數(shù)字電路基礎(chǔ)--ch07-1存儲(chǔ)器、復(fù)雜可編程邏輯器件和現(xiàn)場可編程門陣列

1、 掌握半導(dǎo)體存儲(chǔ)器字、位、存儲(chǔ)容量、地址等基掌握半導(dǎo)體存儲(chǔ)器字、位、存儲(chǔ)容量、地址等基本概念。本概念。 掌握掌握RAM、ROM的工作原理及典型應(yīng)用。的工作原理及典型應(yīng)用。 了解存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的組成及工作原理。了解存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的組成及工作原理。 *了解了解CPLD、FPGA的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)邏輯功能的編程的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)邏輯功能的編程原理。原理。概概 述述半導(dǎo)體存貯器是半導(dǎo)體存貯器是能存放大量二值信息的半導(dǎo)體器件。能存放大量二值信息的半導(dǎo)體器件?？删幊踢壿嬈骷且环N通用器件，其邏輯功能是由用戶可編程邏輯器件是一種通用器件，其邏輯功能是由用戶通過對器件的編程來設(shè)定的。它具有集成度高、結(jié)構(gòu)靈通過對器件的

2、編程來設(shè)定的。它具有集成度高、結(jié)構(gòu)靈活、處理速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)?；?、處理速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存取速度存取速度快快存儲(chǔ)時(shí)間短存儲(chǔ)時(shí)間短存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大存儲(chǔ)容量大存儲(chǔ)容量大7.1 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器7.1 .1 ROM的的 定義與基本結(jié)構(gòu)定義與基本結(jié)構(gòu)7.1.2 兩維譯碼兩維譯碼7.1.3 可編程可編程ROM7.1.4 集成電路集成電路ROM7.1.5 ROM的讀操作與時(shí)序圖的讀操作與時(shí)序圖7.1.6 ROM的應(yīng)用舉例的應(yīng)用舉例存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 RAM (Random-Access Memory) ROM(Read-Only Memory)RA

3、M(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器): 在運(yùn)行狀態(tài)可以隨時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。在運(yùn)行狀態(tài)可以隨時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)必須有電源供應(yīng)才能保存存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)必須有電源供應(yīng)才能保存, 一旦掉電一旦掉電, 數(shù)據(jù)全部丟失。數(shù)據(jù)全部丟失。ROM(只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器)：在正常工作狀態(tài)只能讀出信息。：在正常工作狀態(tài)只能讀出信息。 斷電后信息不會(huì)丟失，常用于存放固定信息（如程序、常數(shù)等）。斷電后信息不會(huì)丟失，常用于存放固定信息（如程序、常數(shù)等）。固定固定ROM可編程可編程ROMPROMEPROME2PROMSRAM(Static RAM)：靜態(tài)：靜態(tài)RAMDRAM (Dynamic RAM)：動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM7.

4、1 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器幾個(gè)基本概念：幾個(gè)基本概念：存儲(chǔ)容量（存儲(chǔ)容量（M）：存儲(chǔ)二值信息的總量。）：存儲(chǔ)二值信息的總量。字?jǐn)?shù)：字的總量。字?jǐn)?shù)：字的總量。字長（位數(shù)）：表示一個(gè)信息的多位二進(jìn)制碼稱為一個(gè)字，字長（位數(shù)）：表示一個(gè)信息的多位二進(jìn)制碼稱為一個(gè)字，字的位數(shù)稱為字長。字的位數(shù)稱為字長。 存儲(chǔ)容量（存儲(chǔ)容量（M）字?jǐn)?shù)）字?jǐn)?shù)位數(shù)位數(shù)地址：每個(gè)字的編號(hào)。地址：每個(gè)字的編號(hào)。字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)=2n （n為存儲(chǔ)器外部地址線的線數(shù)）為存儲(chǔ)器外部地址線的線數(shù)） Y0 Y1 Y7 A4 X1 X31 X0 列列 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 行行 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 A5 A3 A2 A1 A0 A

5、6 A7 只讀存儲(chǔ)器，工作時(shí)內(nèi)容只能讀出，不能隨時(shí)寫入，所只讀存儲(chǔ)器，工作時(shí)內(nèi)容只能讀出，不能隨時(shí)寫入，所以稱為只讀存儲(chǔ)器。以稱為只讀存儲(chǔ)器。(Read-Only Memory)ROM的分類的分類按寫入情況劃分按寫入情況劃分 固定固定ROM可編程可編程ROMPROMEPROME2PROM按存貯單元中按存貯單元中器件劃分器件劃分 二極管二極管ROM三極管三極管ROMMOS管管ROM存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣 地址譯碼地址譯碼器器地址輸?shù)刂份斎肴霐?shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出控制信號(hào)輸控制信號(hào)輸入入輸出控制電路輸出控制電路地址譯碼器地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣輸出控制電路輸出控制電路 D3 D2 D1 D0 +5V R R

6、 R R OE A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 線線- -4 線線 譯譯碼碼器器 存儲(chǔ)存儲(chǔ)矩陣矩陣位線位線字線字線輸出控輸出控制電路制電路M=4 4地址譯地址譯碼器碼器 D3 D2 D1 D0 +5V R R R R OE A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 線線- -4 線線 譯碼器譯碼器 字線與位線的交點(diǎn)都是一個(gè)字線與位線的交點(diǎn)都是一個(gè)存儲(chǔ)單元。交點(diǎn)處有二極管存儲(chǔ)單元。交點(diǎn)處有二極管相當(dāng)存相當(dāng)存1 1，無二極管相當(dāng)存，無二極管相當(dāng)存0 0當(dāng)當(dāng)OE=1時(shí)輸出為高阻狀態(tài)時(shí)輸出為高阻狀態(tài)000101111101111010001101地地 址址A1A0D3D2

7、D1D0內(nèi)內(nèi) 容容當(dāng)當(dāng)OE=0時(shí)時(shí) A6 A7 A4 A5 D0 +VDD R R R R Y0 Y1 Y14 Y15 4線線 | 1 16 6線線 譯譯碼碼器器 1 16 6 線線-1線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器 A2 A3 A0 A1 A2 A3 A0 A1 S2 S3 S0 S1 I0 I1 I14 I15 Y 字線字線存儲(chǔ)存儲(chǔ)矩陣矩陣位線位線字線與位線的字線與位線的交點(diǎn)都是一個(gè)交點(diǎn)都是一個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元。交點(diǎn)處有交點(diǎn)處有MOS管相當(dāng)存管相當(dāng)存0，無，無MOS管管相當(dāng)存相當(dāng)存1。7.1.2 兩維譯碼兩維譯碼該存儲(chǔ)器的容量該存儲(chǔ)器的容量=?7.1.3 可編程可編程ROM（256X1位位EP

8、ROM）256個(gè)存儲(chǔ)單元排成個(gè)存儲(chǔ)單元排成16 16的矩陣的矩陣行譯碼器從行譯碼器從16行中選出要行中選出要讀的一行讀的一行列譯碼器再從選中的一行存列譯碼器再從選中的一行存儲(chǔ)單元中選出要讀的一列的儲(chǔ)單元中選出要讀的一列的一個(gè)存儲(chǔ)單元。一個(gè)存儲(chǔ)單元。如選中的存儲(chǔ)單元的如選中的存儲(chǔ)單元的MOS管管的浮柵注入了電荷，該管截的浮柵注入了電荷，該管截止，讀得止，讀得1；相反讀得；相反讀得07.1.4 集成電路集成電路ROM D7 D0 PGM 輸輸出出緩緩沖沖器器 Y 選選通通 存存儲(chǔ)儲(chǔ)陣陣列列 CE OE 控控制制邏邏輯輯 Y 譯譯碼碼 X 譯譯碼碼 A16 A0 VPP GND VCC AT27C0

9、10， 128K 8位位ROM CEOEPGM7.1.5 ROM的讀操作與時(shí)序圖的讀操作與時(shí)序圖（2）加入有效的片選信號(hào)）加入有效的片選信號(hào)CEOE（3）使輸出使能信號(hào)）使輸出使能信號(hào) 有效，經(jīng)過一定延時(shí)后，有效數(shù)有效，經(jīng)過一定延時(shí)后，有效數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上；據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上；CEOE（4）讓片選信號(hào)）讓片選信號(hào) 或輸出使能信號(hào)或輸出使能信號(hào) 無效，經(jīng)過一定延無效，經(jīng)過一定延時(shí)后數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，本次讀出結(jié)束。時(shí)后數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，本次讀出結(jié)束。（1）欲讀取單元的地址加到存儲(chǔ)器的地址輸入端；）欲讀取單元的地址加到存儲(chǔ)器的地址輸入端； tCE tAA 讀讀出出單單元元的的地地址址有有效效 CE tO

10、E OE D7 D0 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出有有效效 tOZ tOH A16 A0 （1） 用于存儲(chǔ)固定的專用程序用于存儲(chǔ)固定的專用程序（2） 利用利用ROM可實(shí)現(xiàn)查表或碼制變換等功能可實(shí)現(xiàn)查表或碼制變換等功能 查表功能查表功能 查某個(gè)角度的三角函數(shù)查某個(gè)角度的三角函數(shù) 把變量值（角度）作為地址碼，其對應(yīng)的函數(shù)值作把變量值（角度）作為地址碼，其對應(yīng)的函數(shù)值作為存放在該地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，這稱為為存放在該地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，這稱為 “造表造表”。使用時(shí)，。使用時(shí)，根據(jù)輸入的地址根據(jù)輸入的地址(角度角度)，就可在輸出端得到所需的函數(shù)，就可在輸出端得到所需的函數(shù)值，這就稱為值，這就稱為“查表查表”。 碼制變換碼制變換 把欲變換的編碼作為地址，把最終的把欲變換的編碼作為地址，把最終的目的編碼作為相應(yīng)存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容即可。目的編碼作為相應(yīng)存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容即可。用用ROM實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路實(shí)