最好数子电路课件第7章.ppt

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湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作77存储器、复杂存储器、复杂可编程器可编程器件和件和现场可编程门阵列现场可编程门阵列7.1只读存储器7.2随机存取存储器7.3复杂可编程逻辑器件7.4现场可编程门阵列7.5用EDA技术和可编程器件的设计例题湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作1.掌握半导体存储器字、位、存储容量、地址、等基本概念；2.理解半导体存储器芯片的关键引脚的意义，掌握半导体存储器的典型应用；3.掌握半导体存储器的扩展方法；4.了解存储器的组成及工作原理；5.了解CPLD和FPGA的基本结构及实现逻辑功能的原理。

教学要求教学要求湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作概述概述半导体存储器几乎是当今数字系统中不可缺少的组成部分，它可以用来存放大量二值数据。

半导体存储器属于大规模集成电路。

存储器RAM（Random-AccessMemory）ROM（Read-OnlyMemory）固定ROM可编程ROMPROMEPROME2PROMSRAM（StaticRAM）：

静态RAMFlashDRAM（DynamicRAM）：

动态RAM湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1只读存储器只读存储器RAM随机存取存储器在运行状态可以随时进行读或写操作。

存储的数据必须有电源供应才能保存，一旦掉电，数据全部丢失。

ROM只读存储器在正常工作状态只能读出信息，不能随时写入，所以称为只读存储器（Read-OnlyMemory）。

常用于存放固定信息（如程序、常数等），断电后信息不会丢失，其数据由专用装置写入。

湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作存储器由存储阵列、地址译码器、输出控制电路三部分组成。

如图。

许多存储1位二值数据的存储单元排列成矩阵形式，组成存储阵列；存储阵列按一定位数进行编组，每次读出一组数据，组称为字字，字的位数称为字长字长。

每个字赋予一个编号，称为地址地址。

地址译码器将输入的地址代码译成相应的字单元控制信号，控制从存储矩阵中选出指定的存储单元组，将其中的数据送到输出控制电路。

输出控制电路一般包括三态缓冲器，以便与系统的数据总线连接。

在控制信号作用下，将地址信号指定的存储单元地址信号指定的存储单元组的组的数据数据输出。

7.1只读存储器只读存储器7.1.1ROM的定义与基本结构的定义与基本结构湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作1000010011011101000100010010000100010000010001001110010011101111100D3D2D1D0000001010011100101110111A2A0A1RD基本概念字与字长：

表示一个信息多位二进制码称为一个字，字的位数称为字长。

地址：

每个字的编号。

字数：

字的总量。

字数=2n（n为存储器外部地址线的线数）存储容量（M）：

存储二值信息总量。

M字数位数看一个字长为4，地址线的线数n=3，字数=238的存储器。

M=字数位数=234=327.1.1ROM的定义与基本结构的定义与基本结构地址线控制信号地址字7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作ROM结构示意图字线与位线的交点是一个存储单元。

2根地址线，字长为4，字数为4，存储容量16。

7.1只读存储器只读存储器7.1.1ROM的定义与基本结构的定义与基本结构湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作ROM结构示意图交点处有二极管相当存储数据1，无二极管相当存储数据0。

在地址和控制信号作用下数据输出OEA1A0D3D2D1D000010110011101010010001111101高阻00007.1只读存储器只读存储器00001101117.1.1ROM的定义与基本结构的定义与基本结构湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.2二二维译码维译码如果采用前面的译码方式，构成一个281位的ROM，即字数256，字长为1，则译码电路非常庞大。

实际ROM采用行译码和列译码的二维译码。

行译码器：

416译码器；列译码器：

161数据选择器；7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.2二二维译码维译码交点处有MOS管相当存储0，无MOS管相当存储1。

如：

A7A6A5A4A3A2A1A0=00010001A7A6A5A4=0001，Y1=1，使得I1、I14为0；A3A2A1A0=0001，选择I1输出，即D0=I1=0。

行译码器选出要读的一行，列译码器再从选中的一行存储单元中选出要读的一列的一个存储单元。

17.1只读存储器只读存储器0湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.2二二维译码维译码7.1只读存储器只读存储器D0D12562ROM000100011湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.3可编程可编程ROM

（1）.不可编程ROM掩模ROM：

厂家根据用户提供的ROM内容制造时写入，不能改写。

（2）.可编程ROM.一次编程ROM（PROM）：

由用户在专用编程设备上编程存放信息，这种编程只能进行一次，其内容不能再改变。

.可抹编程ROM（EPROM）：

由用户在专用编程设备上编程存放信息，且可由用户通过紫外灯照射芯片上的受光窗口将原存储内容抹去，重新编程存放新的内容。

.电可抹编程ROM（EEPROM、或E2PROM）：

在同一专用编程设备上在电的作用下，可以写入信息同时擦除了原有内容。

.闪烁存储器：

在电的作用下，既可写入，又可以擦除，只不过是分开进行，集成度比E2PROM高。

7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.4集成电路集成电路ROM介绍Atmel公司的AT27C010：

128K8位EPROM。

字长8，输出O0O7；地址线17根，A0A16，字数27210=1281024=128K7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.4集成电路集成电路ROM介绍Atmel公司的AT27C010：

128K8位EPROM。

引脚介绍：

VCC：

工作电源，+5VGND：

地VPP：

编程电源，+13VPGM：

编程选通信号OE：

使能信号CE：

片选信号当有多片存储器工作时，采用本引脚控制，选择需要工作的存储器芯片。

7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.4集成电路集成电路ROM数据输出VPPAi100编程校验数据输入VPPAi010快速编程高阻Ai1等待高阻1输出无效数据输出Ai00读O7O0VPPA16A0工作模式AT27C010128K8位EPROM工作模式7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.5ROM的读操作与时序图的读操作与时序图AT27C010读出过程操作：

（1）.欲读取单元的地址加到存储器的地址输入端；

（2）.加入有效的片选信号；（3）.使输出使能信号有效，延时后，有效数据出现在数据线上；（4）.让片选信号或输出使能信号无效，经过一定延时后数据线呈高阻态，本次读出结束。

7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作ROM中已写入固定数据，工作时，将一个给定的地址码加到ROM的地址输入端，则在ROM的数据输出端就会输出对应单元的数据。

ROM是组合逻辑电路，将地址码看成自变量，输出数据看成函数，则可以用ROM实现各种组合逻辑函数。

A2A1A000000101001110010111011110010010001001110010011101111100D3D2D1D010000100110111010001000100100001001真值表10010010001001110010011101111100D3D2D1D0F3F2F1F0ABCABCF3F2F1F0000001010011100101110111A2A0A1RD7.1.6ROM的应用举例的应用举例一致电路多数表决电路不一致电路偶数判断电路7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.6ROM的应用举例的应用举例用ROM实现各种组合逻辑函数，特别适合是多输入、多输出的逻辑函数。

设计实现时，只需列出真值表，输入看作地址，输出作为存储内容，将内容写入ROM即可。

利用ROM可实现查表或码制变换等功能查表功能查某个角度的三角函数把变量值（角度）作为地址码，其对应的函数值作为存放在该地址内的数据，这称为“造表”。

使用时，根据输入的地址（角度），就可在输出端得到所需的函数值，这就称为“查表”。

码制变换把欲变换的编码作为地址，把最终的目的编码作为相应存储单元中的内容即可。

7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.6ROM的应用举例的应用举例用ROM实现二进制码与格雷码相互转换的电路如图采用254=324的ROM5根地址线，连接地址线最高位A4的C作为转换方向控制C=0：

二进制码格雷码转换C=1：

格雷码二进制码转换待转换代码由I3I2I1I0输入转换后代码由O3O2O1O0输出片选信号和使能信号保持有效，只要输入待转换代码和控制信号C，则按照控制端方向进行转换，得到转换结果。

7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.6ROM的应用举例的应用举例101011111100011110101111101100111100100111011101111010100011001101011000110110111111010110110010101111110100111010011110110010111110001110010000010101111010001110010001101010101100011001011011101010011101001011001000001000111001000110001100101001100100000100011000100010000000001000000000O3O2O1O0二进制码I3I2I1I0格雷码CO3O2O1O0格雷码I3I2I1I0二进制码C真值表7.1只读存储器只读存储器湖南理工学院信息与通信工程学院电子信息教研室制作7.1.6ROM的应用举例的应用举例10101111110000111110111111010010111010011110110110110110001110010100110011011101111100101111001101011110101011101100111010100111111100011000