半导体存储器与可编程器

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1、第7章半导体存储器与可编程器件半导体存储器可编程器件硬件描述语言本章重点：*半导体存储器的结构、分类及应用；*可编程器件的原理及应用；*硬件描述语言。本章难点：可编程器件的应用。29/7/20217.1半导体存储器存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。存储器的种类很多，根据存储器使用介质的不同，可分为磁介质存储器、半导体介质存储器、光介质存储器。39/7/2021按照功能不同，半导体存储器可分为只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）和随机存取存储器（Random Acce

2、ss Memory，RAM）。49/7/20217.1.1只读存储器只读存储器（ROM）属于非易失性存储器，断电之后，保存在ROM中的数据仍能够长期保存。ROM通常适合于不频繁写入数据的场合，如计算机和其他数字系统中存储系统软件、应用程序、常数等信息都存放在ROM中。59/7/20211.ROM的分类根据ROM存储信息的方式不同，可分为以下几类：（1）掩膜ROM（MaskRom）出厂前由芯片厂家将程序写入到ROM里。写入后信息只能读出，不能再修改。这种ROM的集成度高，适合大批量生产的产品。69/7/2021（2

3、）可编程ROM（PROM）与掩膜只读存储器相比，PROM有一定灵活性，可由用户根据自己的需要编程。PROM在出厂时，所有的信息均为0（或1），用户可以根据自己设计的需要对PROM编程写入信息。由于物理结构和制造工艺的限制，PROM的编程是一次性的，编程后就不能再修改。79/7/2021（3）可擦除的可编程ROM（EPROM）EPROM适用于需要多次改写存贮内容的场合。89/7/20212.ROM的基本结构ROM的基本结构是由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器组成。99/7/2021用二极管组成的4×4位ROM电路。

4、A1、A0称为地址线；W3～W0称为字线；D3～D0称为位线。109/7/2021W3～W0（字线），高电平有效，每一时刻只有一条为高电平而其余三条为低电平，字线为高电平时选中一行存贮单元（包含4位，称为一个字）。位线输出即为这个字的各位。119/7/2021存贮矩阵是由二极管矩阵组成，当某字线为高电平时，接于该字线上的二极管就会导通，因此接有二极管的位线上就是高电平，而没有接二极管的位线上就是低电平。当输出使能（低电平有效）为低电平时，输出缓冲器打开，位线上的数据就输出到外部的数据总线D3～D0上。129/7/

5、2021例如：当A1A0=00时，字线W0为“1”，而字线W1～W3都为“0”，这时选中字线0，位线上输出D3～D0=1010。由于二极管存贮矩阵的内容取决于制造工艺，一旦制造好以后不能再改变。图中存贮矩阵的内容为：字线0（1010），字线1（1101），字线2（0010），字线3（0111）。139/7/2021为简化作图，也可以画出存储矩阵的结点连接图，即在存储矩阵中接有二极管的交叉点上画一个圆点，代替存储器件。149/7/20213.ROM的应用归纳起来主要有以下四个方面的应用：（1）存贮固定的程序在个人电

6、脑中，ROM用来存贮起动程序，上电后计算机首先执行起动程序，将操作系统软件由硬盘调入内存。在以单片机为控制核心的各种数字化仪器中，ROM用来存贮监控程序及仪器的专用程序，使仪器具有智能化功能。159/7/2021169/7/2021（2）存贮固定的数据表格在数学运算中为了加快运算速度，常将某变量的函数例如三角函数、对数函数等先造一个表，预先写入ROM中。工作时，只要将变量作为地址读取ROM，则从该地址中读出的内容就是这个变量的函数值。179/7/2021（3）产生波形如果在ROM中预先写入各种波形的数据，例如正弦

7、波、三角波、方波、阶梯波等，用一个二进制计数器为ROM提供地址，ROM的输出数据经D/A转换器转换为模拟信号，再经低通滤波器，就可以得到相应的波形。189/7/2021例如：将一片EPROM2716中写入如下数据：00H-01H-…-FEH-FFH-FEH-…-01H-00H-01H-…。采用如下电路，振荡器产生的连续脉冲信号作为计数器的时钟输入，计数器由3片四位二进制计数器74LS163组成12位的同步计数器，计数器的低11位输出作为EPROM的地址，这样，EPROM就可以反复输出其存贮的数据，在示波器上就可以

8、观察到一个三角波形。199/7/2021（4）实现组合逻辑函数从ROM的结构可看出，当把输入地址看作二进制变量，将地址译码器的输出看作是由输入变量组成的全部最小项，将存储矩阵（或阵列）看作是“或”输出时，则ROM就可组成任意组合逻辑，具有n位地址输入、m位数据输出的ROM可实现m个n变量的组合逻辑函数。209/7/2021【例7-1】利用ROM完成8421BCD到余3码的