數(shù)電第7章存儲(chǔ)器-1

1、存儲(chǔ)器、復(fù)雜可編程邏輯器存儲(chǔ)器、復(fù)雜可編程邏輯器 和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列7.1 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器7.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器7.3 復(fù)雜可編程邏輯器件復(fù)雜可編程邏輯器件*7.4 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列*7.5 用用EDA技術(shù)和可編程器件的設(shè)計(jì)例題技術(shù)和可編程器件的設(shè)計(jì)例題教學(xué)基本要求：教學(xué)基本要求： 掌握半導(dǎo)體存儲(chǔ)器字、位、存儲(chǔ)容量、地址、等掌握半導(dǎo)體存儲(chǔ)器字、位、存儲(chǔ)容量、地址、等基本概念?；靖拍?。 掌握掌握RAM、ROM的工作原理及典型應(yīng)用。的工作原理及典型應(yīng)用。 了解存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的組成及工作原理。了解存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的組成及工作原理。 了解了解C

2、PLD、FPGA的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)邏輯功能的編程的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)邏輯功能的編程原理。原理。概概 述述半導(dǎo)體存貯器能存放大量二值信息的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體存貯器能存放大量二值信息的半導(dǎo)體器件?？删幊踢壿嬈骷且环N通用器件，其邏輯功能是由用戶可編程邏輯器件是一種通用器件，其邏輯功能是由用戶通過對(duì)器件的編程來設(shè)定的。它具有集成度高、結(jié)構(gòu)靈通過對(duì)器件的編程來設(shè)定的。它具有集成度高、結(jié)構(gòu)靈活、處理速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)?；睢⑻幚硭俣瓤?、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)取快速度取快速度存儲(chǔ)時(shí)間短存儲(chǔ)時(shí)間短存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大存儲(chǔ)容量大存儲(chǔ)容量大7.1 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器7.1 .1 RO

3、M的的 定義與基本結(jié)構(gòu)定義與基本結(jié)構(gòu)7.1.2 兩維譯碼兩維譯碼7.1.3 可編程可編程ROM7.1.4 集成電路集成電路ROM7.1.5 ROM的讀操作與時(shí)序圖的讀操作與時(shí)序圖7.1.6 ROM的應(yīng)用舉例的應(yīng)用舉例存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 RAM (Random-Access Memory) ROM(Read-Only Memory)RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器): 在運(yùn)行狀態(tài)可以隨時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。在運(yùn)行狀態(tài)可以隨時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)必須有電源供應(yīng)才能保存存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)必須有電源供應(yīng)才能保存, 一旦掉電一旦掉電, 數(shù)據(jù)全部丟失。數(shù)據(jù)全部丟失。ROM(只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器)：在正常工作狀態(tài)

4、只能讀出信息。：在正常工作狀態(tài)只能讀出信息。 斷電后信息不會(huì)丟失，常用于存放固定信息（如程序、常數(shù)等）。斷電后信息不會(huì)丟失，常用于存放固定信息（如程序、常數(shù)等）。固定固定ROM可編程可編程ROMPROMEPROME2PROMSRAM(Static RAM)：靜態(tài)：靜態(tài)RAMDRAM (Dynamic RAM)：動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM7.1 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器幾個(gè)基本概念：幾個(gè)基本概念：存儲(chǔ)容量（存儲(chǔ)容量（M)：存儲(chǔ)二值信息的總量。：存儲(chǔ)二值信息的總量。字?jǐn)?shù)：字的總量。字?jǐn)?shù)：字的總量。字長(zhǎng)（位數(shù)）：表示一個(gè)信息多位二進(jìn)制碼稱為一個(gè)字，字長(zhǎng)（位數(shù)）：表示一個(gè)信息多位二進(jìn)制碼稱為一個(gè)字， 字的位數(shù)稱為字長(zhǎng)

5、。字的位數(shù)稱為字長(zhǎng)。存儲(chǔ)容量（存儲(chǔ)容量（M)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)位數(shù)位數(shù)地址：每個(gè)字的編號(hào)。地址：每個(gè)字的編號(hào)。字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)=2n （n為存儲(chǔ)器外部地址線的線數(shù)）為存儲(chǔ)器外部地址線的線數(shù)） Y0 Y1 Y7 A4 X1 X31 X0 列列 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 行行 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 A5 A3 A2 A1 A0 A6 A7 只讀存儲(chǔ)器，工作時(shí)內(nèi)容只能讀出，不能隨時(shí)寫入，所只讀存儲(chǔ)器，工作時(shí)內(nèi)容只能讀出，不能隨時(shí)寫入，所以稱為只讀存儲(chǔ)器。以稱為只讀存儲(chǔ)器。(Read-Only Memory)ROM的分類的分類按寫入情況劃分按寫入情況劃分 固定固定ROM可編程可編程ROMPROMEPROME

6、2PROM按存貯單元中按存貯單元中器件劃分器件劃分 二極管二極管ROM三極管三極管ROMMOS管管ROM7.1 .1 ROM的的 定義與基本結(jié)構(gòu)定義與基本結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣 地址譯碼地址譯碼器器地址輸?shù)刂份斎肴?.1.1 ROM的定義與基本結(jié)構(gòu)的定義與基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出控制信號(hào)輸控制信號(hào)輸入入輸出控制電路輸出控制電路地址譯碼器地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣輸出控制電路輸出控制電路1）ROM（二極管（二極管PROM）結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 D3 D2 D1 D0 +5V R R R R OE A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 線線- -4 線線 譯譯碼碼器器 存儲(chǔ)存儲(chǔ)矩陣矩陣

7、位線位線字線字線輸出控制電路輸出控制電路M=4 4地址譯碼器地址譯碼器 D3 D2 D1 D0 +5V R R R R OE A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 線線- -4 線線 譯譯碼碼器器 字線與位線的交點(diǎn)都是一個(gè)字線與位線的交點(diǎn)都是一個(gè)存儲(chǔ)單元。交點(diǎn)處有二極管存儲(chǔ)單元。交點(diǎn)處有二極管相當(dāng)存相當(dāng)存1 1，無二極管相當(dāng)存，無二極管相當(dāng)存0 0當(dāng)當(dāng)OE=1時(shí)輸出為高阻狀態(tài)時(shí)輸出為高阻狀態(tài)000101111101111010001101地地 址址A1A0D3D2D1D0內(nèi)內(nèi) 容容當(dāng)當(dāng)OE=0時(shí)時(shí) A6 A7 A4 A5 D0 +VDD R R R R Y0 Y1 Y14 Y15

8、 4線線 | 1 16 6線線 譯譯碼碼器器 1 16 6 線線-1線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器 A2 A3 A0 A1 A2 A3 A0 A1 S2 S3 S0 S1 I0 I1 I14 I15 Y 字線字線存儲(chǔ)存儲(chǔ)矩陣矩陣位線位線字線與位線的字線與位線的交點(diǎn)都是一個(gè)交點(diǎn)都是一個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元。交點(diǎn)處有交點(diǎn)處有MOS管相當(dāng)存管相當(dāng)存0，無，無MOS管管相當(dāng)存相當(dāng)存1。7.1.2 兩維譯碼兩維譯碼該存儲(chǔ)器的容量該存儲(chǔ)器的容量=?7.1.3 可編程可編程ROM（256X1位位EPROM）256個(gè)存儲(chǔ)單元排成個(gè)存儲(chǔ)單元排成16 16的矩陣的矩陣行譯碼器從行譯碼器從16行中選出要行中選出要讀的一行讀

9、的一行列譯碼器再從選中的一行存列譯碼器再從選中的一行存儲(chǔ)單元中選出要讀的一列的儲(chǔ)單元中選出要讀的一列的一個(gè)存儲(chǔ)單元。一個(gè)存儲(chǔ)單元。如選中的存儲(chǔ)單元的如選中的存儲(chǔ)單元的MOS管管的浮柵注入了電荷，該管截的浮柵注入了電荷，該管截止，讀得止，讀得1；相反讀得；相反讀得07.1.4 集成電路集成電路ROM D7 D0 PGM 輸輸出出緩緩沖沖器器 Y 選選通通 存存儲(chǔ)儲(chǔ)陣陣列列 CE OE 控控制制邏邏輯輯 Y 譯譯碼碼 X 譯譯碼碼 A16 A0 VPP GND VCC AT27C010， 128K 8位位ROM CEOEPGM工作模式工作模式A16 A0VPPD7 D0讀讀00XAiX數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)

10、輸出輸出無效輸出無效X1XXX高阻高阻等待等待1XXAiX高阻高阻快速編程快速編程010AiVPP數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入編程校驗(yàn)編程校驗(yàn)001AiVPP數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出7.1.5 ROM的讀操作與時(shí)序圖的讀操作與時(shí)序圖（2）加入有效的片選信號(hào)）加入有效的片選信號(hào)CEOE（3）使輸出使能信號(hào)）使輸出使能信號(hào) 有效，經(jīng)過一定延時(shí)后，有效數(shù)有效，經(jīng)過一定延時(shí)后，有效數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上；據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上；CEOE（4）讓片選信號(hào)）讓片選信號(hào) 或輸出使能信號(hào)或輸出使能信號(hào) 無效，經(jīng)過一定延無效，經(jīng)過一定延時(shí)后數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，本次讀出結(jié)束。時(shí)后數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，本次讀出結(jié)束。（1）欲讀取單元的地址加到存儲(chǔ)器的地址

11、輸入端；）欲讀取單元的地址加到存儲(chǔ)器的地址輸入端； tCE tAA 讀讀出出單單元元的的地地址址有有效效 CE tOE OE D7 D0 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出有有效效 tOZ tOH A16 A0 （1） 用于存儲(chǔ)固定的專用程序用于存儲(chǔ)固定的專用程序（2） 利用利用ROM可實(shí)現(xiàn)查表或碼制變換等功能可實(shí)現(xiàn)查表或碼制變換等功能 查表功能查表功能 查某個(gè)角度的三角函數(shù)查某個(gè)角度的三角函數(shù) 把變量值（角度）作為地址碼，其對(duì)應(yīng)的函數(shù)值作把變量值（角度）作為地址碼，其對(duì)應(yīng)的函數(shù)值作為存放在該地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，這稱為為存放在該地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，這稱為 “造表造表”。使用時(shí)，。使用時(shí)，根據(jù)輸入的地址根據(jù)輸入的地址(角度角

12、度)，就可在輸出端得到所需的函數(shù)，就可在輸出端得到所需的函數(shù)值，這就稱為值，這就稱為“查表查表”。 碼制變換碼制變換 把欲變換的編碼作為地址，把最終的把欲變換的編碼作為地址，把最終的目的編碼作為相應(yīng)存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容即可。目的編碼作為相應(yīng)存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容即可。7.1.6 ROM的應(yīng)用舉例的應(yīng)用舉例CI3 I2 I1 I0二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼O3O2O1O0格雷碼格雷碼CI3 I2 I1 I0格雷碼格雷碼O3O2O1O0二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼00 0 0 00 0 0 010 0 0 00 0 0 000 0 0 10 0 0 110 0 0 10 0 0 100 0 1 00 0 1 110 0 1 00

13、 0 1 100 0 1 10 0 1 010 0 1 10 0 1 000 1 0 00 1 1 010 1 0 00 1 1 100 1 0 10 1 1 110 1 0 10 1 1 000 1 1 00 1 0 110 1 1 00 1 0 000 1 1 10 1 0 010 1 1 10 1 0 101 0 0 01 1 0 011 0 0 01 1 1 101 0 0 11 1 0 111 0 0 11 1 1 001 0 1 01 1 1 111 0 1 01 1 0 001 0 1 11 1 1 011 0 1 11 1 0 101 1 0 01 0 1 011 1 0 01

14、 0 0 001 1 0 11 0 1 111 1 0 11 0 0 101 1 1 01 0 0 111 1 1 01 0 1 101 1 1 11 0 0 011 1 1 11 0 1 0用用ROM實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路 C(A4)I3 I2 I1 I0(A3A2A1A0)二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼O3O2O1O0(D3D2D1D0)格雷碼格雷碼C(A4)I3 I2 I1 I0(A3A2A1A0) 格雷碼格雷碼O3O2O1O0(D3D2D1D0)二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼00 0 0 00 0 0 010 0 0 00 0 0 000 0 0 10 0 0 110

15、 0 0 10 0 0 100 0 1 00 0 1 110 0 1 00 0 1 100 0 1 10 0 1 010 0 1 10 0 1 000 1 0 00 1 1 010 1 0 00 1 1 100 1 0 10 1 1 110 1 0 10 1 1 000 1 1 00 1 0 110 1 1 00 1 0 000 1 1 10 1 0 010 1 1 10 1 0 101 0 0 01 1 0 011 0 0 01 1 1 101 0 0 11 1 0 111 0 0 11 1 1 001 0 1 01 1 1 111 0 1 01 1 0 001 0 1 11 1 1 011 0 1 11 1 0 101 1 0 01 0 1 011 1 0 01 0