數(shù)字邏輯 第4章 存儲(chǔ)邏輯

1、簡化簡化功能表功能表1110RD輸輸 入入不變不變不變不變截止截止1導(dǎo)通導(dǎo)通0導(dǎo)通導(dǎo)通0V 狀態(tài)狀態(tài)OUT輸輸 出出 TRTHCC32V CC32V CC31V CC31V CC31V CC32V 100110歸納出：歸納出：TH、TR 和和 Q ： 1 、 1 出出 0 ； 0 、 0 出出 1 ； 0 、 1 不不 變。變。555 定時(shí)器的工作原理與邏輯功能定時(shí)器的工作原理與邏輯功能復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)555定時(shí)器應(yīng)用1組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器短時(shí)照明燈短時(shí)照明燈定時(shí)監(jiān)測電路定時(shí)監(jiān)測電路應(yīng)用應(yīng)用uIuO555定時(shí)器應(yīng)用2組成施密特觸發(fā)器脈沖幅度鑒別脈沖幅度鑒別波形的整形波形的整形應(yīng)用應(yīng)用555定時(shí)器應(yīng)用3組成

2、多諧振蕩器同步時(shí)序邏輯分析時(shí)序電路的結(jié)構(gòu)：時(shí)序電路的結(jié)構(gòu)：(,)nZfX Q輸出方程：輸出方程：狀態(tài)方程：狀態(tài)方程：激勵(lì)方程：激勵(lì)方程：1( ,)nnQg Y Q(,)nYh X Q()nZf Q輸出方程：輸出方程：米里型時(shí)序電路（米里型時(shí)序電路（Mealy）摩爾型時(shí)序電路（摩爾型時(shí)序電路（Moore）組合邏輯電路組合邏輯電路觸發(fā)器觸發(fā)器1QnX0XnQ0Z0ZnY0Yn觸發(fā)器觸發(fā)器n輸出與輸入及狀態(tài)有關(guān)輸出與輸入及狀態(tài)有關(guān)輸出只與狀態(tài)有關(guān)輸出只與狀態(tài)有關(guān)同步時(shí)序邏輯電路分析：同步時(shí)序邏輯電路分析：同步時(shí)序分析步驟同步時(shí)序邏輯電路分析步驟：同步時(shí)序邏輯電路分析步驟：1、分清電路。確定輸入、輸出

3、信號、分清電路。確定輸入、輸出信號2、列出三個(gè)方程。、列出三個(gè)方程。 激勵(lì)方程、輸出方程、狀態(tài)方程激勵(lì)方程、輸出方程、狀態(tài)方程3、寫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表。、寫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表。4、畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。、畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。5、描述邏輯功能。、描述邏輯功能。根據(jù)特征方程根據(jù)特征方程（ RS 、D、JK、T）邏輯電路邏輯電路激勵(lì)方程激勵(lì)方程輸出方程輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述邏輯功能描述邏輯功能1、激勵(lì)、輸出方程、激勵(lì)、輸出方程211001010221100D =Q , D =QD =Q +Q =Q QZ =Q , Z =Q , Z =Q2、狀態(tài)方程、狀態(tài)方程1221111010010nn

4、nQDQQDQQDQQ例例2已知同步時(shí)序電路如圖，試分析電路邏輯功能。已知同步時(shí)序電路如圖，試分析電路邏輯功能。3、狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 該時(shí)序電路是該時(shí)序電路是摩爾型摩爾型1221111010010nnnQDQQDQQDQQ221100Z =Q , Z =Q , Z =Q2、狀態(tài)方程、狀態(tài)方程000000001001010010101101Q2Q1Q0110110011011111111100100有效狀態(tài)、無效狀態(tài)、自啟動(dòng)有效狀態(tài)、無效狀態(tài)、自啟動(dòng)123456CPQ0Q1Q2000000001010101Q2Q1Q01001100111114、時(shí)序波形、時(shí)序波形脈沖分配器

5、脈沖分配器5. 邏輯功能邏輯功能 YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CPnnQQY21nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 輸出方程：輸出方程：Moore型時(shí)序電路型時(shí)序電路激勵(lì)方程：激勵(lì)方程：1寫寫方方程程式式分析下面同步時(shí)序電路的功能。分析下面同步時(shí)序電路的功能。例例32求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程：觸發(fā)器的狀態(tài)方程：nnnQKQJQ1將各觸發(fā)器的激勵(lì)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：將各觸發(fā)器的激勵(lì)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQ

6、QQQQKQJQQQQQQQKQJQ202020000100101011111112121222212nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CP現(xiàn) 態(tài)次 態(tài)輸 出nnnQQQ012 101112 nnnQQQY3列狀態(tài)表列狀態(tài)表nnnnnnnnQQYQQQQQQ122100111120 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1 10 0 00 1 01 0 01 1 000001100000100010111

7、2YQQQnnn0001010101112YQQQnnn0001001101112YQQQnnn0001011101112YQQQnnn1100100101112YQQQnnn1100110101112YQQQnnn0000101101112YQQQnnn0000111101112YQQQnnn YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CP4畫狀態(tài)圖、時(shí)序圖畫狀態(tài)圖、時(shí)序圖狀態(tài)圖狀態(tài)圖有效循環(huán)有效循環(huán)無效循環(huán)無效循環(huán)電路不能自啟動(dòng)。電路不能自啟動(dòng)。CPQ0Q1Q2Y5電電路路功功能能時(shí)時(shí)序序圖圖有效循環(huán)的有效循環(huán)的6個(gè)狀態(tài)分別是個(gè)狀態(tài)分別是0

8、5這這6個(gè)十進(jìn)制數(shù)字的格雷碼，并且在個(gè)十進(jìn)制數(shù)字的格雷碼，并且在時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖CP的作用下，這的作用下，這6個(gè)狀態(tài)是按遞增規(guī)律變化的，即：個(gè)狀態(tài)是按遞增規(guī)律變化的，即：000001011111110100000所以這是一個(gè)用格雷碼表示的六進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)對第所以這是一個(gè)用格雷碼表示的六進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)對第6個(gè)個(gè)脈脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器又重新從脈脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器又重新從000開始計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生輸出開始計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生輸出Y1。 YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CP第第3章掌握內(nèi)容章掌握內(nèi)容第4章第第 4章章第一節(jié)第一節(jié) 特殊存儲(chǔ)部

9、件特殊存儲(chǔ)部件第二節(jié)第二節(jié) 隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAMRAM第三節(jié)第三節(jié) 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM第四節(jié)第四節(jié) FLASHFLASH存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器第五節(jié)第五節(jié) 存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充存儲(chǔ)邏輯譯碼器譯碼器寄存器組寄存器組數(shù)據(jù)入數(shù)據(jù)入n位位地址計(jì)數(shù)器地址計(jì)數(shù)器特殊存儲(chǔ)部件 一、寄存器堆一、寄存器堆一個(gè)寄存器可以記憶一個(gè)寄存器可以記憶 4、8、16、32位位信息。信息。寄存器堆結(jié)構(gòu)寄存器堆結(jié)構(gòu)Data inData Out地址線地址線WRRD寄寄存存器器堆堆數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器每次只能讀出一個(gè)每次只能讀出一個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)位數(shù)的多少取決觸發(fā)器的個(gè)數(shù)位數(shù)的多

10、少取決觸發(fā)器的個(gè)數(shù)一個(gè)寄存器只能記憶一個(gè)字一個(gè)寄存器只能記憶一個(gè)字記憶多個(gè)字記憶多個(gè)字-需要需要多個(gè)寄存器多個(gè)寄存器一個(gè)字一個(gè)字 = n位位雙端口寄存器雙端口輸出寄存器雙端口輸出寄存器運(yùn)算器運(yùn)算器E鎖存器鎖存器B鎖存器鎖存器A雙端口寄存器組雙端口寄存器組EA03B03ABWRRD數(shù)據(jù)入數(shù)據(jù)入A輸出輸出B地址地址4位位WRRD寄寄存存器器堆堆B輸出輸出RDB地址地址4位位A地址地址4位位16個(gè)個(gè)可以同時(shí)從寄存器堆中取出可以同時(shí)從寄存器堆中取出A、B兩個(gè)數(shù)兩個(gè)數(shù)寄存器隊(duì)列 二、寄存器隊(duì)列二、寄存器隊(duì)列以先進(jìn)先出（以先進(jìn)先出（FIFO）方式用若干）方式用若干個(gè)寄存器構(gòu)成的小型存儲(chǔ)部件個(gè)寄存器構(gòu)成的小

11、型存儲(chǔ)部件寄存器隊(duì)列寄存器隊(duì)列 三、寄存器堆棧三、寄存器堆棧以后進(jìn)先出（以后進(jìn)先出（LIFO）方式用若干）方式用若干個(gè)寄存器構(gòu)成的小型存儲(chǔ)部件個(gè)寄存器構(gòu)成的小型存儲(chǔ)部件寄存器堆棧寄存器堆棧寄存器堆棧(c)出棧出棧隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器雙極型雙極型MOS型型動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)靜態(tài)靜態(tài)SRAMDRAM 易失性存儲(chǔ)器易失性存儲(chǔ)器優(yōu)點(diǎn)：讀寫方便，使用靈活優(yōu)點(diǎn)：讀寫方便，使用靈活缺點(diǎn)：斷線后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)丟失缺點(diǎn)：斷線后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)丟失 一、一、RAM的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)地地址址譯譯碼碼讀讀寫寫電電路路地地址址碼碼讀讀/寫控制寫控制輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)存儲(chǔ)矩陣矩陣將若干個(gè)存儲(chǔ)元排成矩陣形式，每個(gè)存儲(chǔ)元可以存儲(chǔ)一位二

12、進(jìn)制數(shù)將若干個(gè)存儲(chǔ)元排成矩陣形式，每個(gè)存儲(chǔ)元可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)0或或11231、單譯碼結(jié)構(gòu)、單譯碼結(jié)構(gòu)l 需要一個(gè)譯碼器。需要一個(gè)譯碼器。l 每個(gè)存儲(chǔ)元只有一條選擇線（字線）。每個(gè)存儲(chǔ)元只有一條選擇線（字線）。l 單譯碼結(jié)構(gòu)（也稱字結(jié)構(gòu)）：每次讀寫時(shí)，選中一個(gè)字單譯碼結(jié)構(gòu)（也稱字結(jié)構(gòu)）：每次讀寫時(shí)，選中一個(gè)字的所有存儲(chǔ)元。的所有存儲(chǔ)元。 二、地址譯碼方法二、地址譯碼方法存儲(chǔ)器按存儲(chǔ)矩陣組織方式不同，可分為：存儲(chǔ)器按存儲(chǔ)矩陣組織方式不同，可分為： 單譯碼結(jié)構(gòu)單譯碼結(jié)構(gòu)和和雙譯碼結(jié)構(gòu)雙譯碼結(jié)構(gòu)。l 讀操作讀操作 164（16個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)4位）位）單譯碼結(jié)構(gòu)l 寫操作寫操作 1

13、64（16個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)4位）位）單譯碼結(jié)構(gòu)2、雙譯碼結(jié)構(gòu)、雙譯碼結(jié)構(gòu)l 兩個(gè)地址譯碼器。兩個(gè)地址譯碼器。l 每個(gè)存儲(chǔ)元有每個(gè)存儲(chǔ)元有兩條兩條選擇線選擇線 。能讀寫存儲(chǔ)元能讀寫存儲(chǔ)元：行選線：行選線X和列和列選線選線Y有效時(shí)的有效時(shí)的交叉點(diǎn)交叉點(diǎn)存儲(chǔ)元。存儲(chǔ)元。l 雙譯碼結(jié)構(gòu)雙譯碼結(jié)構(gòu)RAM：需要有：需要有X（行地址）和（行地址）和Y（列地址）。（列地址）。l 雙譯碼結(jié)構(gòu)容易構(gòu)成雙譯碼結(jié)構(gòu)容易構(gòu)成大容量大容量存儲(chǔ)器。目前使用的存儲(chǔ)器。目前使用的RAM和和EPROM，都使用雙譯碼形式，都使用雙譯碼形式雙譯碼結(jié)構(gòu)l 讀操作讀操作 161（44個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)1位）

14、位）l 寫操作寫操作 161（44個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)1位）位）雙譯碼結(jié)構(gòu)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器 三、存儲(chǔ)元的結(jié)構(gòu)三、存儲(chǔ)元的結(jié)構(gòu) 1、SRAMSRAM存儲(chǔ)器：靜態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器：靜態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器 ，與，與DRAM存儲(chǔ)器不同之處在存儲(chǔ)器不同之處在存儲(chǔ)存儲(chǔ)元電路元電路的機(jī)理不一樣。的機(jī)理不一樣。SRAM存儲(chǔ)元，用一個(gè)存儲(chǔ)元，用一個(gè)鎖存器鎖存器構(gòu)成。構(gòu)成。SRAM存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)l 芯片的位數(shù)：字長芯片的位數(shù)：字長1位、位、4位、位、8位、位、16位、位、32位、位、64位位等。等。32K8位位SRAM芯片邏輯圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。芯片邏輯圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。/CS =0 ：芯片被選中，可以

15、：芯片被選中，可以進(jìn)行讀寫操作進(jìn)行讀寫操作/WE =0 ：執(zhí)行存儲(chǔ)單元：執(zhí)行存儲(chǔ)單元寫寫操作操作，輸入緩沖器被打開，輸入緩沖器被打開，輸出緩沖器被關(guān)閉（兩者互輸出緩沖器被關(guān)閉（兩者互鎖）鎖）l /WE =1 ：執(zhí)行存儲(chǔ)單元：執(zhí)行存儲(chǔ)單元讀操作讀操作，輸入緩沖器被關(guān)閉，輸，輸入緩沖器被關(guān)閉，輸出緩沖器被打開。出緩沖器被打開。l DRAM存儲(chǔ)器：動(dòng)態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器：動(dòng)態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。l DRAM存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)元存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)元不使用鎖存器不使用鎖存器，而是用，而是用個(gè)小電容個(gè)小電容器器。依賴電容。依賴電容C的充電電荷記存的充電電荷記存“1” “0”。l 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：非常簡單，集成度高，位成本較

16、低。：非常簡單，集成度高，位成本較低。l 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：超過一定周期，電容電荷泄漏而可能丟失所存信：超過一定周期，電容電荷泄漏而可能丟失所存信息。息。l 措施措施：必須及時(shí)補(bǔ)充電荷，這種過程叫做刷新或再生。：必須及時(shí)補(bǔ)充電荷，這種過程叫做刷新或再生。 2、DRAM (Dynamic RAM)存儲(chǔ)元上數(shù)據(jù)線的工作情況存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)線的工作情況存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)線的工作情況輸出緩沖器輸出緩沖器輸入緩沖器輸入緩沖器刷新緩沖器刷新緩沖器(字線字線)(數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線)存儲(chǔ)元存儲(chǔ)元寫入：寫入：R/W=0輸入緩沖器打開輸入緩沖器打開讀出：讀出：R/W=1輸出緩沖器打開輸出緩沖器打開刷新：刷新：刷新控制線刷新控制線=1 刷新緩

17、沖器打開，讀出的刷新緩沖器打開，讀出的1被寫入被寫入“1”DRAM讀寫控制1MX1 DRAM存儲(chǔ)器芯片的外部接線存儲(chǔ)芯片外部接線存儲(chǔ)芯片外部接線地址線地址線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線讀讀/寫線寫線片選線片選線2114A0A9D0D3CSWE1K4 RAM2716A0A10D0D7CERD2K8 ROM隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器SRAM：靜態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器：靜態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器 ，存儲(chǔ)元用一個(gè)，存儲(chǔ)元用一個(gè)鎖存器鎖存器構(gòu)成。構(gòu)成。DRAM：動(dòng)態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)元由：動(dòng)態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)元由個(gè)小電容器構(gòu)成個(gè)小電容器構(gòu)成。依賴。依賴電容電容C的充電電荷記存的充電電荷記存“1” “0”。必須定期補(bǔ)充電荷（刷新或再生）。必

18、須定期補(bǔ)充電荷（刷新或再生）優(yōu)點(diǎn)：讀寫方便，使用靈活優(yōu)點(diǎn)：讀寫方便，使用靈活缺點(diǎn)：斷線后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)丟失缺點(diǎn)：斷線后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)丟失動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)靜態(tài)靜態(tài)SRAMDRAM RAM復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)SDRAM補(bǔ)充：補(bǔ)充：SDRAM Synchronous DRAM同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中加入同步控制邏輯，利用一個(gè)單一的系在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中加入同步控制邏輯，利用一個(gè)單一的系統(tǒng)時(shí)鐘同步所有的地址數(shù)據(jù)和控制信號。統(tǒng)時(shí)鐘同步所有的地址數(shù)據(jù)和控制信號。SGRAM Synchronous Graphics Random-Access Memory同步圖形同步圖形隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器一種圖形

19、讀寫能力較強(qiáng)的顯存，由一種圖形讀寫能力較強(qiáng)的顯存，由SDRAM改良而成。改良而成。SGRAM讀寫數(shù)讀寫數(shù)據(jù)時(shí)不是一一讀取，而是以據(jù)時(shí)不是一一讀取，而是以塊塊（Block）為單位，從而減少了內(nèi)存整）為單位，從而減少了內(nèi)存整體讀寫的次數(shù)，提高了圖形控制器的效率。用于視頻存儲(chǔ)。體讀寫的次數(shù)，提高了圖形控制器的效率。用于視頻存儲(chǔ)。 DDR （DDR SDRAM）Double Data Rate SDRAM雙倍速率同雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充 五、存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充五、存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充 1、位擴(kuò)展、位擴(kuò)展RAM芯片的描述芯片的描述2K4256810241要組成要組成1K 8的存儲(chǔ)

20、器的存儲(chǔ)器1K11K41K88片片2片片1片片 2、字?jǐn)U展、字?jǐn)U展要組成要組成 8K 8的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器1K82K84K88片片4片片2片片 3、容量擴(kuò)展、容量擴(kuò)展4K18K41K8表示片內(nèi)有多少條地址線表示片內(nèi)有多少條地址線存儲(chǔ)單元為存儲(chǔ)單元為2048/有有11條地址線條地址線每個(gè)地址訪問每個(gè)地址訪問4位二進(jìn)位二進(jìn)制數(shù)據(jù)制數(shù)據(jù)/有有4條數(shù)據(jù)線條數(shù)據(jù)線D1D0D71KX1D0 D3D4 D71KX4D0 D71KX8存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0需要多少個(gè)需要多少個(gè)1K芯片芯片片內(nèi)地址線（片內(nèi)地址線（10

21、條）條） 片內(nèi)地址線（片內(nèi)地址線（11條）條） 片內(nèi)地址線（片內(nèi)地址線（12條）條） 需要多少個(gè)需要多少個(gè)2K芯片芯片需要多少個(gè)需要多少個(gè)4K芯片芯片需要多少個(gè)需要多少個(gè)64K芯片芯片片內(nèi)地址線（片內(nèi)地址線（16條）條） 高位地址高位地址 6: 64高位地址高位地址 5: 32高位地址高位地址 4: 16地址線增加一條地址線增加一條容量增加一倍容量增加一倍組成組成64K的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器需需64片片需需32片片需需1片片需需16片片例題1D0D7CSCSCSCSD0D3D0D3D0D3D0D3D4D7D4D7D4D7D4D72564256425642564例例1現(xiàn)有現(xiàn)有2564的存儲(chǔ)芯片若干，試

22、問要組成的存儲(chǔ)芯片若干，試問要組成1K 8的存儲(chǔ)器需要芯片多少片？畫出連線圖。的存儲(chǔ)器需要芯片多少片？畫出連線圖。解：解：字?jǐn)U展需要字?jǐn)U展需要4片，位擴(kuò)展需要片，位擴(kuò)展需要2片，共需要片，共需要8片。片。0000FFH1001FFH3003FFH2002FFHY0Y1Y2Y32:4A8A91K 8A0A7只讀存儲(chǔ)器特點(diǎn)：特點(diǎn)：廠家按要求在芯片生產(chǎn)過程中已固化好廠家按要求在芯片生產(chǎn)過程中已固化好半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器簡稱半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器簡稱 ROM (Read - only Memory)特點(diǎn)：特點(diǎn)：存儲(chǔ)固定信息。預(yù)先把信息寫入到存儲(chǔ)器存儲(chǔ)固定信息。預(yù)先把信息寫入到存儲(chǔ)器中，在操作過程中，只能讀出信息

23、，不能寫入。中，在操作過程中，只能讀出信息，不能寫入。1、 掩膜式只讀存儲(chǔ)器掩膜式只讀存儲(chǔ)器 ROM非易失性存儲(chǔ)器非易失性存儲(chǔ)器一、一、 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器 ROM分類分類ROM出廠時(shí)其內(nèi)部存儲(chǔ)的信息就已經(jīng)出廠時(shí)其內(nèi)部存儲(chǔ)的信息就已經(jīng)“固化固化”在里邊了，所以也稱固定在里邊了，所以也稱固定ROM。它在使用時(shí)只能讀出，不能寫入，因此通常用來存放固定數(shù)據(jù)、。它在使用時(shí)只能讀出，不能寫入，因此通常用來存放固定數(shù)據(jù)、固定程序，比如存放引導(dǎo)、監(jiān)控程序固定程序，比如存放引導(dǎo)、監(jiān)控程序只讀存儲(chǔ)器特點(diǎn)特點(diǎn)：用戶一次性寫入：用戶一次性寫入( 現(xiàn)場可編程現(xiàn)場可編程ROM )擦除速度慢，擦除時(shí)間約擦除速度慢，擦除

24、時(shí)間約15到到20分鐘分鐘EPROME2PROM紫外線擦除紫外線擦除電擦除電擦除2、 一次編程只讀存儲(chǔ)器一次編程只讀存儲(chǔ)器 PROM 3、 多次改寫只讀存儲(chǔ)器多次改寫只讀存儲(chǔ)器PROM在出廠時(shí)，存儲(chǔ)的內(nèi)容為全在出廠時(shí)，存儲(chǔ)的內(nèi)容為全 0(或全或全 1)，用戶根據(jù)需要，可將某，用戶根據(jù)需要，可將某些單元改寫為些單元改寫為 1(或或 0)。 PROM采用熔絲或采用熔絲或PN結(jié)擊穿的方法編程，由于熔絲燒斷或結(jié)擊穿的方法編程，由于熔絲燒斷或PN結(jié)擊穿結(jié)擊穿后不能再恢復(fù)，后不能再恢復(fù)， 因此因此PROM只能改寫一次只能改寫一次電擦除的速度很快（一般為毫秒數(shù)量級），可重復(fù)擦寫電擦除的速度很快（一般為毫秒數(shù)

25、量級），可重復(fù)擦寫1萬次以上萬次以上FLASH特點(diǎn)特點(diǎn)：集成度高、：集成度高、讀取速度快、再編程次數(shù)多讀取速度快、再編程次數(shù)多 具有具有RAMEEPROM的特點(diǎn)的特點(diǎn)非易失性的存儲(chǔ)器非易失性的存儲(chǔ)器 FLASHFLASH已廣泛用于已廣泛用于U U盤、盤、MP3MP3播放器、機(jī)頂盒、播放器、機(jī)頂盒、PCPC機(jī)主板的機(jī)主板的BIOSBIOS芯片等計(jì)算機(jī)外芯片等計(jì)算機(jī)外設(shè)中，甚至在一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中（比如路由器、防火墻）也有應(yīng)用。設(shè)中，甚至在一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中（比如路由器、防火墻）也有應(yīng)用。Intel公司于公司于1988年推出的一種新型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器年推出的一種新型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 4、 閃存閃存 FLASHFL

26、ASH比比E2PROM容量大，價(jià)格貴一些，以扇區(qū)為單位進(jìn)行容量大，價(jià)格貴一些，以扇區(qū)為單位進(jìn)行擦除編程寫入擦除編程寫入ROM結(jié)構(gòu) 二、掩膜二、掩膜ROM的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)W0W1W2W3UccA1A0地址譯碼器三態(tài)輸出緩沖器存儲(chǔ)矩陣END3D2D1D0D3D2D1D0A1A0W如果希望如果希望W2=1A1A0=10地址譯碼、存儲(chǔ)矩陣、輸出緩沖地址譯碼、存儲(chǔ)矩陣、輸出緩沖地址譯碼構(gòu)成與門陣列地址譯碼構(gòu)成與門陣列WA0RVCC (+5V)D1D2A1利用行列交叉點(diǎn)上的晶利用行列交叉點(diǎn)上的晶體管的導(dǎo)通或截止來表體管的導(dǎo)通或截止來表示存示存1或存或存0。ROM結(jié)構(gòu)W0W1W2W3UccA1A0地址譯碼器三態(tài)

27、輸出緩沖器存儲(chǔ)矩陣END3D2D1D0D3D2D1D0D = W0+ W1 + W2D3D2D1D0=0111DW0W1W2RD1D2D3W1W2W0D存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成或門陣列存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成或門陣列當(dāng)當(dāng)W2=1每個(gè)交叉點(diǎn)都是一個(gè)存儲(chǔ)元每個(gè)交叉點(diǎn)都是一個(gè)存儲(chǔ)元接二極管相當(dāng)于存接二極管相當(dāng)于存“1” 沒接二極管相當(dāng)于存沒接二極管相當(dāng)于存“0”ROM結(jié)構(gòu)輸入使用與陣列輸入使用與陣列輸出使用或陣列輸出使用或陣列A0A1A2與陣列與陣列或陣列或陣列Y0Y1Y2Y3每一條字線對應(yīng)輸入每一條字線對應(yīng)輸入變量的一個(gè)最小項(xiàng)變量的一個(gè)最小項(xiàng)0120120123AAAAAAAAAY 0120120120122AAAAAA

28、AAAAAAY 0120120121AAAAAAAAAY 0120120120120120120AAAAAAAAAAAAAAAAAAY ROM結(jié)構(gòu)ROM的另一種表示形式的另一種表示形式 如果把如果把ROM看作組合邏輯電路，看作組合邏輯電路，則地址碼則地址碼A1A0是輸入變量，數(shù)據(jù)碼是輸入變量，數(shù)據(jù)碼D3D0是輸出變量。是輸出變量。0101313AAAAWWD0101013202AAAAAAWWWD0101013211AAAAAAWWWD0101200AAAAWWD010AAW 011AAW 012AAW 013AAW 輸出函數(shù)表達(dá)式：輸出函數(shù)表達(dá)式：譯碼部分表達(dá)式：譯碼部分表達(dá)式：ROM與陣列

29、固定與陣列固定或陣列可編程或陣列可編程提問已知一個(gè)組合邏輯已知一個(gè)組合邏輯可以采用幾種電路形式來實(shí)現(xiàn)？可以采用幾種電路形式來實(shí)現(xiàn)？BACAABCY 1、直接用與門、或門、非門。、直接用與門、或門、非門。2、用中規(guī)模組合邏輯電路：、用中規(guī)模組合邏輯電路：數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器。數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器。3、PROM。CBABCACBACABABCY BAYCA0A1D1D0D2D3BA11ST0YYC0數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器ABC0Y1Y3Y2Y4Y5Y6Y7YG1G2AG2BBAC“1”3:8譯譯碼碼器器YCBAY例例第5章第第 5章章第一節(jié)第一節(jié) PLD的基本概念的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 現(xiàn)場可編程門陣列

30、現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA可編程邏輯可編程邏輯器件可編程邏輯器件 PLDPROMPLAGAL與陣列固定或與陣列固定或陣列可編程陣列可編程與陣列或陣列與陣列或陣列均可編程均可編程PAL通用邏輯陣列通用邏輯陣列與陣列可編程與陣列可編程或陣列固定或陣列固定FPGAField Programmable Gate ArrayProgrammable Array LogicGeneric Array Logic最終邏輯結(jié)構(gòu)最終邏輯結(jié)構(gòu)和功能由用戶和功能由用戶編程決定。編程決定。特點(diǎn)特點(diǎn)PLD發(fā)展過程發(fā)展過程Programmable Logic Device現(xiàn)場可編程現(xiàn)場可編程門陣列門陣列數(shù)字邏輯電路中一定

31、包含數(shù)字邏輯電路中一定包含邏輯器件邏輯器件邏輯器件邏輯器件可編程邏輯器件可編程邏輯器件固定邏輯器件固定邏輯器件可編程陣列（與） 一、可編程陣列一、可編程陣列由與或陣列組成由與或陣列組成PLD結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ABX1 BAX2 BAX3 PLD輸入緩沖門輸入緩沖門三態(tài)門三態(tài)門XXX? 1、與陣列、與陣列輸出是輸入變輸出是輸入變量的與函數(shù)量的與函數(shù)可編程陣列（或） 2、或陣列、或陣列輸出是輸入變輸出是輸入變量的或函數(shù)量的或函數(shù)CBAX1 CBAX2 CBAX3 可編程陣列（與或）PLA與陣列可編程與陣列可編程或陣列可編程或陣列可編程PLD實(shí)現(xiàn)組合邏輯例題NOB3 B2 B1 B0G3 G2 G1

32、G000000000010001000120010001130011001040100011050101011160110010170111010081000110091001110110101011111110111110121100101013110110111411101001151111100033BG 23232BBBBG 12121BBBBG 01010BBBBG 例例00011110000412801151391137151110261410B3B2B1B0G311111111自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換位循環(huán)二進(jìn)制碼用自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換位循環(huán)二進(jìn)制碼用PLA與或邏輯實(shí)現(xiàn)。與或邏輯實(shí)現(xiàn)。PLD

33、類型 5、PLD類型類型按照容量按照容量PLD分為分為簡單可編程邏輯器件簡單可編程邏輯器件SPLD復(fù)雜可編程邏輯器件復(fù)雜可編程邏輯器件CPLDIC管腳數(shù)：管腳數(shù)：2428IC管腳數(shù)：管腳數(shù)：44160簡單可編程邏輯器件簡單可編程邏輯器件SPLD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與陣列與陣列固定固定或陣列或陣列可編程可編程輸輸 入入輸輸 出出(a) PROM與陣列與陣列可編程可編程或陣列或陣列固定固定輸輸 入入輸輸 出出(c) PAL與陣列與陣列可編程可編程或陣列或陣列可編程可編程輸輸 入入輸輸 出出(b) PLA與陣列與陣列可編程可編程或陣列或陣列固定固定輸輸 入入輸輸 出出(d) GAL一次可編程只讀存儲(chǔ)

34、器一次可編程只讀存儲(chǔ)器可編程陣列邏輯可編程陣列邏輯可編程邏輯陣列可編程邏輯陣列通用陣列邏輯通用陣列邏輯內(nèi)部包含邏內(nèi)部包含邏輯宏單元輯宏單元（觸發(fā)器）（觸發(fā)器）PLD類型復(fù)雜可編程邏輯器件復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)I/OI/OI/OI/OI/OI/O互互 連連 總總 線線PLAPLD能做什么呢？能做什么呢？ 可以毫不夸張的講，可以毫不夸張的講，PLD能完成任何數(shù)字器件的功能，能完成任何數(shù)字器件的功能，上至高性能上至高性能CPU，下至簡單的，下至簡單的74電路，都可以用電路，都可以用PLD來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。PLD如同一張白紙或是一堆積木，工程師可以通過傳統(tǒng)的原如同一張白紙或是一堆

35、積木，工程師可以通過傳統(tǒng)的原理圖輸入法，或是硬件描述語言自由的設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)。理圖輸入法，或是硬件描述語言自由的設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)。 通過軟件仿真，可以事先驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。在通過軟件仿真，可以事先驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。在PCB完完成以后，還可以利用成以后，還可以利用PLD的在線修改能力，隨時(shí)修改設(shè)計(jì)而的在線修改能力，隨時(shí)修改設(shè)計(jì)而不必改動(dòng)硬件電路。不必改動(dòng)硬件電路。 使用使用PLD來開發(fā)數(shù)字電路，可以大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，減來開發(fā)數(shù)字電路，可以大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，減少少PCB面積，提高系統(tǒng)的可靠性。面積，提高系統(tǒng)的可靠性。 PLD的這些優(yōu)點(diǎn)使得的這些優(yōu)點(diǎn)使得PLD技術(shù)在技術(shù)在90年代以后得到飛速的發(fā)展

36、，同時(shí)也大大推動(dòng)了年代以后得到飛速的發(fā)展，同時(shí)也大大推動(dòng)了EDA軟件和硬件描述語言（軟件和硬件描述語言（HDL)的進(jìn)步。的進(jìn)步。現(xiàn)場可編程門陣列FPGA -Field Programmable Gate Array特點(diǎn)特點(diǎn)不再受內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，可以設(shè)計(jì)任何復(fù)雜的邏輯電路不再受內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，可以設(shè)計(jì)任何復(fù)雜的邏輯電路1、在編程上、在編程上FPGA比比CPLD具有更大的靈活性具有更大的靈活性2、FPGA的集成度比的集成度比CPLD高高3、CPLD的速度比的速度比FPGA快快4、CPLD的功耗要比的功耗要比FPGA大大,且集成度越高越明顯。且集成度越高越明顯。 總之，總之，F(xiàn)PGA和和CPLD在執(zhí)

37、行硬件描述語言上沒有區(qū)別。在執(zhí)行硬件描述語言上沒有區(qū)別。 CPLD掉電不丟代掉電不丟代碼，保密性好一些，成本也低一些，當(dāng)然資源也少一些，不適合做比較大的碼，保密性好一些，成本也低一些，當(dāng)然資源也少一些，不適合做比較大的項(xiàng)目。隨著項(xiàng)目。隨著FPGA價(jià)格降低，價(jià)格降低，F(xiàn)PGA應(yīng)用更加廣泛。應(yīng)用更加廣泛。FPGA與與CPLD的區(qū)別的區(qū)別提問已知一個(gè)組合邏輯已知一個(gè)組合邏輯可以采用幾種電路形式來實(shí)現(xiàn)？可以采用幾種電路形式來實(shí)現(xiàn)？BACAABCY 1、直接用與門、或門、非門。、直接用與門、或門、非門。2、用中規(guī)模組合邏輯電路：、用中規(guī)模組合邏輯電路：數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器。數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器。3、用、用P

38、ROM。CBABCACBACABABCY BAYCA0A1D1D0D2D3BA11ST0YYC0數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器ABC0Y1Y3Y2Y4Y5Y6Y7YG1G2AG2BBAC“1”3:8譯譯碼碼器器Y或陣列的容量是或陣列的容量是8。CBAY4、用、用PLA。CBAYROM實(shí)現(xiàn)全減器用用ROM實(shí)現(xiàn)全減器。實(shí)現(xiàn)全減器。 AiBiCi-1DiCi00000101001110010111011101101001011100011iii1iii1iii1iiiiCBACBACBACBAD7421immmmD1iii1iii1iii1iiiiCBACBACBACBAC7321immmmCDi CiAi

39、Ai Bi Bi Ci-1 Ci-1問題問題字符發(fā)生器 3、字符發(fā)生器、字符發(fā)生器D4D3D2D1D0 地址地址將字符的點(diǎn)陣預(yù)先存儲(chǔ)在將字符的點(diǎn)陣預(yù)先存儲(chǔ)在ROM中，需要時(shí)順序給出中，需要時(shí)順序給出地址碼，將點(diǎn)陣逐行讀出。地址碼，將點(diǎn)陣逐行讀出。A7 A6A5A4A3A2A1A00 1 0 1 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 10 1 0 1 0 0 1 00 1 0 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 00 1 0 1 0 1 0 10 1 0 1 0 1 1 0輸出緩沖輸出緩沖行行譯譯碼碼器器A2A1A0D4 D3 D2 D1 D0（地址掃描）（地址掃描）（特征地址）（

40、特征地址）（字符）（字符）地址范圍：地址范圍：50H56H如何保存多個(gè)字符？如何保存多個(gè)字符？ 三、三、ROM的應(yīng)用的應(yīng)用 1、代碼轉(zhuǎn)換器、代碼轉(zhuǎn)換器 2、比較器、比較器字母字母R的的75點(diǎn)陣點(diǎn)陣字符發(fā)生器 3、字符發(fā)生器、字符發(fā)生器ROM高高位位地地址址低低位位地地址址A0A3A4A10字符字符ASCII碼碼字符點(diǎn)陣的每一行字符點(diǎn)陣的每一行D0D7字符字符“A”占用占用410H418H字符字符“9”占用占用390H398HD7D6D5D4D3D2D1D008H14H22H41H41H7FH41H41H41H410H411H412H413H414H415H416H417H418H地址地址數(shù)據(jù)數(shù)

41、據(jù)79點(diǎn)陣點(diǎn)陣字符字符“B”占用占用420H428H字符字符“3”占用占用330H338HA10 A9 A8 A7 A6A5A4A3A2A1A01 0 0 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 1 0 0 0 11 0 0 0 0 0 1 0 0 1 01 0 0 0 0 0 1 0 0 1 11 0 0 0 0 0 1 0 1 0 01 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1ROM應(yīng)用 三、三、ROM的應(yīng)用的應(yīng)用 1、代碼轉(zhuǎn)換器、代碼轉(zhuǎn)換器例例1試用試用ROM實(shí)現(xiàn)四位自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成四位循環(huán)碼。實(shí)現(xiàn)四位自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成四位循環(huán)碼。解：四位自然二進(jìn)制碼為解：四位自然二進(jìn)制碼

42、為B3 B2B1 B0 ，四位循環(huán)碼為，四位循環(huán)碼為G3 G2 G1 G0 。轉(zhuǎn)換器NOB3 B2 B1 B0G3 G2 G1 G0000000000100010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111010011511111000G3 G2 G1G0B3 B3 B2 B2 B1 B1 B0 B0 )15,14,13,12,11,10,9 ,8(G3 )11,10,9 ,8 ,7 ,6 ,5 ,4

43、(G2 )13,12,11,10,5 ,4 ,3 ,2(G1 )14,13,10,9 ,6 ,5 ,2 ,1(G0固固定定的的點(diǎn)點(diǎn)陣陣比較器試用適當(dāng)容量的試用適當(dāng)容量的ROM實(shí)現(xiàn)兩個(gè)兩位二進(jìn)制數(shù)比較的比較器。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)兩位二進(jìn)制數(shù)比較的比較器。 例例2解：兩個(gè)兩位二進(jìn)制數(shù)分別為解：兩個(gè)兩位二進(jìn)制數(shù)分別為A1A0和和B1B0。A1A0大于大于B1B0 時(shí)，時(shí)，F(xiàn)11。A1A0等于等于B1B0 時(shí)，時(shí)，F(xiàn)21。A1A0小于小于B1B0 時(shí)，時(shí)，F(xiàn)31。 2、比較器、比較器比較器NOA1 A0 B1 B0F1 F2 F300000010100010012001000130011001401001005010101060110001701110018100010091001100101010010111011001121100100131101100141110100151111010F1F2 F3A1 A1A0 A0B1 B1 B0 B0 )14,13,12,9 ,8 ,4(F1 )11,7 ,