数字电路第八章.ppt

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1、8.1随机存取存储器（RAM）8.2只读存储器（ROM）8.3可编程逻辑器件（PLD）*8.4复杂可编程逻辑器件（CPLD）8半导体存储器和可编程逻辑器件8.5现场可编程门阵列（FPGA）教学基本要求：掌握半导体存储器字、位、存储容量、地址、等基本概念。正确理解RAM、ROM的工作原理了解半导体存储器的存储单元的组成及工作原理。掌握RAM、ROM的典型应用。正确理解PLD的结构及工作原理。8半导体存储器和可编程逻辑器件8.1随机存取存储器（RAM）8.1.1RAM的结构与工作原理*8.1.3RAM举例8.1.2RAM存储容量的扩展RAM存储单元（SRAM、DRAM）RAM的

2、基本结构字长（位数）的扩展字数的扩展8.1.0概述存储器分类：RAM(Random-AccessMemory)ROM(Read-OnlyMemory)SRAMDRAM固定ROM可编程ROMOTPROMUVPROME2PROM8.1.0概述半导体存储器是用来存储大量二值数据的器件。RAM是随机存取存储器，在任意时刻，对任意单元可进行存/取（即：读/写）操作。8.1.0概述RAM特点:灵活－程序、数据可随时更改；易失－断电或电源电压波动,会使内容丢失。ROM是只读存储器，在正常工作状态只能读出信息，不能随时写入。ROM特点：非易失性－信息一旦写入，即使断电，信息也不会丢失，具有

3、非“易失”性特点。常用于存放固定信息（如程序、常数等）。编程较麻烦－需用专用编程器。8.1.1RAM的结构与工作原理存储矩阵用于存放二进制数，一个单元放一位，排列成矩阵形式。图8.1.4存储矩阵读/写控制电路地址译码器数据输入/输出地址输入控制信号输入(CS、R/W)读/写控制电路完成对选中的存储单元进行读出或写入数据的操作。把信息存入存储器的过程称为“写入”操作。反之，从存储器中取出信息的过程称为“读出”操作。地址译码器的作用是对外部输入的地址码进行译码，以便唯一地选择存储矩阵中的一个存储单元。1.RAM的基本结构图8.1.4存储矩阵读/写控制电路译码器数据输入/输出地址输入

4、控制信号输入(CS、R/W)例如：容量为256×1的存储器（1）地址译码器8根列地址选择线32根行地址选择线32×8=256个存储单元译码方式单译码双译码---n位地址构成2n条地址线。若n=10，则有1024条地址线---将地址分成两部分，分别由行译码器和列译码器共同译码其输出为存储矩阵的行列选择线，由它们共同确定欲选择的地址单元。若给出地址A7-A0=00100001，将选中哪个存储单元读/写？图8.1.5若容量为256×4的存储器，有256个字，8根地址线A7-A0，但其数据线有4根，每字4位。8根列地址选择线32根行地址选择线1024个存储单元若给出地址A7-A0=00

5、011111，哪个单元的内容可读/写？（2）存储矩阵静态RAM存储单元（SRAM）--以六管静态存储单元为例基本RS触发器控制该单元与位线的通断控制位线与数据线的通断Xi=0，T5、T6截止，触发器与位线隔离。T1-T6构成一个存储单元。T3、T4为负载，T1、T2为基本RS触发器。来自行地址译码器的输出（2）存储矩阵Xi=1，T5、T6导通，触发器与位线接通。Yj=1，T7、T8均导通，触发器的输出与数据线接通，该单元数据可传送。来自列地址译码器的输出静态RAM存储单元（SRAM）--以六管静态存储单元为例来自行地址译码器的输出*动态RAM存储单元（DRAM）--以三管和单管

6、动态存储单元为例三管动态RAM存储单元电路如图:由于漏电流的存在，电容上存储的数据（电荷）不能长久保存，因此必须定期给电容补充电荷，以避免存储数据的丢失，这种操作称为再生或刷新。下面分三个过程讨论：写入数据读出数据刷新数据存储数据的电容存储单元写入数据的控制门读出数据的控制门写入刷新控制电路写入数据：当Xi＝Yj＝1时，T1、T3、T4、T5均导通，此时可以对存储单元进行存取操作。若DI＝0，电容充电；若DI＝1，电容放电。当Xi＝Yj＝0时，写入的数据由C保存。R/W=0,G1导通，G2截止输入数据DI经G3反相，被存入电容C中。&&读出数据：当Xi＝Yj＝1时，T1、T3、

7、T4、T5均导通，此时可以对存储单元进行存取操作。读位线信号分两路，一路经T5由DO输出；另一路经G2、G3、T1对存储单元刷新。R/W=1,G2导通，G1截止，若C上充有电荷，T2导通，读位线输出数据0；反之，T2截止，输出数据1。&&刷新数据：若读位线为低电平，经过G3反相后为高电平，对电容C充电；&&若读位线为高电平，经过G3反相后为低电平，电容C放电；当R/W=1,且Xi=1时，C上的数据经T2、T3到达“读”位线，然后经写入刷新控制电路对存储单元刷新。此时,Xi有效，整个一行存储单