第8章存储器和可编程逻辑器件课件.ppt

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1、作业8-38-98-131目录8.1概述8.2半导体存储器8.3可编程逻辑器件8.1概述随着集成电路设计和制造工艺的不断改进和完善，集成电路产品不仅在提高开关速度、降低功耗等方面有了很大的发展，电路的集成度也得到了迅速的提高，大规模集成电路LSI和超大规模集成电路VLSI已得到了广泛的应用。在分析和设计逻辑系统时，应把LSI和VLSI作为一个功能模块来进行使用。LSI分为通用型和专用型两大类。通用型LSI是指已被定型的标准化、系列化产品。各种型号的存储器、微处理器等均属此类。专用型LSI是指为某种特殊用途而专门设计制作的功能块，只能使用在一些专用场所或设备中。本章仅简要介绍存储

2、器和可编程逻辑器件。8.2半导体存储器半导体存储器（简称存储器）是一种能存储大量二值信息或数据的半导体器件。它可以存储用户程序以及实时数据等多种信息。存储器分类按读写功能分为：只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）和随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）。按在计算机系统中的作用分为：主存储器（内存）、辅助存储器（外存）和高速缓冲存储器。按信息的可保存性分为：易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器在系统关闭时会失去存储的信息，它需要持续的电源供应以维持数据。大部分的RAM都属于此类。非易失存储器在系统关闭或无电源供应时仍能保持数据信息，如RO

3、M半导体存储器、磁介质或光介质存储器。半导体存储器按读写功能分类时的详细情况如下图所示：半导体存储器ROM固定ROM（又称掩膜ROM）可编程ROM可编程ROM（PROM）可擦除PROM（EPROM）电子可擦除EPROM（E2PROM）快闪存储器RAM静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）对存储器的操作（也称为访问）通常分为两类：读操作和写操作。读操作是从存储器中取出其存储信息的过程；写操作是把信息存入到存储器的过程。8.2.1存储器的主要技术指标存储器的技术指标包括存储容量、存取速度、可靠性、功耗、工作温度范围和体积等。其中存储容量和存取速度为其主要指标。1.存储容量1.

4、存储容量是指存储器可以存储的二进制信息量，单位为位或比特（bit）。存储器中的一个基本存储单元能存储1bit的信息，也就是可以存入一个0或一个1，所以存储容量就是该存储器基本存储单元的总数。一个内有8192个基本存储单元的存储器，其存储容量为8Kbit（1K=210=1024）；这个存储器如果每次可以读（写）8位二值码，说明它可以存储1K个字，每字为8位，这时的存储容量也可以用1K8位来表示。2.存取速度存储器的存取时间定义为存储器从接收存储单元地址码开始，到取出或存入数据为止所需的时间，其上限值称为最大存取时间。存取时间的大小反映了存储速度的快慢。存取时间越短，则存取速度越

5、快。8.2.2随机存取存储器随机存取存储器RAM，又称为读写存储器。在工作过程中，既可从RAM的任意单元读出信息，又可以把外部信息写入任意单元。因此，它具有读、写方便的优点，但由于具有易失性，所以不利于数据的长期保存。根据存储单元工作原理的不同，RAM可分为静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAM两大类。SRAM的数据由触发器记忆，只要不断电，数据就能保存，但其集成度受到限制。DRAM一般采用MOS管的栅极电容来存储信息，必须由刷新电路定期刷新，但集成度高。SRAM速度非常快，但其价格较贵。DRAM的速度比SRAM慢，不过它比ROM快。RAM的结构RAM电路通常由存储矩阵

6、、地址译码器和读/写控制电路3部分组成，其结构框图如图所示。存储矩阵由若干个存储单元组成。在译码器和读/写控制电路的控制下，既可以对存储单元写入信息，又可以将存储单元的信息读出，完成读/写操作。地址译码器包括行地址译码器和列地址译码器。行地址译码器从存储矩阵中选中一行存储单元；列地址译码器从存储矩阵中选中列存储单元，从而使得行与列均被选中线的交叉处的存储单元与输入/输出线接通。读/写控制电路用于对电路的工作状态进行控制。当读/写控制信号为高电平时，执行读操作；当读/写控制信号为低电平时，执行写操作。下图所示为2114RAM的结构框图。2114RAM的工作模式8.2.3只读存储器

7、只读存储器ROM是存储固定信息的存储器件，在正常工作时ROM存储的数据固定不变，只能读出，不能随时写入，故称为只读存储器。ROM为非易失性器件，当器件断电时，所存储的数据不会丢失。只读存储器按数据的写入方式分为固定ROM、可编程ROM（PROM）和可擦除可编程ROM（EPROM）。固定ROM所存储的数据已由生产厂家在制造时用掩模板确定，用户无法进行更改，所以也称掩模编程ROM。可编程ROM在出厂时，存储内容全为1或全为0，用户根据自己的需要进行编程，但只能写入一次，一旦写入则不能再修改。EP