数字电路与逻辑设计 教学课件 ppt 作者 第二版 教学课件 ppt 作者 胡锦 第八章 大规模集成数字电路.ppt

《数字电路与逻辑设计 教学课件 ppt 作者 第二版 教学课件 ppt 作者 胡锦 第八章 大规模集成数字电路.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、学习目标：重点与难点：学习要求：本章介绍半导体存储器及其应用，可编程逻辑器件PLD及其应用，MAX+PLUSⅡ应用。半导体存贮器的基本结构、工作原理及其应用。掌握半导体存贮器的基本结构及工作原理，理解ROM、RAM的应用，初步掌握CPLD/FPGA的基本设计思想和设计方法。目录8.1概述8.2存储器及其应用8.3可编程逻辑器件PLD8.4CPLD/FPGA开发环境MAX+PLUSⅡ应用简介本章小结8.1概述8.1.1大规模集成电路的发展1962年最早在市场上出现一个逻辑门的小规模集成电路；1966年出现了含10~1

2、00个逻辑门的中规模集成电路；1967年4月，含1000多个晶体管的大规模集成电路问世；又过了十五年，集成电路提高了十余万倍。集成电路一出现就显示出了强大生命力，发展迅猛，五年时间就完成了小、中、大的发展过程，这与它有的高速和超高速、小型化、低成本、高可靠等诸多优点是分不开的。8.1.2大规模集成电路的分类大规模集成电路专用性强、制造工艺复杂、研制费用高。很多电路虽然原则上都可大规模集成，但考虑经济效益，目前真正得到发展与应用的大体上有以下几类。1.存储器存储器是计算机中用于存放二进制信息的部件，它是计算机的重要组

3、成部分之一。半导体存储器由大规模集成电路构成，每一片存储芯片包含大量的存储单元。每一个存储单元有唯一的地址代码加以区分，并能存储一位或多位二进制信息。2.可编程逻辑器件一个逻辑系统可以由标准逻辑电路芯片组成，利用各种功能的集成芯片组合出需要的逻辑电路。用这种方法组成的逻辑系统，需要大量的逻辑芯片，设计工作繁琐且设计周期长，难以最优化设计。可编程逻辑器件的出现，使设计观念发生了改变，设计工作变得非常容易，因而得到了迅速发展和应用。专用的逻辑集成电路可分为：可编程逻辑器件PLD、门阵列逻辑电路GAL、现场可编程门阵列逻

4、辑电路FPGA、标准单元逻辑电路SCL等。3.微处理器1971年首先研制出了一个4位的微处理器，它实质上是一个微型计算机。它将计算机中的运算器、控制器集成在一个芯片上，通常又称为计算机的中央处理单元（CPU）。经过近七年发展，相继出现了8位机、16位机、32位机。一个既包括CPU，还包括一定容量的RAM、ROM，以及输入输出接口电路的单片计算机也得到了广泛应用。4.其它大规模集成电路由于早期大规模集成电路研制费用很高，只是把大量商品中有的一些功能部件做成了大规模集成电路，如存储器、微处理器等。后来在大规模集成技术得

5、到一定发展的情况下，人们开始把大量生产的产品做成大规模集成电路，如计算器、手表、电子游戏机所用的大规模集成电路等。随着集成工艺的日趋完善、成熟、生产成本的不断降低，使得某些专用设备中的子系统也可大规模集成化，如数字控制调谐系统、通信及信号处理、频率合成、运算处理、语音合成等都可用大规模集成电路。8.2存储器及其应用存储器的种类很多，从存取功能上可分为只读存储器——ROM（ReadOnlyMemory）和随机存取的存储器——RAM(RandomAccessMemory)两大类。只读存储器ROM存储的数据是固定的，在正

6、常工作时只能从中读取数据，不能对数据进行删除或修改。它的特点是电路结构简单，停电后数据不会丢失。但ROM只适合用于内容固定不变的场合，如用于存放常数、系统程序、字库等。ROM通常又可分为三大类：随机存储器RAM与ROM不同，在电路中正常工作是可以随时读出数据，也可以随时改写数据，但停电后数据丢失。因此RAM的特点是使用灵活方便，但数据易丢失。它适用于需要对数据随时更新的场合，如用于存放计算机中的原始数据、中间结果、用户程序等。掩膜ROM（MaskROM，MROM）可编程ROM（ProgrammableROM，PRO

7、M）可擦除的可编程ROM（ErasableProgrammableROM，EPROM）存储器中所存储二进制信息的总位数称为存储器的存储容量。一个具有n根地址输入线（2n根字线）和b根输出线（b根位线）的ROM，其存储容量为：存储容量＝字线数×位线数＝2n×b（位）2．ROM的工作原理如图是一个简单的ROM电路，其地址译码器部分由4个与门组成，存储体部分由4个或门组成。2个输入地址码A1A0，经译码器译码后产生4个存储单元的字线W0、W1、W2、W3，地址译码器所接的4个或门，构成4位输出数据D3D2D1D0。8.2

8、.1固定只读存储器ROM1．ROM的结构由地址译码器和存储体两部分组成。例如，若要把1单元存储的b位二进制数据读取出来，则只需要令地址码An-1An-2….A2A1A0=00…001即可，因这时地址译码器输出的地址是W1=1，选中的是1单元。由图求出下列函数表达式：由表达式可求出：可以看出，对于给定的地址，相应一条字线输出高电平，与该字线有二极管相连接的或门