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文檔簡介

1、 第8章存儲器與可編程邏輯器件8.1存儲器概述自測練習(xí)1 存儲器中可以保存的最小數(shù)據(jù)單位是( )。 (a) 位 (b) 字節(jié) (c) 字2 指出下列存儲器各有多少個基本存儲單元?多少存儲單元?多少字?字長多少?(a) 2K×8位 ( )( )( )( )(b) 256×2位 ( )( )( )( )(c) 1M×4位 ( )( )( )( )3 ROM是( )存儲器。 (a)非易失性 (b)易失性 (c)讀/寫 (d) 以字節(jié)組織的4數(shù)據(jù)通過( )存儲在存儲器中。(a)讀操作 (b)啟動操作 (c)寫操作 (d) 尋址操作5RAM給定地址中存儲的數(shù)據(jù)在( )情況下

2、會丟失。 (a)電源關(guān)閉 (b)數(shù)據(jù)從該地址讀出 (c)在該地址寫入數(shù)據(jù) (d)答案(a)和(c)6具有256個地址的存儲器有()地址線。(a)條 (b)條 (c)8條 (d)16條7可以存儲字節(jié)數(shù)據(jù)的存儲容量是()。(a)×位 (b)×位 (c)×位 (d)×位答案:1 a2(a) 2048×8;2048;2048;8 (b) 512;256;256;2 (c) 1024×1024×4;1024×1024;1024×1024;43a4c5d6c7b8.2隨機(jī)存取存儲器(RAM) 自測練習(xí)1. 動態(tài)存儲器

3、(DRAM)存儲單元是利用( )存儲信息的,靜態(tài)存儲器(SRAM)存儲單元是利用( )存儲信息的。2. 為了不丟失信息,DRAM必須定期進(jìn)行( )操作。3. 半導(dǎo)體存儲器按讀、寫功能可分成( )和( )兩大類。4. RAM電路通常由( )、( )和( )三部分組成。5. 6116RAM有( )根地址線,( )根數(shù)據(jù)線,其存儲容量為( )位。答案:1柵極電容,觸發(fā)器2刷新3只讀存儲器,讀/寫存儲器4地址譯碼,存儲矩陣,讀/寫控制電路511,8,2K×8位8.3 只讀存儲器(ROM)自測練習(xí)1 ROM可分為( )、( )、( )和( )幾種類型。2 ROM只讀存儲器的電路結(jié)構(gòu)中包含( )

4、、( )和( )共三個組成部分。3 若將存儲器的地址輸入作為( ),將數(shù)據(jù)輸出作為( ),則存儲器可實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路的功能。4 掩膜ROM可實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)表達(dá)式形式是( )。5 28256 型EEPROM有( )根地址線,( )根數(shù)據(jù)線,其存儲容量為( )位,是以字節(jié)數(shù)據(jù)存儲信息的。6 EPROM是利用( )擦除數(shù)據(jù)的,EEPROM是利用( )擦除數(shù)據(jù)的。7 PROM/EPROM/EEPROM 分別代表( )。8一個PROM/EPROM能寫入( )(許多,一)次程序。9存儲器2732A是一個( )(EPROM,RAM)。10在微機(jī)中,4種存儲類型為( )。答案:1ROM,PROM,EPROM,

5、EEPROM2存儲矩陣,地址譯碼,輸出控制電路3輸入,輸出4標(biāo)準(zhǔn)與或形式(最小項表達(dá)式)515,8,32K×8 6紫外線,電7可編程的只讀存儲器,可擦可編程的只讀存儲器,電可擦可編程的只讀存儲器8一次/許多9EPROM10寄存器,高速緩存,主存,外存8.4 快閃存儲器(Flash Memory)自測練習(xí)1 非易失性存儲器有( )。(a)ROM和RAM (b)ROM和閃存 (c)閃存和RAM2 Flash Memory的基本存儲單元電路由( )構(gòu)成,它是利用( )保存信息,具有( )性的特點(diǎn)。3 Flash Memory 28F256有( )和( )兩種操作方式。4 從功能上看,閃存是

6、( )存儲器,從基本工作原理上看,閃存是( )存儲器。5 Flash28F256有( )根地址線,( )根數(shù)據(jù)線,其存儲容量為 ( )位,編程操作是按字節(jié)編程的。答案:1b2一個浮柵MOS管,浮柵上的電荷,非易失3只讀存儲方式,讀/寫存儲方式4RAM,ROM515,8,32K×8 8.5存儲器的擴(kuò)展自測練習(xí)1 存儲器的擴(kuò)展有( )和( )兩種方法。2 如果用2K×16位的存儲器構(gòu)成16K×32位的存儲器,需要( )片。 (a) 4 (b) 8 (c) 163 用4片256×4位的存儲器可構(gòu)成容量為( )位的存儲器。4 若將4片6116 RAM擴(kuò)展成容量為

7、4K×16位的存儲器,需要( )根地址線。(a) 10 (b) 11 (c) 12 (d)135 將多片1K×4位的存儲器擴(kuò)展成8K×4位的存儲器是進(jìn)行( )擴(kuò)展;若擴(kuò)展成1K×16位的存儲器是進(jìn)行( )擴(kuò)展。6 的存儲器有()根數(shù)據(jù)線,()根地址線,若該存儲器的起始地址為,則最高地址為(),欲將該存儲器擴(kuò)展為的存儲系統(tǒng),需要的存儲器()個。答案:1字?jǐn)U展,位擴(kuò)展2C3256×16/1K×44C5字,位64,8,F(xiàn)F,8 8.6 可編程陣列邏輯PAL自測練習(xí)1 PAL的常用輸出結(jié)構(gòu)有( )、( )、( )和 ( )4種。2 字母PAL

8、代表( )。3 PAL與PROM、EPROM之間的區(qū)別是( )。(a)PAL的與陣列可充分利用(b)PAL可實(shí)現(xiàn)組合和時序邏輯電路(c)PROM和EPROM可實(shí)現(xiàn)任何形式的組合邏輯電路4 具有一個可編程的與陣列和一個固定的或陣列的PLD為( )。(a)PROM (b)PLA (c)PAL5 一個三態(tài)緩沖器的三種輸出狀態(tài)為( )。(a)高電平、低電平、接地 (b)高電平、低電平、高阻態(tài)(c)高電平、低電平、中間狀態(tài)6 查閱資料,確定下面各PAL器件的輸入端個數(shù)、輸出端個數(shù)及輸出類型。 (a)PAL12H6 ( )( )( )(b)PAL20P8 ( )( )( ) (c)PAL16L8 ( )(

9、 )( )答案:1輸出結(jié)構(gòu),可編程輸入/輸出結(jié)構(gòu),寄存器輸出結(jié)構(gòu),異或輸出結(jié)構(gòu)2可編程陣列邏輯3B4C5B6(a)12,6,高電平 (b)20,8,可編程極性輸出 (c)16,8,低電平8.7 通用陣列邏輯GAL自測練習(xí)1GAL具有( )(a)一個可編程的與陣列、一個固定的或陣列和可編程輸出邏輯(b)一個固定的與陣列和一個可編程的或陣列(c)一次性可編程與或陣列(d)可編程的與或陣列2GAL16V8具有( )種工作模式。3GAL16V8在簡單模式工作下有( )種不同的OLMC配置;在寄存器模式工作下有( )種不同的OLMC配置;在復(fù)雜模式工作下有( )種不同的OLMC配置。4GAL16V8具有

10、( )。(a)16個專用輸入和8個輸出(b)8個專用輸入和8個輸出(c)8個專用輸入和8個輸入/輸出(d)10個專用輸入和8個輸出5如果一個GAL16V8需要10個輸入,那么,其輸出端的個數(shù)最多是( )。(a)8個 (b)6個 (c)4個6若用GAL16V8的一個輸出端來實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù),那么此函數(shù)可以是( )與項之和的表達(dá)式。(a)16個 (b)8個 (c)10個7與、或、非、異或邏輯運(yùn)算的ABEL表示法分別為( )。8邏輯表達(dá)式用ABEL語言描述時,應(yīng)寫為( )。答案:1A2333,2,24B專用輸入,專用組合輸出,復(fù)合輸入/輸出(I/O),寄存器組合I/O,寄存器輸出5C687B8&am

11、p;,#,!,$9A&B#A&!B#!A&B8.8 CPLD、FPGA和在系統(tǒng)編程技術(shù)簡介自測練習(xí)1PLD器件的設(shè)計一般可分為( )、( )和( )三個步驟以及 ( )、 ( ) 和( ) 三個設(shè)計驗證過程.2ISP表示( )。(a)在系統(tǒng)編程的(b)集成系統(tǒng)編程的(c)集成硅片程序編制器3CPLD表示( )。(a)簡單可編程邏輯陣列 (b)可編程交互連接陣列(c)復(fù)雜可編程邏輯陣列 (d)現(xiàn)場可編程邏輯陣列4FPGA是( )。(a)快速可編程門陣列 (b)現(xiàn)場可編程門陣列(c)文檔可編程門陣列 (d)復(fù)雜可編程門陣列5FPGA是采用( )技術(shù)實(shí)現(xiàn)互連的。()熔絲()C

12、MOS()EECMOS (d)SRAM6PLD的開發(fā)需要有( )的支持。(a)硬件和相應(yīng)的開發(fā)軟件(b)硬件和專用的編程語言(c)開發(fā)軟件(d)專用的編程語言答案:1 設(shè)計輸入,設(shè)計實(shí)現(xiàn),編程,功能仿真,時序仿真,測試2 a3 c4 b5 d6 a習(xí)題8 存儲器有哪些分類?各有何特點(diǎn)?8 ROM和RAM的主要區(qū)別是什么?它們各適用于哪些場合?8 靜態(tài)存儲器SRAM和動態(tài)存儲器DRAM在電路結(jié)構(gòu)和讀寫操作上有何不同?8 Flash Memory有何特點(diǎn)和用途?它和其它存儲器比較有什么不同?8 某臺計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存儲器設(shè)置有20位的地址線,16位的并行輸入/輸出端,試計算它的最大存儲容量?8 試用

13、4片2114(1024×4位的RAM)和3-8譯碼器組成4096×4位的存儲器8 試用4片2114RAM連接成2K×8位的存儲器。8 PROM實(shí)現(xiàn)的組合邏輯函數(shù)如圖P88所示。(1) 分析電路功能,說明當(dāng)ABC取何值時,函數(shù)F1=F2=1;(2) 當(dāng)ABC取何值時,函數(shù)F1=F2=0。 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 1F1F2ABC圖P888 用PROM實(shí)現(xiàn)全加器,畫出陣列圖,確定PROM的容量。8 用PROM實(shí)現(xiàn)下列多輸出函數(shù),畫出陣列圖。F1=+ABDF2=+F3=+F4=8 PAL器件的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)?8 描述PAL與PROM、EPROM之

14、間的區(qū)別。8 任何一個組合邏輯電路都可以用一個PAL來實(shí)現(xiàn)嗎?為什么?8 選用適當(dāng)?shù)腜AL器件設(shè)計一個3位二進(jìn)制可逆計數(shù)器。當(dāng)X=0時,實(shí)現(xiàn)加法計數(shù);當(dāng)X=1時,實(shí)現(xiàn)減法計數(shù)。8 為什么GAL能取代大多數(shù)的PAL器件? 8 試用GAL16V8實(shí)現(xiàn)一個8421碼十進(jìn)制計數(shù)器。習(xí)題解答:81存儲器有哪些分類?各有何特點(diǎn)?(基本題,第1、2、3、4節(jié))答:半導(dǎo)體存儲器可分類為:ROM、RAM和Flash存儲器。ROM屬于非易失性存儲器,斷電后所存數(shù)據(jù)不丟失。ROM又可分為:掩膜ROM、PROM、EPROM和EEPROM。掩模ROM和PROM是一次性編程的,EPROM和EEPROM是可以重復(fù)編程的。掩

15、模ROM、PROM和EPROM在正常工作時,所存數(shù)據(jù)是固定不變的,只能讀出,不能寫入。只有EEPROM在正常工作時所存數(shù)據(jù)是可以讀出,也可以寫入。RAM也稱為讀/寫存儲器,是易失性存儲器,斷電后所存數(shù)據(jù)全部丟失。在正常工作時可以隨時讀出,也可以隨時寫入,因而使用靈活,讀寫方便。RAM分靜態(tài)(SRAM)和動態(tài)(DRAM)存儲器,它們的不同的特點(diǎn)是:DRAM需要刷新電路保存數(shù)據(jù),而SRAM不需要。Flash閃存是理想的大容量、非易失性和可讀可寫的存儲器,且存儲速度較快,讀寫方便。所存數(shù)據(jù)在沒有電源的情況下可以無限定地保存下來。82 ROM和RAM的主要區(qū)別是什么?它們各適用于哪些場合?(基本題,第

16、1、2、3節(jié)) 答:ROM和RAM的主要區(qū)別是:ROM屬于非易失性存儲器,斷電后所存數(shù)據(jù)不丟失;而RAM是易失性存儲器,斷電后所存數(shù)據(jù)全部丟失。 ROM通常用來存放不需要經(jīng)常修改的程序或數(shù)據(jù),如計算機(jī)系統(tǒng)中的BIOS程序、系統(tǒng)監(jiān)控程序、顯示器字符發(fā)生器中的點(diǎn)陣代碼等。靜態(tài)RAM存儲電路由于MOS管較多,集成度不高,但不需要刷新電路,外部控制邏輯電路簡單,且存取速度比動態(tài)RAM快,因而通常用作微型計算機(jī)系統(tǒng)中的高速緩存(Cache)。動態(tài)RAM與靜態(tài)RAM相比,其基本存儲單元所用的MOS管少,存儲密度高、功耗低。但存取速度比靜態(tài)RAM慢,需要定時刷新。但由于DRAM的高存儲密度、低功耗及價格便宜

17、等突出優(yōu)點(diǎn),使之非常適用于在需要大容量的系統(tǒng)中用作主存儲器?,F(xiàn)代計算機(jī)均采用各種類型的DRAM作為可讀寫主存。8 靜態(tài)存儲器SRAM和動態(tài)存儲器DRAM在電路結(jié)構(gòu)和讀寫操作上有何不同?(基本題,第、2、3節(jié)) 答: SRAM和DRAM在電路結(jié)構(gòu)上的不同是:DRAM電路中有刷新電路,而SRAM沒有。這是因為DRAM電路是利用柵極電容保存信息的,而電容存在漏電效應(yīng),為保證信息不因漏電丟失,所以必須定期對電路進(jìn)行刷新。SRAM和DRAM的讀/寫操作由片選信號、讀/寫信號(和輸出允許信號)控制。當(dāng)=0時,RAM為正常工作狀態(tài),若=1,則執(zhí)行讀操作,存儲單元里的數(shù)據(jù)將送到輸入/輸出端上;若=0,則執(zhí)行寫

18、操作,加到輸入/輸出端上的數(shù)據(jù)將寫入存儲單元;當(dāng)=1時,RAM的輸入/輸出端呈高阻狀態(tài),即不能對RAM進(jìn)行讀/寫操作。所不同的是對于動態(tài)存儲器DRAM的每一次的讀/寫操作實(shí)質(zhì)上是對單管動態(tài)存儲電路信息的一次恢復(fù)或增強(qiáng)。84 說明Flash Memory有何特點(diǎn)和用途。它和其它存儲器比較有什么不同?(基本題,第4節(jié))答:Flash Memory是一種具有較高存儲容量、較低價格、可在線擦除與編程的新一代讀寫存儲器,從基本工作原理上看,閃存屬于ROM型存儲器,但由于它又可以隨時改寫其中的信息,所以從功能上看,它又相當(dāng)于隨機(jī)存儲器RAM。從這個意義上說,傳統(tǒng)的ROM與RAM的界限和區(qū)別在閃存上已不明顯

19、。它的這些獨(dú)特性能使其廣泛應(yīng)用于包括嵌入式系統(tǒng)、儀器儀表、汽車器件以及數(shù)碼影音產(chǎn)品中。 Flash Memory和其它存儲器比較其不同點(diǎn)可通過下表體現(xiàn):內(nèi)存類型非易失性高密度一個晶體管單元系統(tǒng)內(nèi)部寫能力閃存是是是是SRAM不是不是不是是DRAM不是是是是ROM是是是不是EPROM是是是不是EEPROM是不是不是是85 某臺計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存儲器設(shè)置有20位的地址線,16位的并行輸入/輸出端,試計算它的最大存儲容量? (基本題,第1節(jié)) 答:它的最大存儲容量為:220×16位=1M×16位I/O0 I/O1 I/O2 I/O32114 RAMA0 A1A9 R/W CSI/O0

20、 I/O1 I/O2 I/O32114 RAMA0 A1A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O32114 RAMA0 A1A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O32114 RAMA0 A1A9 R/W CSI/O0I/O1I/O2I/O33-8譯碼器A0A 1A9A10A110100A Y0B Y1C Y2G1 Y3 Y786 試用4片2114(1024×4位的RAM)和3-8譯碼器組成4096×4位的存儲器。 解:將4片2114擴(kuò)展成4096×4位的存儲器,只須字?jǐn)U展,位不變,地址線為12個,其中低10位作為2114的地址輸入。由

21、于譯碼器要求采用3-8譯碼器,故譯碼器的地址輸入端只有兩位A10A11,高位設(shè)置為0,另外的3個控制信號應(yīng)如圖所示。(綜合題,第5節(jié))87 試用4片2114 RAM連接成2K×8位的存儲器。(綜合題,第5節(jié))解:將4片2114擴(kuò)展成2K×8位的存儲器,字位均需擴(kuò)展,即先進(jìn)行位擴(kuò)展,再進(jìn)行字?jǐn)U展。位擴(kuò)展時,將4片2114分成2組,每組2片,2片2114的地址線、均連在一起,數(shù)據(jù)輸入/輸出線并行作為輸入/輸出線;再將2組進(jìn)行字?jǐn)U展,擴(kuò)展時,地址線的低10位與2組的地址線相連,高位地址接其中一組的片選,再經(jīng)一非門接另一組的片選,所有的2114的接在一起,2組的數(shù)據(jù)輸入/輸出線對應(yīng)

22、連在一起作為擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)輸入/輸出線。 I/O0I/O1I/O2I/O3 I/O4I/O5I/O6I/O7I/O0 I/O1 I/O2 I/O32114 RAMA0 A1A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O32114 RAMA0 A1A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O32114 RAMA0 A1A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O32114 RAMA0 A1A9 R/W CSA0A 1A9A1018 PROM實(shí)現(xiàn)的組合邏輯函數(shù)如圖P88所示。(綜合題,第3節(jié))分析:(1)說明當(dāng)ABC取何值時,函數(shù)F1=F2=1;(2) 當(dāng)ABC取何值時,

23、函數(shù)F1=F2=0。 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 1F1F2ABC圖P88解:根據(jù)PROM的點(diǎn)陣圖可寫出輸出函數(shù):F1= m0+m1+m3+m5F2= m3+m5 +m6+m7可知(1)當(dāng)ABC=011或ABC=101時,F(xiàn)1=F2=1(2)當(dāng)ABC=010或ABC=100時,F(xiàn)1=F2=089 用PROM實(shí)現(xiàn)全加器,畫出陣列圖,確定PROM的容量。(綜合題,第1、3節(jié)) 解:列全加器真值表如下 Ai Bi C i-1Si C i+10 0 00 00 0 11 00 1 01 00 1 10 11 0 01 01 0 10 11 1 00 11 1 11 1 根據(jù)真值表可

24、得輸出函數(shù) Si = m1+m2+m4+m7C i+1= m3+m5+m6+m7 其點(diǎn)陣圖如下,PROM的容量為8×2位。 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 1SiCi+1AiBiC i-1810 用PROM實(shí)現(xiàn)下列多輸出函數(shù),畫出陣列圖。(綜合題,第3節(jié))F1=+ +ABDF2=+F3=+F4= 解:由于PROM實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)的形式為最小項形式,首先將輸出函數(shù)轉(zhuǎn)化成最小項形式,即有: F1=+ABD=m(0,2,3,7,10,11,14,15)F2=+=m(0,2,4,6,9,10,11,12,14)F3=+=m(1,5,10,11,12,)F4= =m(0,2,5,

25、7,8,10,11,13,15)故可選用16×4位的PROM,如圖習(xí)題810點(diǎn)陣圖所示。F1F2F3F4 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10 W11 W12 W 13 W14 W151習(xí)題810點(diǎn)陣圖811 PAL器件的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)?(基本題,第6節(jié))答:PAL器件的結(jié)構(gòu)由可編程的與陣列、固定的或陣列和可編程的輸出邏輯電路三部分組成。其輸出邏輯可分為多種輸出及反饋電路,因而構(gòu)成了各種型號的PAL器件。根據(jù)PAL器件的輸出結(jié)構(gòu)和反饋電路的不同,可將它們大致分成專用輸出結(jié)構(gòu)、可編程輸入/輸出結(jié)構(gòu)、寄存器輸出結(jié)構(gòu)、異或輸出結(jié)構(gòu)等幾種類型。在實(shí)際應(yīng)用中,可根

26、據(jù)具體的要求不同,選用不同的輸出結(jié)構(gòu)的PAL器件。812 描述PAL與PROM、EPROM之間的區(qū)別。(綜合題,第3、6節(jié))答:區(qū)別是PROM和EPROM由固定的與陣列和可編程的或陣列構(gòu)成,而PAL是由可編程的與陣列、固定的或陣列和可編程輸出邏輯電路三部分組成,因此PROM和EPROM只能實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路,而PAL由于有可編程的輸出邏輯電路,不僅可以實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路,而且可以實(shí)現(xiàn)時序邏輯電路。813 任何一個組合邏輯電路都可以用一個PAL來實(shí)現(xiàn)嗎?為什么?(基本題,第6節(jié))答:不可以,一個PAL的輸入變量是一定的,所以PAL的應(yīng)用受輸入變量的限制。814 選用適當(dāng)?shù)腜AL器件設(shè)計一個3位二進(jìn)制

27、可逆計數(shù)器。當(dāng)X=0時,實(shí)現(xiàn)加法計數(shù);當(dāng)X=1時,實(shí)現(xiàn)減法計數(shù)。(綜合題,第6節(jié)) 解:3位二進(jìn)制可逆計數(shù)器是一個時序邏輯電路,且有3個輸出,故選用PAL16R4較合適。根據(jù)要求,3位二進(jìn)制可逆計數(shù)器的狀態(tài)表如下: XQ2Q1Q0Q2 n+1Q1 n+1Q0 n+1XQ2Q1Q0Q2 n+1Q1 n+1Q0 n+10000001100011100010101111110001001111101010011100110110001001011100011010111010110100110111101000101110001001000由狀態(tài)表可得次態(tài)方程:Q2 n+1=Q1 n+1=Q0 n+1=由于PAL16R4的輸出端設(shè)置為反相三態(tài)緩沖器,故次態(tài)方程應(yīng)取反,則有:D2= n+1= D1= n+1=D0= n+1=Q0其電路圖如習(xí)題814電路圖所示。815 為什么GAL能取代大多數(shù)的PAL器件?(基本題,第7節(jié))答: 這是因為GAL的輸出結(jié)構(gòu)配置了輸出邏輯宏單元OLMC(Output Logic Macro Cell),用戶可以通過編程選擇輸出結(jié)構(gòu),它既可以編程為組合邏輯電路輸出,又可以編程為寄存器輸出;既可以輸出低電平有效,又可以輸出高電平有效等等。這樣GAL器件就可以在功能上通過編程代替PAL的各種輸出結(jié)構(gòu)。816 試用GAL16V8

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