2=110ROM的简化画法地址译码器产生了输入变量的全部最小项存储体实现了有关最小项的或运算与阵列固定或阵列可编程连接断开119.2.2 RO

3、M的应用1、用ROM实现组合逻辑函数逻辑表达式真值表或最小项表达式 1 1 按A、B、C、D排列变量，并将Y1、Y2扩展成为4变量的逻辑函数。12 2 2 选择ROM，画阵列图132、用ROM作函数运算表用ROM构成能实现函数yx2的运算表电路。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。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。14真值表15逻辑表达式16阵列图173、用ROM作字符发生器电路用ROM存储字符Z189.2.3 ROM的容量扩展EPROM芯片正

4、常使用时，VCC=5V，VPP=5V。编程时，VPP=25V。OE为输出使能端，OE=0时允许输出；OE=1时，输出被禁止，ROM输出端为高阻态。CS为片选端，CS=0时，ROM工作；CS=1时，ROM停止工作，且输出为高阻态（不论OE为何值）。191、位扩展（字长的扩展）地址线及控制线分别并联输出一个作为高8位，另一个作为低8位用两片27256扩展成32k16位EPROM202、字扩展（字数扩展，地址码扩展）用4片27256扩展成432k16位EPROMOE端、输出线及地址线分别并联高位地址A15、A16作为2线-4线译码器的输入信号，经译码后产生的4个输出信号分别接到4个芯片的CS端21本

5、节小结只读存储器在存入数据以后，不能用简单的方法更改，即在工作时它的存储内容是固定不变的，只能从中读出信息，不能写入信息，并且其所存储的信息在断电后仍能保持，常用于存放固定的信息。ROM由地址译码器和存储体两部分构成。地址译码器产生了输入变量的全部最小项，即实现了对输入变量的与运算；存储体实现了有关最小项的或运算。因此，ROM实际上是由与门阵列和或门阵列构成的组合电路，利用ROM可以实现任何组合逻辑函数。利用ROM实现组合函数的步骤：（1）列出函数的真值表或写出函数的最小项表达式。（2）选择合适的ROM，画出函数的阵列图。229.3 随机存取存储器（RAM） 6.3.1 RAM的结构 6.3.

6、2 RAM容量的扩张23RAM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。寄存器的个数（字数）与寄存器中存储单元个数（位数）的乘积，叫做RAM的容量。按照RAM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。9.3.1 RAM的结构24由大量寄存器构成的矩阵用以决定访问哪个字单元用以决定

7、芯片是否工作用以决定对被选中的单元是读还是写读出及写入数据的通道25容量为2564 RAM的存储矩阵存储单元1024个存储单元排成32行32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。26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，由它们共同确定欲选择的地址单元。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

8、=1，选中X2和Y1交叉的字单元。000100 0 127集成2kB8位RAM6116写入控制端片选端输出使能端289.3.2 RAM容量的扩展位扩展将地址线、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29字扩展输入输出（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30本节小结：随机存取存储器（RAM）可以在任意时刻、对任意选中的存储单元进行信息的存入（写入）或取出（读出）操作。与只读存储器ROM相比，RAM最大的优点是存取方便，使用灵活，既能不破坏地读出所存信息，又能随时写入新的内容。其缺点是一旦停电，所

9、存内容便全部丢失。RAM由存储矩阵、地址译码器、读写控制电路、输入输出电路和片选控制电路等组成。实际上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。当单片RAM不能满足存储容量的要求时，可以把若干片RAM联在一起，以扩展存储容量，扩展的方法有位扩展和字扩展两种，在实际应用中，常将两种方法相互结合来达到预期要求。319.4 可编程逻辑器件（PLD）9.4.1 PLD的基本结构 9.4.2 PLD的分类 9.4.3 PLA应用329.4.1 PLD的基本结构PLD的基本结构门电路的简化画法339.4.2 PLD分类349.4.3 PLA的应用用PLA实现逻辑函数的基本原理是基于函数的最简与或表达式例用PLD实现下列函数各函数已是