第七章存儲器、CPLD

學(xué)習(xí)完本章后，應(yīng)該能做到：1、闡明ROM、RAM的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作原理。2、簡述PROM、EPROM、EEPROM等概念。3、簡述SRAM、DRAM、地址、位、字等概念。4、闡述位擴(kuò)展、字?jǐn)U展的方法，并熟練運(yùn)用。5、簡述半導(dǎo)體存儲器的應(yīng)用。第七章存儲器、CPLD第七章存儲器、CPLD

概述7.1只讀存儲器7.2隨機(jī)存取存儲器7.3可編程邏輯器件存儲器是一種能存儲大量二值信息的半導(dǎo)體器件。由于要求存儲的數(shù)據(jù)量往往很大，因而不可能將每個存儲單元電路的輸入和輸出端象寄存器那樣固定地引出。半導(dǎo)體存儲器采用了按地址存放數(shù)據(jù)的方法，只有那些被輸入地址代碼指定的存儲單元才能與輸入/輸出端接通，進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀出和寫入。半導(dǎo)體存儲器的分類（根據(jù)使用功能的不同）（1）只讀存儲器（ROM）（Read-onlymemory）。（2）隨機(jī)存取存儲器（RAM）（Randomaccessmemory）。概述存儲容量：用來衡量存儲器存放數(shù)據(jù)的能力指標(biāo)，指存儲單元的總數(shù)。存儲單元的最基本的單位是位和字，字的位數(shù)叫字長，存儲容量通常表示為“m字×n位”。

210=1024=1K（字位），

220=1048576=1024K=1M（字位）例：微型計算機(jī)中常用的2114型靜態(tài)RAM的容量為1K×4。

4116型動態(tài)RAM的容量為16K×1。

2716型EPROM的容量為2K×8。半導(dǎo)體存儲器的主要性能指標(biāo)存儲速度：通常用存取周期來描述。存取周期是指從存儲器開始存取第一個字到能夠存取第二個字為止所需的時間。例：微型計算機(jī)中常用的2114型靜態(tài)RAM的讀、寫周期均為200ns，4116型動態(tài)RAM的讀、寫周期均為375ns。半導(dǎo)體存儲器的主要性能指標(biāo)7.1只讀存儲器（ROM）

只讀存儲器，工作時其存儲的內(nèi)容固定不變。且只能讀出，不能隨時寫入。工作時，將一個給定的地址碼加到ROM的地址輸入端，便可在它的輸出端得到一個事先存入的確定數(shù)據(jù)。

只讀存儲器存入數(shù)據(jù)的過程，稱為對ROM進(jìn)行編程。

ROM的分類按存貯矩陣中器件類型

固定ROM--PROM--

EPROM--

FlashMemory--

E2PROM--

二極管ROM三極管ROMMOS管ROM按寫入方式廠家裝入數(shù)據(jù)，永不改變用戶裝入，只可裝一次，永不改變用戶裝入，紫外線擦除用戶裝入，電可擦除高集成度，大容量存儲矩陣三態(tài)緩沖器

地址譯碼器數(shù)據(jù)輸出

地址輸入ROM的基本結(jié)構(gòu)固定ROM主要由地址譯碼器、存儲單元矩陣和輸出緩沖器三部分組成。字線容量=字線×位線位線控制信號輸入存儲矩陣字線位線二極管ROM—以4×4為例

存儲單元1011111000111100譯碼器

輸出緩沖器任何時刻只有一根字線為高電平。三極管ROM和NMOS管ROM

有一種可編程序的ROM，在出廠時全部存儲“1”，用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為“0”,但是，只能改寫一次，稱為PROM。字線位線熔斷絲

若將熔絲燒斷，該單元則變成“0”。顯然，一旦燒斷后不能再恢復(fù)。可編程ROM（PROM）（1）用于存儲固定的數(shù)據(jù)、表格（2）碼制變換ROM的簡單應(yīng)用（3）用戶程序的存貯（4）構(gòu)成組合邏輯電路例1用ROM實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制譯碼顯示電路。m0m1m2m9……例2用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。

2/4線譯碼器A1A0m0m1m2m3D0D1D2D37.2隨機(jī)存取存儲器(RAM)隨機(jī)存儲器又稱讀寫存儲器特點(diǎn)：在工作過程中，既可從存儲器的任意單元讀出信息，又可以把外界信息寫入任意單元，因此它被稱為隨機(jī)存儲器。分類:按功能分靜態(tài)SRAM

、動態(tài)DRAM兩類；按所用器件分雙極型、MOS型兩種。RAM的基本結(jié)構(gòu)存儲矩陣讀/寫控制器控制器地址譯碼器地址碼輸片選讀/寫控制輸入/輸出入入

例如：容量為256×1的存儲器（1）地址譯碼器

8根列地址選擇線32根行地址選擇線32×8=256個存儲單元譯碼方式單譯碼雙譯碼---n位地址構(gòu)成2n

條地址線。若n=10，則有1024條地址線---將地址分成兩部分，分別由行譯碼器和列譯碼器共同譯碼其輸出為存儲矩陣的行列選擇線，由它們共同確定欲選擇的地址單元。若給出地址A7-A0=00100001，將選中哪個存儲單元讀/寫？

若容量為256×4的存儲器，有256個字，8根地址線A7-A0，但其數(shù)據(jù)線有4根，每字4位。8根列地址選擇線32根行地址選擇線1024個存儲單元

若給出地址A7-A0=00011111，哪個單元的內(nèi)容可讀/寫？

（2）存儲矩陣

靜態(tài)RAM存儲單元（SRAM）--以六管靜態(tài)存儲單元為例基本RS觸發(fā)器控制該單元與位線的通斷控制位線與數(shù)據(jù)線的通斷Xi

=0，T5、T6截止，觸發(fā)器與位線隔離。

T1-T6構(gòu)成一個存儲單元。T3、T4為負(fù)載，T1、T2為基本RS觸發(fā)器。來自行地址譯碼器的輸出（2）存儲矩陣Xi

=1，T5、T6導(dǎo)通，觸發(fā)器與位線接通。Yj

=1，T7

、T8均導(dǎo)通，觸發(fā)器的輸出與數(shù)據(jù)線接通，該單元數(shù)據(jù)可傳送。來自列地址譯碼器的輸出

靜態(tài)RAM存儲單元（SRAM）--以六管靜態(tài)存儲單元為例來自行地址譯碼器的輸出（3）片選信號與讀/寫控制電路

當(dāng)CS=0時，選中該單元.

若R/W=1，三態(tài)門1、2關(guān),3開，數(shù)據(jù)通過門3傳到I/O口，進(jìn)行讀操作；

當(dāng)CS=1時，三態(tài)門均為高阻態(tài)，I/O口與RAM內(nèi)部隔離。

當(dāng)Xi和Yi中有一消失，該單元與數(shù)據(jù)線聯(lián)系被切斷，由于互鎖作用，信息將被保存。若R/W=0，門1、2開，門3關(guān)，數(shù)據(jù)將從I/O口通過門1、2，向T7、T8寫入，進(jìn)行寫操作。RAM存儲容量的擴(kuò)展1.位數(shù)（字長）的擴(kuò)展D0D1

D2

D3

D12D13D14D15

例1用4K×4位的RAM擴(kuò)展為4K×16位的RAM···CS┇

A11

A0

···R/W

R/W

CSA0

A11

4K×4位（1）I/O0I/O1I/O2I/O3

R/W

CSA0

A11

4K×4位（4）I/O0I/O1I/O2I/O3

······┇

┇

即該芯片8K×8功能框圖2.字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展可利用外加譯碼器控制存儲器芯片的片選輸入端CS來實(shí)現(xiàn)。假設(shè)某芯片的存儲容量為：8K×8（即8192字×8位）。數(shù)據(jù)線共有：地址線共有：13根（A12~A0）8根（D7~D0）2.字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展圖8.1.10(I)(II)(III)(IV)芯片74139有效輸出端A14A13

IY000

IIY101IIIY210IVY311例2將8K×8位的RAM擴(kuò)展為32K×8位的RAM

3.字?jǐn)?shù)、位數(shù)同時擴(kuò)展例3