數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案第8章存儲器和可編程邏輯器件

1、第8章 半導(dǎo)體存儲器和可編程邏輯器件存儲器按讀寫功能以及信息的可保存性分別分為哪幾類？并簡述各自的特點。解答：存儲器按讀寫功能可分為只讀存儲器（ROM）和隨機存儲器（RAM）。隨機存取存儲器在工作過程中，既可從其任意單元讀出信息，又可以把外部信息寫入任意單元。因此，它具有讀、寫方便的優(yōu)點，但由于具有易失性，所以不利于數(shù)據(jù)的長期保存。只讀存儲器在正常工作時其存儲的數(shù)據(jù)固定不變，只能讀出，不能隨時寫入。ROM為非易失性器件，當(dāng)器件斷電時，所存儲的數(shù)據(jù)不會丟失。存儲器按信息的可保存性可分為易失性存儲器和非易失性存儲器。易失性存儲器在系統(tǒng)關(guān)閉時會失去存儲的信息，它需要持續(xù)的電源供應(yīng)以維持?jǐn)?shù)據(jù)。非易失存

2、儲器在系統(tǒng)關(guān)閉或無電源供應(yīng)時仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)信息。什么是SRAM？什么是DRAM？它們在工作原理、電路結(jié)構(gòu)和讀/寫操作上有何特點？解答：SRAM（Static Random Access Memory）為靜態(tài)隨機存儲器，其存儲單元是在靜態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上附加控制電路構(gòu)成的。DRAM（Dynamic Random Access Memory）為動態(tài)隨機存儲器，常利用MOS管柵極電容的電荷存儲效應(yīng)來組成動態(tài)存儲器，為了避免存儲信息的丟失，必須定時地對電路進(jìn)行動態(tài)刷新。SRAM的數(shù)據(jù)由觸發(fā)器記憶，只要不斷電，數(shù)據(jù)就能保存，但其存儲單元所用的管子數(shù)目多，因此功耗大，集成度受到限制。DRAM一般采用MOS管的

3、柵極電容來存儲信息，由于電荷保存時間有限，為避免存儲數(shù)據(jù)的丟失，必須由刷新電路定期刷新，但其存儲單元所用的管子數(shù)目少，因此功耗小，集成度高。SRAM速度非?？欤鋬r格較貴；DRAM的速度比SRAM慢，不過它比ROM快。若RAM的存儲矩陣為256字4位，試問其地址線和數(shù)據(jù)線各為多少條？ 解答：存儲矩陣為256字4位的RAM地址線為8根，數(shù)據(jù)線為4根。某儀器的存儲器有16位地址線，8位數(shù)據(jù)線，試計算其最大存儲容量是多少？ 解答：最大存儲容量為2168=524288=512k bit（位）用多少片2564位的RAM可以組成一片2K8位的RAM？試畫出其邏輯圖。解答：用16片2564位的RAM可以組

4、成一片2K8位的RAM。一般2564位的RAM的邏輯符號如圖T8-5-1所示，用此RAM實現(xiàn)2K8位的RAM邏輯電路如圖8-5-2所示。圖T8-5-1圖8-5-2ROM有哪些種類？它們之間有何異同？解答：只讀存儲器ROM按數(shù)據(jù)的寫入方式分為固定ROM、可編程ROM（PROM）和可擦除可編程ROM（EPROM）。上述幾類ROM都是存儲固定信息的存儲器件，在正常工作時ROM存儲的數(shù)據(jù)固定不變，只能讀出，不能隨時寫入。ROM為非易失性器件。固定ROM所存儲的數(shù)據(jù)已由生產(chǎn)廠家在制造時用掩模板確定，用戶無法進(jìn)行更改，所以也稱掩模編程ROM?？删幊蘎OM在出廠時，存儲內(nèi)容全為1或全為0，用戶根據(jù)自己的需要

5、進(jìn)行編程，但只能寫入一次，一旦寫入則不能再修改。可擦除可編程ROM具有較強的靈活性，它存儲的內(nèi)容既可按用戶需要寫入，也可以擦除后重新寫入，EPROM包括用紫外線擦除的PROM（UVEPROM）、電信號擦除PROM（E2PROM）和快閃存儲器。RAM和ROM的電路結(jié)構(gòu)和工作原理上有何不同？解答：RAM電路通常由存儲矩陣、地址譯碼器和讀/寫控制電路3部分組成，在譯碼器和讀/寫控制電路的控制下，進(jìn)行讀/寫操作。ROM一般由存儲矩陣、地址譯碼器和輸出緩沖器3部分組成，在譯碼器及片選等信號的控制下在線進(jìn)行讀操作。構(gòu)成RAM和ROM的存儲矩陣的存儲單元有所不同。圖8-9所示的2764EPROM的存儲容量為

6、多大？用該器件設(shè)計1片16K16位的EPROM，共需多少片2764？畫出其實現(xiàn)邏輯圖。解答：2764EPROM的存儲容量2138=65536=64k bit（位）用2764設(shè)計1片16K16位的EPROM，共需多4片；實現(xiàn)電路如圖T8-8所示。圖T8-8用圖8-23所示的44 位PROM實現(xiàn)以下組合電路，并畫出點陣圖。解答：題中所設(shè)計組合電路的真值表如表T8-9所示。A B 0 000 0 111 1 011 1 100存儲矩陣的點陣圖如圖T8-9所示。圖T8-9用ROM實現(xiàn)下列代碼轉(zhuǎn)換，并畫出存儲矩陣的點陣圖。將余3碼轉(zhuǎn)換為8421BCD碼。將余3循環(huán)碼轉(zhuǎn)換為余3碼。將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為

7、格雷碼。解答：ROM實現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換時，由于有4位輸入變量（A,B,C,D），4位變量(Y3,Y2,Y1,Y0)，因此選用244的ROM合適。將余3碼轉(zhuǎn)換為8421BCD碼的真值表如表T8-10-1所示。表T8-10-1余3碼8421BCD碼A B C DY3 Y2 Y1 Y00 0 1 10 0 0 00 1 0 00 0 0 10 1 0 10 0 1 00 1 1 00 0 1 10 1 1 10 1 0 01 0 0 00 1 0 11 0 0 10 1 1 01 0 1 00 1 1 11 0 1 11 0 0 01 1 0 01 0 0 1存儲矩陣的點陣圖如圖T8-10-1所示。圖T8

8、-10-1將余3循環(huán)碼轉(zhuǎn)換為余3碼的真值表如表T8-10-2所示。余3循環(huán)碼余3碼A B C DY3 Y2 Y1 Y00 0 1 00 0 1 10 1 1 00 1 0 00 1 1 10 1 0 10 1 0 10 1 1 00 1 0 00 1 1 11 1 0 01 0 0 01 1 0 1 1 0 0 11 1 1 1 1 0 1 01 1 1 0 1 0 1 11 0 1 0 1 1 0 0存儲矩陣的點陣圖如圖T8-10-2所示。圖T8-10-2將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為格雷碼的真值表如表T8-10-3所示。8421BCD碼格雷碼A B C DY3 Y2 Y1 Y00 0 0 00

9、0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 10 0 1 10 0 1 00 1 0 00 1 1 00 1 0 10 1 1 10 1 1 00 1 0 10 1 1 10 1 0 01 0 0 01 1 0 01 0 0 11 1 0 1存儲矩陣的點陣圖如圖T8-10-3所示。圖T8-10-3試列出將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為七段數(shù)字顯示譯碼電路的真值表，并用ROM實現(xiàn)之。解答：8421BCD碼轉(zhuǎn)換為七段數(shù)字顯示譯碼電路的真值表如表T8-11所示。表T8-11輸 入輸 出顯示數(shù)字A B C Da b c d e f g0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 1

10、0 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 10123456789根據(jù)真值表可知，此電路具有4個輸入變量，7個輸出變量，因此選用248的ROM比較合適。并且表中輸出變量取0的數(shù)目多于取1的數(shù)目，因此在輸出前增加了一個反相器，不利用約束項得到的存儲矩陣點陣圖如圖T8-11所示。圖T8-11用ROM設(shè)計一

11、個組合邏輯電路，用來產(chǎn)生下列一組邏輯函數(shù)，并畫出存儲矩陣的點陣圖。解答：根據(jù)題意，所設(shè)計函數(shù)的真值表如表T8-12所示。A B C DY 3 Y 2 Y10 0 0 00 0 10 0 0 10 0 10 0 1 00 0 00 0 1 10 0 00 1 0 00 1 00 1 0 10 1 00 1 1 00 1 10 1 1 11 0 01 0 0 00 1 11 0 0 10 1 11 0 1 00 0 01 0 1 11 0 01 1 0 00 0 11 1 0 11 0 11 1 1 01 0 01 1 1 10 0 0根據(jù)真值表可知，此電路具有4個輸入變量，3個輸出變量，因此選用

12、244的ROM比較合適。存儲矩陣的點陣圖如圖T8-12所示。圖T8-12試將圖8-24所示的1K4位的RAM芯片擴展成1K8的存儲器。解答：用1K4 RAM擴展得到1K8RAM，共需求片，實現(xiàn)電路如圖T8-13所示。圖T8-13 簡述ispLSI的電路結(jié)構(gòu)特點，并說明ispLSI1016的主要組成。 解答：ispLSI（in system programmable Large Scale Intergration）器件為高密度在線可編程邏輯器件。ispLSI除了具有可編程邏輯器件的高性能和易用性以外，還具有高密度（集成度多達(dá)25000個可編程邏輯門）、高速度（系統(tǒng)速度可達(dá)180MHz）和在系統(tǒng)

13、可編程性，用戶具有在自己設(shè)計的目標(biāo)系統(tǒng)中或印制電路板上為重構(gòu)邏輯而對器件編程或反復(fù)改寫的能力。ispLSI1016是由16個通用邏輯塊（GLB）、32個輸入輸出單元（IOC）、集總布線區(qū)（GRP）、2個可編程輸出布線區(qū)（ORP）和編程控制電路組成。簡述ISP編程技術(shù)的特點和對數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的意義。解答：ISP（In System Programmable）為在系統(tǒng)可編程。在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ispPLD）芯片內(nèi)部包含編程器的寫入和擦除控制電路以及高壓脈沖發(fā)生電路，這樣編程時就不需要編程器，只需要一根連接芯片和計算機的電纜，通過計算機軟件，就可以把熔絲圖文件寫入芯片。數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計采用ispPLD器件時，即使芯片在印制電路板上，也不需要將芯片取下，只需連接上電纜就可以編程，從而實現(xiàn)在系統(tǒng)編程，這樣與之前將芯片取下并進(jìn)行擦寫、編程來說要方便很多，從而也縮短了產(chǎn)品的上市周期。FPGA的電路結(jié)構(gòu)特點和主要組成是什么？解答：現(xiàn)場可編