數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案第8章存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件

1、第8章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件存儲(chǔ)器按讀寫功能以及信息的可保存性分別分為哪幾類？并簡(jiǎn)述各自的特點(diǎn)。解答：存儲(chǔ)器按讀寫功能可分為只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器在工作過(guò)程中，既可從其任意單元讀出信息，又可以把外部信息寫入任意單元。因此，它具有讀、寫方便的優(yōu)點(diǎn)，但由于具有易失性，所以不利于數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存。只讀存儲(chǔ)器在正常工作時(shí)其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)固定不變，只能讀出，不能隨時(shí)寫入。ROM為非易失性器件，當(dāng)器件斷電時(shí)，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。存儲(chǔ)器按信息的可保存性可分為易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器。易失性存儲(chǔ)器在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)會(huì)失去存儲(chǔ)的信息，它需要持續(xù)的電源供應(yīng)以維持?jǐn)?shù)據(jù)。非易失存

2、儲(chǔ)器在系統(tǒng)關(guān)閉或無(wú)電源供應(yīng)時(shí)仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)信息。什么是SRAM？什么是DRAM？它們?cè)诠ぷ髟怼㈦娐方Y(jié)構(gòu)和讀/寫操作上有何特點(diǎn)？解答：SRAM（Static Random Access Memory）為靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)單元是在靜態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上附加控制電路構(gòu)成的。DRAM（Dynamic Random Access Memory）為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，常利用MOS管柵極電容的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)來(lái)組成動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，為了避免存儲(chǔ)信息的丟失，必須定時(shí)地對(duì)電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)刷新。SRAM的數(shù)據(jù)由觸發(fā)器記憶，只要不斷電，數(shù)據(jù)就能保存，但其存儲(chǔ)單元所用的管子數(shù)目多，因此功耗大，集成度受到限制。DRAM一般采用MOS管的

3、柵極電容來(lái)存儲(chǔ)信息，由于電荷保存時(shí)間有限，為避免存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的丟失，必須由刷新電路定期刷新，但其存儲(chǔ)單元所用的管子數(shù)目少，因此功耗小，集成度高。SRAM速度非?？?，但其價(jià)格較貴；DRAM的速度比SRAM慢，不過(guò)它比ROM快。若RAM的存儲(chǔ)矩陣為256字4位，試問(wèn)其地址線和數(shù)據(jù)線各為多少條？ 解答：存儲(chǔ)矩陣為256字4位的RAM地址線為8根，數(shù)據(jù)線為4根。某儀器的存儲(chǔ)器有16位地址線，8位數(shù)據(jù)線，試計(jì)算其最大存儲(chǔ)容量是多少？ 解答：最大存儲(chǔ)容量為2168=524288=512k bit（位）用多少片2564位的RAM可以組成一片2K8位的RAM？試畫出其邏輯圖。解答：用16片2564位的RAM可以組

4、成一片2K8位的RAM。一般2564位的RAM的邏輯符號(hào)如圖T8-5-1所示，用此RAM實(shí)現(xiàn)2K8位的RAM邏輯電路如圖8-5-2所示。圖T8-5-1圖8-5-2ROM有哪些種類？它們之間有何異同？解答：只讀存儲(chǔ)器ROM按數(shù)據(jù)的寫入方式分為固定ROM、可編程ROM（PROM）和可擦除可編程ROM（EPROM）。上述幾類ROM都是存儲(chǔ)固定信息的存儲(chǔ)器件，在正常工作時(shí)ROM存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)固定不變，只能讀出，不能隨時(shí)寫入。ROM為非易失性器件。固定ROM所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)已由生產(chǎn)廠家在制造時(shí)用掩模板確定，用戶無(wú)法進(jìn)行更改，所以也稱掩模編程ROM?？删幊蘎OM在出廠時(shí)，存儲(chǔ)內(nèi)容全為1或全為0，用戶根據(jù)自己的需要

5、進(jìn)行編程，但只能寫入一次，一旦寫入則不能再修改?？刹脸删幊蘎OM具有較強(qiáng)的靈活性，它存儲(chǔ)的內(nèi)容既可按用戶需要寫入，也可以擦除后重新寫入，EPROM包括用紫外線擦除的PROM（UVEPROM）、電信號(hào)擦除PROM（E2PROM）和快閃存儲(chǔ)器。RAM和ROM的電路結(jié)構(gòu)和工作原理上有何不同？解答：RAM電路通常由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和讀/寫控制電路3部分組成，在譯碼器和讀/寫控制電路的控制下，進(jìn)行讀/寫操作。ROM一般由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和輸出緩沖器3部分組成，在譯碼器及片選等信號(hào)的控制下在線進(jìn)行讀操作。構(gòu)成RAM和ROM的存儲(chǔ)矩陣的存儲(chǔ)單元有所不同。圖8-9所示的2764EPROM的存儲(chǔ)容量為

6、多大？用該器件設(shè)計(jì)1片16K16位的EPROM，共需多少片2764？畫出其實(shí)現(xiàn)邏輯圖。解答：2764EPROM的存儲(chǔ)容量2138=65536=64k bit（位）用2764設(shè)計(jì)1片16K16位的EPROM，共需多4片；實(shí)現(xiàn)電路如圖T8-8所示。圖T8-8用圖8-23所示的44 位PROM實(shí)現(xiàn)以下組合電路，并畫出點(diǎn)陣圖。解答：題中所設(shè)計(jì)組合電路的真值表如表T8-9所示。A B 0 000 0 111 1 011 1 100存儲(chǔ)矩陣的點(diǎn)陣圖如圖T8-9所示。圖T8-9用ROM實(shí)現(xiàn)下列代碼轉(zhuǎn)換，并畫出存儲(chǔ)矩陣的點(diǎn)陣圖。將余3碼轉(zhuǎn)換為8421BCD碼。將余3循環(huán)碼轉(zhuǎn)換為余3碼。將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為

7、格雷碼。解答：ROM實(shí)現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換時(shí)，由于有4位輸入變量（A,B,C,D），4位變量(Y3,Y2,Y1,Y0)，因此選用244的ROM合適。將余3碼轉(zhuǎn)換為8421BCD碼的真值表如表T8-10-1所示。表T8-10-1余3碼8421BCD碼A B C DY3 Y2 Y1 Y00 0 1 10 0 0 00 1 0 00 0 0 10 1 0 10 0 1 00 1 1 00 0 1 10 1 1 10 1 0 01 0 0 00 1 0 11 0 0 10 1 1 01 0 1 00 1 1 11 0 1 11 0 0 01 1 0 01 0 0 1存儲(chǔ)矩陣的點(diǎn)陣圖如圖T8-10-1所示。圖T8

8、-10-1將余3循環(huán)碼轉(zhuǎn)換為余3碼的真值表如表T8-10-2所示。余3循環(huán)碼余3碼A B C DY3 Y2 Y1 Y00 0 1 00 0 1 10 1 1 00 1 0 00 1 1 10 1 0 10 1 0 10 1 1 00 1 0 00 1 1 11 1 0 01 0 0 01 1 0 1 1 0 0 11 1 1 1 1 0 1 01 1 1 0 1 0 1 11 0 1 0 1 1 0 0存儲(chǔ)矩陣的點(diǎn)陣圖如圖T8-10-2所示。圖T8-10-2將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為格雷碼的真值表如表T8-10-3所示。8421BCD碼格雷碼A B C DY3 Y2 Y1 Y00 0 0 00

9、0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 10 0 1 10 0 1 00 1 0 00 1 1 00 1 0 10 1 1 10 1 1 00 1 0 10 1 1 10 1 0 01 0 0 01 1 0 01 0 0 11 1 0 1存儲(chǔ)矩陣的點(diǎn)陣圖如圖T8-10-3所示。圖T8-10-3試列出將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為七段數(shù)字顯示譯碼電路的真值表，并用ROM實(shí)現(xiàn)之。解答：8421BCD碼轉(zhuǎn)換為七段數(shù)字顯示譯碼電路的真值表如表T8-11所示。表T8-11輸 入輸 出顯示數(shù)字A B C Da b c d e f g0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 1

10、0 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 10123456789根據(jù)真值表可知，此電路具有4個(gè)輸入變量，7個(gè)輸出變量，因此選用248的ROM比較合適。并且表中輸出變量取0的數(shù)目多于取1的數(shù)目，因此在輸出前增加了一個(gè)反相器，不利用約束項(xiàng)得到的存儲(chǔ)矩陣點(diǎn)陣圖如圖T8-11所示。圖T8-11用ROM設(shè)計(jì)一

11、個(gè)組合邏輯電路，用來(lái)產(chǎn)生下列一組邏輯函數(shù)，并畫出存儲(chǔ)矩陣的點(diǎn)陣圖。解答：根據(jù)題意，所設(shè)計(jì)函數(shù)的真值表如表T8-12所示。A B C DY 3 Y 2 Y10 0 0 00 0 10 0 0 10 0 10 0 1 00 0 00 0 1 10 0 00 1 0 00 1 00 1 0 10 1 00 1 1 00 1 10 1 1 11 0 01 0 0 00 1 11 0 0 10 1 11 0 1 00 0 01 0 1 11 0 01 1 0 00 0 11 1 0 11 0 11 1 1 01 0 01 1 1 10 0 0根據(jù)真值表可知，此電路具有4個(gè)輸入變量，3個(gè)輸出變量，因此選用

12、244的ROM比較合適。存儲(chǔ)矩陣的點(diǎn)陣圖如圖T8-12所示。圖T8-12試將圖8-24所示的1K4位的RAM芯片擴(kuò)展成1K8的存儲(chǔ)器。解答：用1K4 RAM擴(kuò)展得到1K8RAM，共需求片，實(shí)現(xiàn)電路如圖T8-13所示。圖T8-13 簡(jiǎn)述ispLSI的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并說(shuō)明ispLSI1016的主要組成。 解答：ispLSI（in system programmable Large Scale Intergration）器件為高密度在線可編程邏輯器件。ispLSI除了具有可編程邏輯器件的高性能和易用性以外，還具有高密度（集成度多達(dá)25000個(gè)可編程邏輯門）、高速度（系統(tǒng)速度可達(dá)180MHz）和在系統(tǒng)

13、可編程性，用戶具有在自己設(shè)計(jì)的目標(biāo)系統(tǒng)中或印制電路板上為重構(gòu)邏輯而對(duì)器件編程或反復(fù)改寫的能力。ispLSI1016是由16個(gè)通用邏輯塊（GLB）、32個(gè)輸入輸出單元（IOC）、集總布線區(qū)（GRP）、2個(gè)可編程輸出布線區(qū)（ORP）和編程控制電路組成。簡(jiǎn)述ISP編程技術(shù)的特點(diǎn)和對(duì)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義。解答：ISP（In System Programmable）為在系統(tǒng)可編程。在系統(tǒng)可編程邏輯器件（ispPLD）芯片內(nèi)部包含編程器的寫入和擦除控制電路以及高壓脈沖發(fā)生電路，這樣編程時(shí)就不需要編程器，只需要一根連接芯片和計(jì)算機(jī)的電纜，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件，就可以把熔絲圖文件寫入芯片。數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用ispPLD器件時(shí)，即使芯片在印制電路板上，也不需要將芯片取下，只需連接上電纜就可以編程，從而實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程，這樣與之前將芯片取下并進(jìn)行擦寫、編程來(lái)說(shuō)要方便很多，從而也縮短了產(chǎn)品的上市周期。FPGA的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要組成是什么？解答：現(xiàn)場(chǎng)可編