第6章 存储器和可编程逻辑器件.pptx

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1、第6章存储器和可编程逻辑器件6.1存储器6.2随机存取的存储器6.3可编程逻辑器件本章小结习题返回主目录6.1存储器6.1.1概述6.1.2只读存储器（ROM）6.1.3可编程只读存储器6.1.4ROM容量的扩展6.1存储器6.1.1概述存储器是数字系统中用于存储大量二进制信息的部件，可以存放各种程序、数据和资料。半导体存储器按照内部信息的存取方式不同分为只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）两大类。每个存储器的存储容量为字线×位线。6.1.2只读存储器（ROM）只读存储器（ROM）有掩膜ROM、可编程ROM、可

2、改写ROM。掩膜只读存储器（ROM）是在制造时把信息存放在此存储器中，使用时不再重新写入，需要时读出即可；它只能读取所存储信息，而不能改变已存内容，并且在断电后不丢失其中存储内容，故又称固定只读存储器。ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部分组成，如图6.1所示。图6.1ROM框图每个存储单元中固定存放着由若干位组成的二进制数码——称为“字”。为了读取不同存储单元中所存的字，将各单元编上代码——称为地址。在输入不同地址时，就能在存储器输出端读出相应的字,即“地址”的输入代码与“字”的输出数码有固定的对应关系。如图6.

3、1所示，它有2n个存储单元，每个单元存放一个字，一共可以存放2n个字；每字有m位，即容量为2n×m（字线×位线）。存储体可以由二极管、三极管和MOS管来实现。二极管矩阵ROM如图6.4所示，W0、W1、W2、W3是字线，D0、D1、D2、D3是位线，ROM的容量即为字线×位线，所以图6.4所示ROM的容量为4×4=16，即存储体有16个存储单元。图6.4二极管ROM结构图1.如何读字当地址码A1A0=00时，译码输出使字线W0为高电平，与其相连的二极管都导通，把高电平“1”送到位线上，于是D3、D0端得到高电平“1”，W0和

4、D1、D2之间没有接二极管，故D1、D2端是低电平“0”。这样，在D3D2D1D0端读到一个字1001，它就是该矩阵第一行的字输出。在同一时刻，由于字线W1、W2、W3都是低电平，与它们相连的二极管都不导通，所以不影响读字结果。当地址码A1A0=01时，字线W1为高电平，在位线输出端D3D2D1D0读到字0111，任何时候，地址译码器的输出决定了只有一条字线是高电平，所以在ROM的输出端只会读到惟一对应的一个字。在对应的存储单元内存入1还是0，是由接入或不接入相应的二极管来决定的。2.如何实现组合逻辑电路如图6.3所示，ROM中

5、的地址译码器形成了输入变量的最小项,即实现了逻辑变量的“与”运算；ROM中的存储矩阵实现了最小项的或运算，即形成了各个逻辑函数；与阵列中的垂直线Wi代表与逻辑，交叉圆点代表与逻辑的输入变量；或阵列中的水平线D代表或逻辑，交叉圆点代表字线输入。例1用ROM实现一位二进制全加器。解全加器的真值表如表6.1所示，A、B为两个加数,Ci-1为低位进位，S为本位的和，Ci为本位的进位。由表6.1可写出最小项表达式为：根据上式，可画出全加器的ROM阵列图如图6.5所示，Ci-1为低位进位，Ci为本位进位。表6.1全加器真值表ABCi-

6、1SCi-10000010100111001011101110010100110010111图6.5全加器阵列图例2用ROM实现下列逻辑函数。解由表达式画出ROM的阵列图如图6.6所示。图6.6例2的ROM阵列图6.1.3可编程只读存储器而可编程ROM常称PROM在出厂时，存储体的内容为全0或全1，用户可根据需要将某些内容改写，也就是编程。常用的双极型工艺ROM，采用烧毁熔断丝的方法使三极管由导通变为截止，三极管不起作用，存储器变为“0”信息；而未被熔断熔丝的地方，即表示为“1”信息。PROM只实现一次编写的目的，写好后就不可更改

7、。如果想对一个ROM芯片反复编程，多次使用，需用可擦除编程ROM即EPROM。常用的MOS工艺制造的EPROM用注入电荷的办法编程，此过程可逆，当用紫外光照射以后，旧内容被擦除。擦除后的芯片内容可能是全1,也可能是全0，视制造工艺而不同，之后可再次编程。6.1.4ROM容量的扩展1.ROM的信号引线如图6.7所示，除了地址线和数据线（字输出线）外，ROM还有地线（GND）、电源线（VCC）以及用来控制ROM工作的控制线为芯片使能控制线（），使能输出控制线称片选线。当=1时，芯片处于等待状态，ROM不工作，输出呈高阻态；

8、当=0时，ROM工作。图6.7ROM的信号引线2.ROM容量的扩展一个存储器的容量就是字线与位线（即字长或位数）的乘积。当所采用的ROM容量不满足需要时，可将容量进行扩展。扩展又分为字扩展和位扩展。位扩展（即字长扩展）：位扩展