华北电力大学科技学院电子设计自动化课件2 半导体存储器与pl

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1、第二章半导体存储器与可编程逻辑器件1.半导体存储器1.1半导体存储器简介1.2只读存储器ROM1.3SRAM1.4DRAM1.5存储器的扩展1.1半导体存储器简介概念：半导体存储器是一种可以存储大量二进制数据的半导体器件。分类：根据读写方式半导体存储器可以分为两大类：①只读存储器（ROM，ReadOnlyMemory）②随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）。ROM的特点是：在工作状态下，只能进行读操作，不能进行写操作。断电后，ROM中的数据不丢失。RAM的特点是：在工作状态下，可以执行读

2、操作，也可以执行写操作。断电后，RAM中的数据丢失。1.1半导体存储器简介按是否允许用户对ROM执行写操作，ROM又可以分为①固定ROM（或掩模ROM）②可编程ROM（PROM，ProgrammableROM）PROM根据编成的次数可以分为①一次可编程ROM②多次可编程ROMROM的分类多次可编程ROM又可分为①光擦除电编程存储器（EPROM）②电擦除电编程存储器（E2PROM）③闪烁存储器FlashMemoryROM的分类RAM根据内部电路结构可以分为①静态RAM（SRAM，StaticRAM）②动态RAM（D

3、RAM，DynamicRAM）RAM的分类1.ROM的基本结构1.2只读存储器ROMROM的基本结构包括3个组成部分：地址译码器、存储阵列和输出控制电路。（1）存储阵列存储阵列由许多存储单元按照矩阵的形式进行排列组成。每个存储单元存储1位二进制数据。存储单元可以用二极管、双极性晶体管或MOS构成。存储阵列中由若干位组成一组，将这一组二进制数据称为一个字。因此，一个字由若干二进制位构成。一个字中所含的二进制位数称为字长。（2）地址译码单元为了区分不同的字，给每个字分配一个地址。地址译码器的作用是将输入的地址代码进行

4、译码，生成该地址对应字单元的控制信号，控制信号从存储阵列中选出对应的存储单元，并将存储单元的数据输出到输出控制电路。字单元又称为地址单元。地址单元的个数N与二进制地址码的位数n满足关系式N=2n。实际的ROM译码电路采用行译码和列译码的二维译码结构来减小译码电路的规模。（3）输出控制电路输出控制电路一般由三态缓冲器构成。输出控制电路的作用主要有两个：①提高存储器的带负载能力，以便驱动数据总线；②可以实现对输出状态的三态控制。当没有数据输出时，把输出置为高阻。当有数据读出时，把有效数据输出至数据总线。2.ROM电路

5、举例二极管ROM的电路结构图地址输入对应的地址译码和数据输出地址输入地址译码数据输出A1A0w3w2w1w0D3D2D1D0000111001010011101101101010110111011011111001××××××高阻3.ROM容量的计算ROM的容量表示存储数据量的大小。容量越大，说明能够存储的数据越多。容量通过字单元数乘以字长来表示。字单元数简称字数。存储容量=字数×字长。例如一个ROM可以用256×8位来表示其容量，该ROM字数为256，字长为8位，存储容量为2048位。当容量较大时，用k、M、G

6、或T为单位来表示容量。各种单位的关系为：1T=1024G，1G=1024M，1M=1024k。1.SRAM的基本结构1.3静态随机存储器SRAMSRAM的工作模式工作模式保持（微功耗）1××高阻读010数据输出写00×数据输入输出无效011高阻2.SRAM的存储单元SRAM存储单元是基于锁存器（或触发器）的基础上附加门控管构成的。3.SSRAM（SynchronousStaticRAM）SSRAM是同步静态随机存储器，它是在SRAM的基础上发展起来的一种高速RAM。SSRAM与SRAM的区别是前者是在时钟脉冲控制

7、下完成读写操作。1.4动态随机存储器动态RAM的存储单元是由一个MOS管和一个容量较小的电容器构成。DRAM存储数据的原理是源于电容器的电荷存储效应。由于电路中漏电流的存在，电容器上存储的电荷不能长久保持，为了避免存储数据丢失，必须定期给电容器补充电荷。补充电荷的操作称为刷新或再生。DRAM存储单元的基本结构1.位扩展方式1.5存储器的扩展用8片1024×1位的RAM连接成了1024×8位的RAM2.字扩展方式4片1024×8位的RAM组合成4096×8位的RAM2.可编程逻辑器件（PLD）概述2.1PLD简介2

8、.2PLD的基本结构和表示方法2.3PLD的分类2.4基本PLD简介2.5基于CPLD/FPGA的数字系统形式可编程逻辑器件（PLD）是一种由用户借助计算机编程，来实现某一逻辑功能的器件。PLD:ProgrammableLogicDevice2.1PLD简介通用固定逻辑器件：用来实现某种特定逻辑功能的电子器件，最简单的逻辑器件如与、或、非门（74LS00，74LS20等）