第12章存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件

1、第第1212章章 存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件數(shù)字邏輯器件分類：數(shù)字邏輯器件分類：1） 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品：包括門、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品：包括門、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等等中小規(guī)模數(shù)字電路。選擇器等等中小規(guī)模數(shù)字電路。標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的特點(diǎn)是：批量大，成本低，價(jià)格便宜，速度快。標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的特點(diǎn)是：批量大，成本低，價(jià)格便宜，速度快。是數(shù)字系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的主要邏輯器件。是數(shù)字系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的主要邏輯器件。缺點(diǎn)是：器件密度低，所構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)規(guī)模大，印刷線缺點(diǎn)是：器件密度低，所構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)規(guī)模大，印刷線路板走線復(fù)雜，焊點(diǎn)多，使電路的可靠性差，功耗大。路板走線復(fù)雜，焊

2、點(diǎn)多，使電路的可靠性差，功耗大。2 2）由軟件配置的大規(guī)模集成電路：如微處理機(jī)、單片微）由軟件配置的大規(guī)模集成電路：如微處理機(jī)、單片微型計(jì)算機(jī)等。型計(jì)算機(jī)等。12.1 概述概述 這類電路的特點(diǎn)：器件密度高，邏輯功能可由軟件配置，這類電路的特點(diǎn)：器件密度高，邏輯功能可由軟件配置，用它所構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)硬件規(guī)模小，系統(tǒng)靈活性高。用它所構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)硬件規(guī)模小，系統(tǒng)靈活性高。缺點(diǎn)：工作速度不夠高，另外，這類芯片一般要用多片標(biāo)缺點(diǎn)：工作速度不夠高，另外，這類芯片一般要用多片標(biāo)準(zhǔn)集成電路構(gòu)成外圍電路才能工作。準(zhǔn)集成電路構(gòu)成外圍電路才能工作。3）專用集成電路（）專用集成電路（ASIC) Applicatio

3、n Specific Integrated CircuitASIC是為滿足一種或幾種特定功能而設(shè)計(jì)制造的集成電是為滿足一種或幾種特定功能而設(shè)計(jì)制造的集成電路芯片，密度高，路芯片，密度高， ASIC芯片能取代由若干個(gè)中小規(guī)模電芯片能取代由若干個(gè)中小規(guī)模電路組成的電路板，甚至一個(gè)完整的數(shù)字系統(tǒng)路組成的電路板，甚至一個(gè)完整的數(shù)字系統(tǒng)ASIC分類：分類： ASIC屬用戶定制電路。（屬用戶定制電路。（Custom Design IC).).包括全定制和半定制兩種。包括全定制和半定制兩種。全定制（全定制（Full custom design IC):半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶的特定要求專

4、門設(shè)計(jì)并制造。的特定要求專門設(shè)計(jì)并制造。特點(diǎn)：生產(chǎn)周期長，費(fèi)用高，風(fēng)險(xiǎn)大。在大批量定型產(chǎn)品特點(diǎn)：生產(chǎn)周期長，費(fèi)用高，風(fēng)險(xiǎn)大。在大批量定型產(chǎn)品中使用。中使用。半定制（半定制（Semi- custom design IC):半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)并半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)并制造出的標(biāo)準(zhǔn)的半成品芯片。制造出的標(biāo)準(zhǔn)的半成品芯片。半定制電路分類：半定制電路分類： 門陣列門陣列 （Gate Array) 在硅片上預(yù)先做好大量相同的基本單元電路，并把它整在硅片上預(yù)先做好大量相同的基本單元電路，并把它整齊地排成陣列，這種半成品芯片稱為齊地排成陣列，這種半成品芯片稱為母片母片。母片母片可由廠家可由廠家大批量生產(chǎn)。大批量生

5、產(chǎn)。 當(dāng)用戶需制作滿足特定要求的當(dāng)用戶需制作滿足特定要求的ASIC芯片時(shí)，可根據(jù)設(shè)芯片時(shí)，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇計(jì)要求選擇母片母片，由用戶或廠家設(shè)計(jì)出連線版圖，再由器，由用戶或廠家設(shè)計(jì)出連線版圖，再由器件生產(chǎn)廠家經(jīng)過件生產(chǎn)廠家經(jīng)過金屬連線金屬連線等簡單工藝，制成成品電路。等簡單工藝，制成成品電路。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：用戶主動(dòng)性差，使用不方便。：用戶主動(dòng)性差，使用不方便。特點(diǎn)特點(diǎn)：周期較短，成本較低，風(fēng)險(xiǎn)小。：周期較短，成本較低，風(fēng)險(xiǎn)小。 可編程邏輯器件可編程邏輯器件(PLD) (Programmable Logic Device)芯片上的電路和金屬引線由半導(dǎo)體廠家做好，其邏輯功能芯片上的電路和金屬引線由半導(dǎo)

6、體廠家做好，其邏輯功能由用戶開發(fā)實(shí)現(xiàn)。由用戶開發(fā)實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：集成度高，速度快，靈活性好，可重復(fù)編程。電路特點(diǎn)：集成度高，速度快，靈活性好，可重復(fù)編程。電路設(shè)計(jì)方便，風(fēng)險(xiǎn)低。設(shè)計(jì)方便，風(fēng)險(xiǎn)低。1. PLD器件的連接表示方法器件的連接表示方法固定連接固定連接可編程連接可編程連接不連接不連接2. 門電路表示法門電路表示法1AA1AAAA反向緩沖器反向緩沖器ABC&FA B C&F與門與門 ABC1FA B C1F或門或門 3. 陣列圖陣列圖1A1B1C&D=BCE=AABBCC=0F=AABBCC=0G=112.2 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是一種通用大規(guī)模集成電路存儲(chǔ)器是一種通用大規(guī)模集成電路,用來存放

7、程序和數(shù)據(jù)用來存放程序和數(shù)據(jù).存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)器分類: 1) 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器(ROM) 2) 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)12.2.1 ROM (Read-Only Memory)ROM存放固定信息存放固定信息,只能讀出信息只能讀出信息,不能寫入信息不能寫入信息.當(dāng)電源當(dāng)電源切斷時(shí)切斷時(shí),信息依然保留信息依然保留.1. ROM的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu).A0A1An-1地地址址譯譯碼碼器器存儲(chǔ)陣列存儲(chǔ)陣列 2nmW0W1W2n-1F0 F1Fm-1字線字線位線位線地址線地址線1) 地址譯碼器為二進(jìn)制譯碼器地址譯碼器為二進(jìn)制譯碼器,即全譯碼結(jié)構(gòu)即全譯碼結(jié)構(gòu).(地址線為地址線為n根根,譯碼器輸出為

8、譯碼器輸出為2n根字線根字線,說明存儲(chǔ)陣列中有說明存儲(chǔ)陣列中有2n個(gè)個(gè)存存儲(chǔ)單元儲(chǔ)單元)2) 存儲(chǔ)陣列輸出有存儲(chǔ)陣列輸出有m根位線根位線,說明每個(gè)說明每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元有有m位位,即即 一個(gè)字有一個(gè)字有m位二進(jìn)制信息組成位二進(jìn)制信息組成.每一位稱為一個(gè)每一位稱為一個(gè)基本存基本存 儲(chǔ)單元儲(chǔ)單元.3) 存儲(chǔ)器的容量定義為存儲(chǔ)器的容量定義為: 字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)位數(shù)位數(shù)(2nm).一個(gè)二極管一個(gè)二極管ROM的例子的例子A1 A0 F0 F1 F2 F30 0 0 1 0 00 1 1 0 0 11 0 0 1 1 01 1 0 0 1 0 1A11A0&W0W1W2W3F0F1F2F3位線位線字線字線 W0

9、W3為地址譯碼器的輸出為地址譯碼器的輸出 Wi=mi (mi為地址碼組成為地址碼組成 的最小項(xiàng)）的最小項(xiàng)） 當(dāng)當(dāng)A1A0=00時(shí)，時(shí)，W0=1, F0F1F2F3=0100(一個(gè)字）；一個(gè)字）； 當(dāng)當(dāng)A1A0=01時(shí)，時(shí)，W1=1, F0F1F2F3=1001(一個(gè)字）；一個(gè)字）； 當(dāng)當(dāng)A1A0=10時(shí)，時(shí)，W2=1, F0F1F2F3=0110(一個(gè)字）；一個(gè)字）； 當(dāng)當(dāng)A1A0=11時(shí)，時(shí)，W3=1, F0F1F2F3=0010(一個(gè)字）。一個(gè)字）。 將地址輸入和將地址輸入和Fi之間的關(guān)系填入真值表得：之間的關(guān)系填入真值表得： 地址地址 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)A1 A0 F0 F1 F2 F30 0 0

10、 1 0 00 1 1 0 0 11 0 0 1 1 01 1 0 0 1 0 F0=A1A0F1=A1A0+ A1A0F2=A1A0+ A1A0F3=A1A0ROM實(shí)際是一種組合電路結(jié)構(gòu)。實(shí)際是一種組合電路結(jié)構(gòu)。 陣列圖陣列圖與陣列：與陣列：表示譯表示譯碼器。碼器?；蜿嚵校夯蜿嚵校罕硎敬姹硎敬鎯?chǔ)陣列。儲(chǔ)陣列。存儲(chǔ)容量為：存儲(chǔ)容量為： 44 地址地址 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)A1 A0 F0 F1 F2 F30 0 0 1 0 00 1 1 0 0 11 0 0 1 1 01 1 0 0 1 0 1A11A0&1111F0F1F2F3m0m1m2m32.可編程只讀存儲(chǔ)器可編程只讀存儲(chǔ)器用戶可根據(jù)需要自行進(jìn)行編

11、程的存儲(chǔ)器用戶可根據(jù)需要自行進(jìn)行編程的存儲(chǔ)器.1) PROM(Programmable Read-Only Memory)PROM為能進(jìn)行一次編程的為能進(jìn)行一次編程的ROM，PROM的結(jié)構(gòu)和的結(jié)構(gòu)和ROM基本相同基本相同,只是在每個(gè)存儲(chǔ)管上加一根易熔的金屬絲接到只是在每個(gè)存儲(chǔ)管上加一根易熔的金屬絲接到相應(yīng)的位線相應(yīng)的位線.位線位線字線字線當(dāng)在該位上需要存當(dāng)在該位上需要存0時(shí)時(shí),通過通過編程編程,燒斷熔絲燒斷熔絲;當(dāng)需存當(dāng)需存1時(shí)時(shí),保留熔絲保留熔絲.編程為一次性的編程為一次性的,燒斷的熔絲燒斷的熔絲不能再接上不能再接上.2)EPROM(Erasable Programmable Read-On

12、ly Memory)EPROM為可擦除、可重新編程的只讀存儲(chǔ)器為可擦除、可重新編程的只讀存儲(chǔ)器.擦除用專用擦除用專用的紫外線燈照射芯片上的受光窗口的紫外線燈照射芯片上的受光窗口.EPROM器件的基本存儲(chǔ)單元采用浮柵雪崩注入器件的基本存儲(chǔ)單元采用浮柵雪崩注入MOS管管(簡稱簡稱FAMOS管管)電路電路.FAMOSVDDD S字線字線位線位線原始狀態(tài)的浮柵不帶電荷原始狀態(tài)的浮柵不帶電荷,FAMOS管管不導(dǎo)通不導(dǎo)通,位線上為高電平位線上為高電平.當(dāng)當(dāng)FAMOS管管的源極的源極S與襯底接地電位與襯底接地電位,漏極接高電漏極接高電位位(較大較大)時(shí)時(shí),漏極的漏極的PN結(jié)反向擊穿產(chǎn)生結(jié)反向擊穿產(chǎn)生雪崩現(xiàn)象

13、雪崩現(xiàn)象,使使FAMOS導(dǎo)通導(dǎo)通.位線為低位線為低電位電位.如用紫外線或者如用紫外線或者X射線照射射線照射FAMOS管管,可使柵極放電可使柵極放電,FAMOS恢復(fù)到截止恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)狀態(tài).一個(gè)一個(gè)EPROM芯片：芯片：Intel 2716VCCVPPOECEGND1121324CE是片使能端；是片使能端；OE是數(shù)據(jù)輸出使能端；是數(shù)據(jù)輸出使能端；VPP是編程寫入電源輸入端。是編程寫入電源輸入端。容量：容量：2K8位位受光窗口受光窗口工作方式工作方式讀讀 出出未選中未選中待待 機(jī)機(jī)編編 程程禁止編程禁止編程校驗(yàn)讀出校驗(yàn)讀出CEOEVPP數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D7D0的狀態(tài)的狀態(tài)0 0 +5V 讀出的數(shù)據(jù)讀出

14、的數(shù)據(jù) 1 +5V 高高 阻阻 1 +5V 高高 阻阻1 +25V 寫入的數(shù)據(jù)寫入的數(shù)據(jù)0 1 +25V 高高 阻阻0 0 +25V 讀出校驗(yàn)數(shù)據(jù)讀出校驗(yàn)數(shù)據(jù)2716工作方式工作方式3）E2PROM(電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器）電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器）特點(diǎn)：特點(diǎn)：編程和擦除均由電完成；編程和擦除均由電完成； 既可整片擦除，也可使某些存儲(chǔ)單元單獨(dú)擦除；既可整片擦除，也可使某些存儲(chǔ)單元單獨(dú)擦除； 重復(fù)編程次數(shù)大大高于重復(fù)編程次數(shù)大大高于EPROM. 3.PROM的應(yīng)用的應(yīng)用1) 實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)用用PROM實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù),實(shí)際上是利用實(shí)際上是利用PROM中的最中的最小

15、項(xiàng)小項(xiàng),通過或陣列編程通過或陣列編程,達(dá)到設(shè)計(jì)目的達(dá)到設(shè)計(jì)目的.F1(A,B,C)=m(1,5,6,7)F2(A,B,C)=m(0,1,3,6,7)F3(A,B,C)=m(3,4,5,6,7)例例:用用PROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù):1A&111F1F2F31B1C&m0m1m2m3m4m5m6m72) 存放數(shù)據(jù)表和函數(shù)表存放數(shù)據(jù)表和函數(shù)表:例如三角函數(shù)、對(duì)數(shù)、乘法等表例如三角函數(shù)、對(duì)數(shù)、乘法等表 格。格。3）存放調(diào)試好的程序。）存放調(diào)試好的程序。* 2）、）、3）是）是PROM的主要用途。的主要用途。12.2.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)RAM可以隨時(shí)從任一指定地址讀出數(shù)據(jù)可

16、以隨時(shí)從任一指定地址讀出數(shù)據(jù),也可以隨時(shí)把數(shù)也可以隨時(shí)把數(shù)據(jù)寫入任何指定的存儲(chǔ)單元據(jù)寫入任何指定的存儲(chǔ)單元 .RAM在計(jì)算機(jī)中主要用來存放程序及程序執(zhí)行過程中產(chǎn)在計(jì)算機(jī)中主要用來存放程序及程序執(zhí)行過程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果等生的中間數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果等.RAM按工藝分類：按工藝分類： 1）雙極型雙極型；2）場(chǎng)效應(yīng)管型場(chǎng)效應(yīng)管型。場(chǎng)效應(yīng)管型分為：場(chǎng)效應(yīng)管型分為： 1）靜態(tài)靜態(tài)；2）動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)。1. RAM的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu).A0A1An-1地地址址譯譯碼碼器器存存 儲(chǔ)儲(chǔ)矩矩 陣陣 W0W1W2n-1字線字線地址線地址線讀寫讀寫/控制電路控制電路讀寫讀寫/控制控制(R/W)片選片選(CS)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入

17、/輸出輸出 (I/O)當(dāng)片選信號(hào)當(dāng)片選信號(hào)CS無效時(shí)無效時(shí),I/O對(duì)外呈高阻對(duì)外呈高阻;當(dāng)片選信號(hào)當(dāng)片選信號(hào)CS有效時(shí)有效時(shí),由由R/W信號(hào)決定讀或?qū)懶盘?hào)決定讀或?qū)?根據(jù)根據(jù)地址信號(hào)地址信號(hào),通過通過I/O輸出或輸入輸出或輸入.(I/O為雙向三態(tài)結(jié)構(gòu)為雙向三態(tài)結(jié)構(gòu))ENEN11I/ODR/W2. RAM的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元1) 靜態(tài)靜態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)單元的基本存儲(chǔ)單元 (以六管以六管NMOS靜態(tài)存儲(chǔ)單元為例靜態(tài)存儲(chǔ)單元為例)XiYjI/OI/OVCCQQT6T4T3T1T2T5T7T8位位線線Bj位位線線Bj存儲(chǔ)存儲(chǔ)單元單元11I/OI/OQQ2) 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路的基本存儲(chǔ)電路

18、動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路由動(dòng)態(tài)的基本存儲(chǔ)電路由動(dòng)態(tài)MOS基本存儲(chǔ)單元組成?；敬鎯?chǔ)單元組成。動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)MOS基本存儲(chǔ)單元通常利用基本存儲(chǔ)單元通常利用MOS管柵極電容或其它管柵極電容或其它寄生電容的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)來存儲(chǔ)信息。寄生電容的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)來存儲(chǔ)信息。電路結(jié)構(gòu)（以單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元為例）電路結(jié)構(gòu)（以單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元為例）位線位線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 (D)字選線字選線TCSCD輸出輸出電容電容寫信息：字選線為寫信息：字選線為1，T導(dǎo)通，導(dǎo)通，數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)D經(jīng)經(jīng)T送入送入CS .讀信息：字選線為讀信息：字選線為1，T導(dǎo)通，導(dǎo)通，CS上的數(shù)據(jù)經(jīng)上的數(shù)據(jù)經(jīng)T送入位線的等送入位線的等效電容效電容CD .特點(diǎn)：特

19、點(diǎn)： 1）當(dāng)不讀信息時(shí)，電荷在電容）當(dāng)不讀信息時(shí)，電荷在電容CS上的保上的保 存時(shí)間約為數(shù)毫秒到數(shù)百毫秒；存時(shí)間約為數(shù)毫秒到數(shù)百毫秒； 2）當(dāng)讀出信息時(shí)，由于要對(duì)）當(dāng)讀出信息時(shí)，由于要對(duì)CD充電，使充電，使 CS上的電荷減少。為破壞性讀出。上的電荷減少。為破壞性讀出。 3）通常在）通常在CS上呈現(xiàn)的代表上呈現(xiàn)的代表1和和0信號(hào)的電平信號(hào)的電平 值相差不大，故信號(hào)較弱。值相差不大，故信號(hào)較弱。結(jié)論：結(jié)論：1）需加刷新電路；）需加刷新電路；2）輸出端需加高鑒別能力的輸出放大器。）輸出端需加高鑒別能力的輸出放大器。3）容量較大的）容量較大的RAM集成電路一集成電路一 般采用單管電般采用單管電 路。路

20、。4）容量較小的）容量較小的RAM集成電路一集成電路一 般采用三般采用三 管或四管或四 管電路。多管電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但外圍電路簡管電路。多管電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但外圍電路簡 單。單。3) RAM容量的擴(kuò)展容量的擴(kuò)展VCCA8R/WCSGND191018Intel 2114A9A7A5A4A6A0A1A3A2I/O1I/O2I/O3I/O4位擴(kuò)展位擴(kuò)展I/O1I/O2I/O3I/O4A9A0A1CSR/WI/O1I/O2I/O3I/O4A9A0A1CSR/WA0A1A9R/WCSI/O1I/O2I/O3I/O4I/O4I/O5I/O6I/O7將將2114擴(kuò)展為擴(kuò)展為1K8位位的的RAM字?jǐn)U展字?jǐn)U展I/O

21、1I/O2I/O3I/O4A9A0A1CSR/WI/O1I/O2I/O3I/O4A9A0A1CSR/WA0A1A9R/WI/O1I/O2I/O3I/O411-2譯碼器譯碼器A10將將2114擴(kuò)展為擴(kuò)展為2K4位的位的RAM12.3 可編程邏輯器件（可編程邏輯器件（PLD)PLD是是ASIC的一個(gè)重要分支。的一個(gè)重要分支。PLD包括包括PLA、PAL、GAL和和EPLD、FPGA等。等。PLD具有集成度高，速度快，保密性好，可重復(fù)編程等特具有集成度高，速度快，保密性好，可重復(fù)編程等特點(diǎn)。點(diǎn)。輸輸入入輸輸出出輸輸入入電電路路與與陣陣列列或或陣陣列列輸輸出出電電路路PLD基本結(jié)構(gòu)框圖基本結(jié)構(gòu)框圖 互

22、補(bǔ)互補(bǔ)輸入項(xiàng)輸入項(xiàng)與項(xiàng)與項(xiàng)或項(xiàng)或項(xiàng)反饋項(xiàng)反饋項(xiàng) 根據(jù)根據(jù)與與、或或陣列的可編程性，陣列的可編程性，PLD分為三種基本結(jié)構(gòu)。分為三種基本結(jié)構(gòu)。1）與與陣列固定，陣列固定，或或陣列可編程型結(jié)構(gòu)陣列可編程型結(jié)構(gòu)PROM屬于這種結(jié)構(gòu)。屬于這種結(jié)構(gòu)。2）與與、或或陣列均可編程型結(jié)構(gòu)陣列均可編程型結(jié)構(gòu)PLA(Programmable Logic Array)屬于這種結(jié)構(gòu)。屬于這種結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：與陣列規(guī)模大，速度較低。特點(diǎn)：與陣列規(guī)模大，速度較低。特點(diǎn)：速度快，設(shè)計(jì)邏輯函數(shù)可采用最簡結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)部特點(diǎn)：速度快，設(shè)計(jì)邏輯函數(shù)可采用最簡結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)部資源利用率高。但編程難度大，缺乏質(zhì)高價(jià)廉的開發(fā)工具。資源利用率高

23、。但編程難度大，缺乏質(zhì)高價(jià)廉的開發(fā)工具。3）或或陣列固定，陣列固定，與與陣列可編程型結(jié)構(gòu)陣列可編程型結(jié)構(gòu)PAL(Programmable Array Logic)屬于這種結(jié)構(gòu)。屬于這種結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)稱為該結(jié)構(gòu)稱為PAL結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：速度快，費(fèi)用低，易于編程。當(dāng)前許多特點(diǎn)：速度快，費(fèi)用低，易于編程。當(dāng)前許多PLD器件都器件都 采用這種結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)。12.3.1 可編程陣列邏輯可編程陣列邏輯(PAL)PAL的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)111&11A0A1A2F1F0實(shí)際產(chǎn)品中實(shí)際產(chǎn)品中,構(gòu)成輸出的構(gòu)成輸出的乘積項(xiàng)可達(dá)乘積項(xiàng)可達(dá)8個(gè)個(gè).1. PLA的輸出結(jié)構(gòu)的輸出結(jié)構(gòu)PAL的與陣列結(jié)構(gòu)類同的與陣列結(jié)

24、構(gòu)類同.但輸出結(jié)構(gòu)有多種但輸出結(jié)構(gòu)有多種:1) 組合輸出型組合輸出型(這種結(jié)構(gòu)適用于實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路這種結(jié)構(gòu)適用于實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路) 專用輸出結(jié)構(gòu)專用輸出結(jié)構(gòu)O&11輸入項(xiàng)輸入項(xiàng)I共有三種形式共有三種形式:高輸出有效高輸出有效;低輸出有效低輸出有效;互補(bǔ)輸出互補(bǔ)輸出.本例為低本例為低輸出有效輸出有效 可編程可編程I/O結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)I/O&11輸入項(xiàng)輸入項(xiàng)IEN112) 寄存器輸出型寄存器輸出型寄存器輸出型結(jié)構(gòu)寄存器輸出型結(jié)構(gòu),內(nèi)含觸發(fā)器內(nèi)含觸發(fā)器,適應(yīng)于實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯電路適應(yīng)于實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯電路. 寄存器輸出結(jié)構(gòu)寄存器輸出結(jié)構(gòu)Q&11輸入項(xiàng)輸入項(xiàng)IEN111DCLOCKEN帶帶異或門異或門的寄存器輸出

25、結(jié)構(gòu)的寄存器輸出結(jié)構(gòu)Q&11輸入項(xiàng)輸入項(xiàng)IEN1111D=1CLOCKEN& 算算術(shù)術(shù)運(yùn)運(yùn)算算反反饋饋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)A11輸入項(xiàng)輸入項(xiàng)BEN111D=1CLOCKEN&1&1111AAA+BA+BA+BA+B輸出輸出1EN111DCLKEN&1EN111D&111IN1IN8OUT1OUT8PAL16R8063031PAL的結(jié)構(gòu)代碼的結(jié)構(gòu)代碼組合型組合型寄存器型寄存器型類型類型代碼代碼HLPCXPSRXRPRSV含含 義義高有效輸出高有效輸出低有效輸出低有效輸出可編程輸出極性可編程輸出極性互補(bǔ)輸出互補(bǔ)輸出異或門、可編程輸出極性異或門、可編程輸出極性積項(xiàng)共享積項(xiàng)共享寄存器型輸出寄存器型輸出帶異或門寄存

26、器型輸出帶異或門寄存器型輸出帶可編程極性寄存器型帶可編程極性寄存器型帶積項(xiàng)共享寄存器型帶積項(xiàng)共享寄存器型通用型通用型實(shí)實(shí) 例例PAL10H8PAL10L8PAL16P8PAL16C1AmPAL22XP10PAL20S10PAL16R8PAL16X4PAL16RP8PAL20RS10AmPAL22V10用用PAL實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)22乘法器（輸入乘法器（輸入A1A0和和B1B0分別為兩位二分別為兩位二進(jìn)制數(shù)，輸出為結(jié)果進(jìn)制數(shù)，輸出為結(jié)果F3F2F1F0的反碼。的反碼。邏輯方程為：邏輯方程為：F3=A1+A0+B1+B0F2=A1+B1+A0B0F2=A0+B0F1=A1A0+B1B0+A1B1+A0B0+

27、A1A0B1B0設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)采用PAL16L82.PAL應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1EN111&1A1F1PAL16L800311A01B11B0F1=A1A0+B1B0+A1B1 +A0B0+A1A0B1B0以實(shí)現(xiàn)以實(shí)現(xiàn)F1為例為例3.PAL器件的性能特點(diǎn)器件的性能特點(diǎn) 邏輯功能由用戶定義，用可編程方法代替常規(guī)邏輯功能由用戶定義，用可編程方法代替常規(guī) 設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)方法；法； 編程容易，開發(fā)簡單，簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線編程容易，開發(fā)簡單，簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線 過程；過程；器件密度大，可代替多片中小規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路，器件密度大，可代替多片中小規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路，比用常規(guī)器件節(jié)省空間；比用常規(guī)器件節(jié)省空間；器件傳輸延遲小，工作頻率高，有利于提高系統(tǒng)的工作器件傳輸延遲小，工作頻率高，有利于提高系統(tǒng)的工作速度；速度；