存储器和可编程逻辑器件 ppt课件.ppt

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1、第9章存储器和可编程逻辑器件9.1半导体存储器9.2可编程逻辑器件9.1半导体存储器9.1.1只读存储器(ROM)1.ROM的结构ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部分组成，其基本结构如图9–1所示。图9-1ROM的基本结构存储矩阵是存放信息的主体，它由许多存储单元排列组成。每个存储单元存放一位二值代码(0或1)，若干个存储单元组成一个“字”(也称一个信息单元)。地址译码器有n条地址输入线A0~An-1，2n条译码输出线W0~W2n-1，每一条译码输出线Wi称为“字线”，它与存储矩阵中的一个“字”相对应。因此

2、，每当给定一组输入地址时，译码器只有一条输出字线Wi被选中，该字线可以在存储矩阵中找到一个相应的“字”，并将字中的m位信息Dm-1~D0送至输出缓冲器。读出Dm-1~D0的每条数据输出线Di也称为“位线”，每个字中信息的位数称为“字长”。ROM的存储单元可以用二极管构成，也可以用双极型三极管或MOS管构成。存储器的容量用存储单元的数目来表示，写成“字数乘位数”的形式。对于图9-1的存储矩阵有2n个字，每个字的字长为m，因此整个存储器的存储容量为2n×m位。存储容量也习惯用K(1K=1024)为单位来表示，例如1K×4、2

3、K×８和64K×1的存储器，其容量分别是1024×4位、2048×8位和65536×1位。输出缓冲器是ROM的数据读出电路，通常用三态门构成，它不仅可以实现对输出数据的三态控制，以便与系统总线联接，还可以提高存储器的带负载能力。图9-2二极管ROM结构图图9-2是具有两位地址输入和四位数据输出的ROM结构图，其存储单元用二极管构成。图中，W0~W3四条字线分别选择存储矩阵中的四个字，每个字存放四位信息。制作芯片时，若在某个字中的某一位存入“1”，则在该字的字线Wi与位线Di之间接入二极管，反之，就不接二极管。读出数据时

4、，首先输入地址码，并对输出缓冲器实现三态控制，则在数据输出端D3~D0可以获得该地址对应字中所存储的数据。例如，当A1A0=00时，W0=1，W1=W2=W3=0，即此时W0被选中，读出W0对应字中的数据D3D2D1D0=1001。同理，当A1A0分别为01、10、11时，依次读出各对应字中的数据分别为0111、1110、0101。因此，该ROM全部地址内所存储的数据可用表9-1表示。表9-1图9-2ROM的数据表地址数据A1A0D3D2D1D00001101110010111111001012.ROM在组合逻辑设计中的应

5、用从存储器的角度看，只要将逻辑函数的真值表事先存入ROM，便可用ROM实现该函数。例如，在表9-1的ROM数据表中，如果将输入地址A1、A0看成两个输入逻辑变量，而将数据输出D3、D2、D1、D0看成一组输出逻辑变量，则D3、D2、D1、D0就是A1、A0的一组逻辑函数，表9-1就是这一组多输出组合逻辑函数的真值表，因此该ROM可以实现表9-1中的四个函数(D3、D2、D1、D0)，其表达式为(9-1)从组合逻辑结构来看，ROM中的地址译码器形成了输入变量的所有最小项，即每一条字线对应输入地址变量的一个最小项。在图9-2

6、中，因此式(9-1)又可以写为：图9-3ROM的阵列框图图9-4图9-2ROM的阵列图用ROM实现逻辑函数一般按以下步骤进行：①根据逻辑函数的输入、输出变量数目，确定ROM的容量，选择合适的ROM。②写出逻辑函数的最小项表达式，画出ROM的阵列图。③根据阵列图对ROM进行编程。【例9-1】用ROM设计一个四位二进制码转换为格雷码的代码转换电路。解：①输入是四位自然二进制码B3~B0，输出是四位格雷码G3~G0，故选24×4的ROM。②四位二进制码转换为格雷码的真值表，即ROM的编程数据表如表9-2所示。由此可写出输

7、出函数的最小项之和式为表9-2二进制码转换为格雷码的真值表③用ROM实现码组转换的阵列图及逻辑符号图分别如图9-5(a)、(b)所示。图9-5例9-1阵列图和逻辑符号图(a)二进制码转为格雷码的阵列图；(b)逻辑符号图3.ROM的编程及分类ROM的编程是指将信息存入ROM的过程。根据编程和擦除的方法不同，ROM可分为掩模ROM、可编程ROM(PROM)和可擦除的可编程ROM(EPROM)三种类型。1)掩模ROM掩模ROM中存放的信息是由生产厂家采用掩模工艺专门为用户制作的，这种ROM出厂时其内部存储的信息就已经“固

8、化”在里边了，所以也称固定ROM。它在使用时只能读出，不能写入，因此通常只用来存放固定数据、固定程序和函数表等。2)可编程ROM(PROM)PROM在出厂时，存储的内容为全0(或全1)，用户根据需要，可将某些单元改写为1(或0)。这种ROM采用熔丝或PN结击穿的方法编程，由于熔丝烧断或PN结击穿后不能