数字电子技术朱幼莲电子课件教学课件 07 半导体存储器和可编程逻辑器件.ppt

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1、7.1半导体存储器7.2可编程逻辑器件(PLD)第7章　半导体存储器和可编程逻辑器件7.1.1半导体存储器的基本概念7.1.2只读存储器(ROM)7.1.3随机存取存储器(RAM)7.1.4存储器容量的扩展7.2.1可编程逻辑器件的分类7.2.2简单可编程逻辑器件7.2.3复杂的可编程逻辑器件(CPLD)7.2.4现场可编程门阵列(FPGA)7.2.5可编程逻辑器件的编程1.了解半导体存储器的分类，了解ROM和RAM的分类、特点和基本结构。2.掌握存储器的扩展方法。3.掌握用阵列图实现逻辑电路的方法。4.了解可编程逻辑器件的结构、基本原理，熟悉其应用。教学要求半导体存储器随机存储器（

2、RAM）静态RAM（StaticRAM）动态RAM（DynamicRAM）只读存储器(ROM)掩膜ROM（MaskROM）可编程ROM（PROM）可擦可编程ROM（EPROM,E2PROM,FLASHROM）1.半导体存储器的分类7.1.1半导体存储器的基本概念2.半导体存储器的主要技术指标(1)存储容量(2)存取时间(3)存取周期(4)功耗(5)可靠性存储容量是指存储器内能存储的二进制数的位数。存储容量有两种表示方法：1）位(Bit)：位是二进制数的基本单位，也是存储器存储信息的最小单位，一般用小写字母“b”表示。2)字节(Byte)：计算机中一般用8位构成1字节，一般用大写字母“

3、B”表示。1）位(Bit)：例如1K×4位，表示该芯片有1024个地址码，对应1024个存储单元，每个存储单元存储4位二进制数据。应特别注意，这里所说的K的含义是1024（210），而不是十进制数中的“千”。2)字节(Byte)：例如128B，表示该芯片共有128个字节，每个字节存储8位二进制数，所以该芯片的存储容量为128×8位，即128×8b。表示存储容量时常用到KB、MB、GB等单位，与B的换算关系为1GB=1024MB，1MB＝1024KB，1KB＝1024B，1B=8b存储器的两个基本操作为读出与写入。存储器从接收读操作命令到被读出信息稳定在输出缓冲器的输出端为止的时间间隔

4、，称为读出时间；存储器从接收写操作命令到信息被写入存储单元为止的时间间隔，称为写入时间。读出时间与写入时间统称存取时间，一般以纳秒(ns)为单位。(2)存取时间(3)存取周期存取周期是指两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间，用Tmin表示，通常TM稍大于存取时间，原因是存储器进行读/写之后要短暂的稳定时间，有些存储器电路刷新需要时间。(4)功耗功耗是指每个存储单元所耗的功率，单位为μW/单元，也可以用每块芯片的总功率来表示，功耗的单位为mW/芯片。(5)可靠性可靠性是指存储器对电磁场及温度变化的抗干扰能力。半导体存储器抗干扰能力较强，在高速度使用时也能正确存取。存取时间和功耗两项指

5、标的乘积为延迟-功耗积，反映器件的品质因数，是一项重要的综合指标。7.1.2只读存储器(ROM)图7-2ROM的基本结构框图及逻辑图形符号a)基本结构框图b)逻辑图形符号(1)ROM的基本结构（2）ROM的工作原理A0~An-1W0W(2n-1)D0Dm说明：上图一个4×4位的固定ROM。地址译码器：有两根地址输入线A1和A0，共有4个地址码，每个地址存放一个4位二进制信息；译码器输出线：W0、W1、W2、W3称为字线，由输入的地址代码A1A0确定选中哪条字线。被选中的数据经过输出缓冲器输出。存储矩阵：或门阵列，一个字有4位，故有四条数据线O0、O1、O2、O3。输出又称为位线。它是

6、字×位结构。存储矩阵实际上是一个编码器，工作时编码内容不变。位线经过缓冲后输出，即为ROM的输出端O0、O1、O2、O3。两个概念：存储矩阵的每个交叉点是一个“存储单元”，存储单元中有器件存入“1”，无器件存入“0”存储器的容量：“字数x位数”掩模ROM的特点：出厂时已经固定，不能更改，适合大量生产简单，便宜，非易失性二极管型场效应管型从ROM的数据表可见：若以地址线为输入变量，则字线和位线分别为一组关于地址变量的逻辑函数字线函数位线函数ROM的逻辑关系ROM属于组合电路，当给定一组输入（地址），就会有相应的输出。ROM的译码部分完成输入信号译码，完成逻辑上的与运算，存储矩阵和输出电

7、路部分可实现或运算功能。在使用PROM或掩模ROM时，一般可采用阵列图表示。(4)ROM的阵列图表示图7-4ROM的阵列图表示a)4×4ROM的阵列图b)简化阵列图由阵列图得到相应逻辑表达式：字线函数位线函数【例】用ROM实现下列函数解：第一步，化函数为标准与-或式第二步，选用3位地址码2位数据输出的8×2ROM实现第三步：画出阵列图分析ROM阵列图，列出真值表，写出输出函数表达式，说明功能。【例】【例】某序列信号发生电路由74161、8×8ROM和741