存儲器與可編程邏輯器件

1、學習要點學習要點只讀存儲器的工作原理只讀存儲器的工作原理用只讀存儲器和可編程邏輯器用只讀存儲器和可編程邏輯器件進行邏輯設計的方法件進行邏輯設計的方法可編程邏輯器件的工作原理可編程邏輯器件的工作原理9.1 ROM的分類的分類掩膜ROM：不能改寫。PROM：只能改寫一次。EPROM：可以改寫多次。存儲器的分類存儲器的分類RAM：在工作時既能從中讀出（取出）信息，又能隨時寫入（存入）信息，但斷電后所存信息消失。ROM：在工作時只能從中讀出信息，不能寫入信息，且斷電后其所存信息在仍能保持。9.1.1 ROM數(shù)據(jù)輸出位線（數(shù)據(jù)線）A0A1An-1W0W1WN-1DM-1 D1 D0地址輸入字線（選擇線）

2、地址譯碼器存儲矩陣讀出電路NM數(shù)據(jù)輸出存儲容量字線數(shù)位線數(shù)NM（位）存儲單元存儲單元地址地址9.1.2 ROM11讀出電路位線A0A1W0W1W2W3D3 D2 D1 D0地址輸入字線數(shù)據(jù)輸出+U地址譯碼器存儲矩陣二極管與門陣列二極管或門陣列11A1A0W0W1W2W3&D3 D2 D1 D011110101310010120101010132120101103AAAAWWDAAAAWWDAAAAAAWWWDAAAAWWD010AAW 011AAW 012AAW 013AAW 地址代碼字線譯碼結(jié)果存儲內(nèi)容A1 A0W0 W1 W2 W3D3 D2 D1 D00 00 11 01 11

3、0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 1 01 1 0 10 1 1 00 1 0 1結(jié)合電路圖及上表可以看出，接有二極管的交叉點存1，末接二極管的交叉點存0。存儲單元是存1還是存0，完全取決于只讀存儲器的存儲需要，設計和制造時已完全確定，不能改變；而且信息存入后，即使斷開電源，所存信息也不會消失。所以，只讀存儲器又稱為固定存儲器。存儲內(nèi)容存儲內(nèi)容D3 D2 D1 D0W0= A1 A0W1= A1 A0W2= A1 A0W3= A1 A0地址譯碼器A1A0ROM的陣列圖的陣列圖W0W1W2W3D3 D2 D1 D0+UCC接有三極管的交叉點存1，末接三極管的交叉點存0。

4、W0W1W2W3D3 D2 D1 D0+UCC1111負載管接有場效應管的交叉點存1，末接場效應管的交叉點存0。字線位線熔斷絲9.1.3 ROM1、用、用ROM實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)CBACBCAYCBBCABYBCACABYBAY4321A B C被 選 中 的 字 線Y1 Y2 Y3 Y40 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 110CBAW11CABW12CBAW13BCAW14CBAW15CBAW16CABW17 ABCW0 0 1 10 0 0 01 0 0 11 1 1 01 0 1 01 1 0 10 1 1 10 1 1 0例例

5、用ROM實現(xiàn)下列一組邏輯函數(shù)。解解 （1）列真值表Y1 Y2 Y3 Y4W0= ABCW1= ABCW2= ABCW3= ABCW4= ABCW5= ABCW6= ABCW7= ABC地址譯碼器ABC（2）選擇合適的ROM，對照真值表畫出邏輯函數(shù)的陣列圖。2、用、用ROM作函數(shù)運算表作函數(shù)運算表用ROM構(gòu)成能實現(xiàn)函數(shù)yx2的運算表電路。例例設x的取值范圍為015的正整數(shù)，則對應的是4位二進制正整數(shù)，用BB3B2B1B0表示。根據(jù)yx2可算出y的最大值是152225，可以用8位二進制數(shù)YY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。由此可列出YB2即yx2的真值表。輸 入輸 出注B3 B2 B1 B0Y

6、7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0十進制數(shù)0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 10 0 0 1 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 10 0 1 0 0 1 0 10 0 1 1 0 0 0 10 1 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 10 1 1 0 0 1

7、0 00 1 1 1 1 0 0 11 0 0 1 0 0 0 01 0 1 0 1 0 0 11 1 0 0 0 1 0 01 1 1 0 0 0 0 10149162536496481100121144169196225真真值值表表0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0地址譯碼器B3B2B1B0W0W1W2W3W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15陣列圖陣列圖3、用、用ROM作字符發(fā)生器電路作字符發(fā)生器電路輸出緩沖器A2A1A0 D4

8、 D3 D2 D1 D0地址譯碼器用用ROM存儲字符存儲字符Z9.2 RAM是由許許多多的基本寄存器組合起來構(gòu)成的大規(guī)模集成電路。RAM中的每個寄存器稱為一個字，寄存器中的每一位稱為一個存儲單元。按照RAM中寄存器位數(shù)的不同，RAM有多字1位和多字多位兩種結(jié)構(gòu)形式。在多字1位結(jié)構(gòu)中，每個寄存器都只有1位，例如一個容量為10241位的RAM，就是一個有1024個1位寄存器的RAM。多字多位結(jié)構(gòu)中，每個寄存器都有多位，例如一個容量為2564位的RAM，就是一個有256個4位寄存器的RAM。9.2.1 RAM的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)存儲矩陣地址譯碼器讀/寫控制電路地址碼輸入片選讀/寫控制輸入/輸出由大量寄存器構(gòu)

9、成的矩陣用以決定訪問哪個字單元用以決定芯片是否工作用以決定對被選中的單元是讀還是寫讀出及寫入數(shù)據(jù)的通道X0X1X2X318 根列選擇線 Y0 Y1 Y732根行選擇線容量為2564 RAM的存儲矩陣存儲單元1024個存儲單元排成32行32列的矩陣每根行選擇線選擇一行每根列選擇線選擇一個字列Y11，X21，位于X2和Y1交叉處的字單元可以進行讀出或?qū)懭氩僮?，而其余任何字單元都不會被選中。地址的選擇通過地址譯碼器來實現(xiàn)。地址譯碼器由行譯碼器和列譯碼器組成。行、列譯碼器的輸出即為行、列選擇線，由它們共同確定欲選擇的地址單元。A0A1A2A3A4X0X1X2X31A5 A6 A7Y0 Y1 Y7行譯碼

10、器列 譯 碼 器2564 RAM存儲矩陣中，256個字需要8位地址碼A7A0。其中高3位A7A5用于列譯碼輸入，低5位A4A0用于行譯碼輸入。A7A0=00100010時，Y1=1、X2=1，選中X2和Y1交叉的字單元。000100 0 124 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 1361161 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND VDD A8 A9 WE OE A10 CS D7 D6 D5 D4 D3集成集成2kB8位位RAM6116寫入控制端片選端輸出使能端A0A10：地址碼輸

11、入端，D0D7：數(shù)碼輸出端。9.2.2 RAMI/O10241RAM(0)A0 A1 A9 R/W CSI/O0I/O1I/O10241RAM(7)A0 A1 A9 R/W CSI/O7A0A1A9R/WCSI/O10241RAM(1)A0 A1 A9 R/W CS將地址線、讀寫線和片選線對應地并聯(lián)在一起輸入輸出（I/O）分開使用作為字的各個位線A0A1A9R/WA10A11A12I/O0I/O1I/O3I/O2I/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(7)A0 A1 A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(1)A0 A1 A9 R/W CSI/O0 I

12、/O1 I/O2 I/O31k4RAM(0)A0 A1 A9 R/W CSY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6 Y73 線-8 線譯碼器A0 A1 A2輸入輸出（I/O）線并聯(lián)要增加的地址線A10A12與譯碼器的輸入相連，譯碼器的輸出分別接至8片RAM的片選控制端9.3 9.3.1 PLD輸入電路與門陣列或門陣列輸入輸出輸入項與項或項輸出電路1&1A B C DA B C DY=ACDY=A+B+CAAA (a) 緩沖器畫法 (b) 與門畫法 (c) 或門畫法PLD的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)門電路的簡化畫法門電路的簡化畫法9.3.2 PLD分類分類分類與陣列或陣列輸出電路PROM固定可編程固定PLA

13、可編程可編程固定PAL可編程固定固定GAL可編程固定可組態(tài)1、用、用PROM實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)9.3.3 PLD應用應用例例用PROM實現(xiàn)下列一組函數(shù)ABCCABBCACBAYADACDCADABYACCBBAYABCDDABCABBAY4321真真值值表表A B C DY1 Y2 Y3 Y40 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 1 0 00 1 0 00 1 0 10 1 0 11 0 0 01 0 1 01 1 1 01 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1陣陣列列圖圖Y1 Y2 Y3 Y40000 W00001 W10010 W20011 W30100 W40101 W50110 W60111 W71000 W81001 W91010 W101011 W111100 W121101 W131110 W141111 W