第09章存储器与可编程逻辑器件

1、学习要点学习要点只读存储器的工作原理只读存储器的工作原理用只读存储器和可编程逻辑器用只读存储器和可编程逻辑器件进行逻辑设计的方法件进行逻辑设计的方法可编程逻辑器件的工作原理可编程逻辑器件的工作原理9.1 ROM的分类的分类掩膜ROM：不能改写。PROM：只能改写一次。EPROM：可以改写多次。存储器的分类存储器的分类RAM：在工作时既能从中读出（取出）信息，又能随时写入（存入）信息，但断电后所存信息消失。ROM：在工作时只能从中读出信息，不能写入信息，且断电后其所存信息在仍能保持。9.1.1 ROM数据输出位线（数据线）A0A1An-1W0W1WN-1DM-1 D1 D0地址输入字线（选择线）

2、地址译码器存储矩阵读出电路NM数据输出存储容量字线数位线数NM（位）存储单元存储单元地址地址9.1.2 ROM11读出电路位线A0A1W0W1W2W3D3 D2 D1 D0地址输入字线数据输出+U地址译码器存储矩阵二极管与门阵列二极管或门阵列11A1A0W0W1W2W3&D3 D2 D1 D011110101310010120101010132120101103AAAAWWDAAAAWWDAAAAAAWWWDAAAAWWD010AAW 011AAW 012AAW 013AAW 地址代码字线译码结果存储内容A1 A0W0 W1 W2 W3D3 D2 D1 D00 00 11 01 11

3、0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 1 01 1 0 10 1 1 00 1 0 1结合电路图及上表可以看出，接有二极管的交叉点存1，末接二极管的交叉点存0。存储单元是存1还是存0，完全取决于只读存储器的存储需要，设计和制造时已完全确定，不能改变；而且信息存入后，即使断开电源，所存信息也不会消失。所以，只读存储器又称为固定存储器。存储内容存储内容D3 D2 D1 D0W0= A1 A0W1= A1 A0W2= A1 A0W3= A1 A0地址译码器A1A0ROM的阵列图的阵列图W0W1W2W3D3 D2 D1 D0+UCC接有三极管的交叉点存1，末接三极管的交叉点存0。

4、W0W1W2W3D3 D2 D1 D0+UCC1111负载管接有场效应管的交叉点存1，末接场效应管的交叉点存0。字线位线熔断丝9.1.3 ROM1、用、用ROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数CBACBCAYCBBCABYBCACABYBAY4321A B C被 选 中 的 字 线Y1 Y2 Y3 Y40 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 110CBAW11CABW12CBAW13BCAW14CBAW15CBAW16CABW17 ABCW0 0 1 10 0 0 01 0 0 11 1 1 01 0 1 01 1 0 10 1 1 10 1 1 0例例

5、用ROM实现下列一组逻辑函数。解解 （1）列真值表Y1 Y2 Y3 Y4W0= ABCW1= ABCW2= ABCW3= ABCW4= ABCW5= ABCW6= ABCW7= ABC地址译码器ABC（2）选择合适的ROM，对照真值表画出逻辑函数的阵列图。2、用、用ROM作函数运算表作函数运算表用ROM构成能实现函数yx2的运算表电路。例例设x的取值范围为015的正整数，则对应的是4位二进制正整数，用BB3B2B1B0表示。根据yx2可算出y的最大值是152225，可以用8位二进制数YY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。由此可列出YB2即yx2的真值表。输 入输 出注B3 B2 B1 B0Y

6、7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0十进制数0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 10 0 0 1 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 10 0 1 0 0 1 0 10 0 1 1 0 0 0 10 1 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 10 1 1 0 0 1

7、0 00 1 1 1 1 0 0 11 0 0 1 0 0 0 01 0 1 0 1 0 0 11 1 0 0 0 1 0 01 1 1 0 0 0 0 10149162536496481100121144169196225真真值值表表0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0地址译码器B3B2B1B0W0W1W2W3W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15阵列图阵列图3、用、用ROM作字符发生器电路作字符发生器电路输出缓冲器A2A1A0 D4

8、 D3 D2 D1 D0地址译码器用用ROM存储字符存储字符Z9.2 RAM是由许许多多的基本寄存器组合起来构成的大规模集成电路。RAM中的每个寄存器称为一个字，寄存器中的每一位称为一个存储单元。按照RAM中寄存器位数的不同，RAM有多字1位和多字多位两种结构形式。在多字1位结构中，每个寄存器都只有1位，例如一个容量为10241位的RAM，就是一个有1024个1位寄存器的RAM。多字多位结构中，每个寄存器都有多位，例如一个容量为2564位的RAM，就是一个有256个4位寄存器的RAM。9.2.1 RAM的结构的结构存储矩阵地址译码器读/写控制电路地址码输入片选读/写控制输入/输出由大量寄存器构

9、成的矩阵用以决定访问哪个字单元用以决定芯片是否工作用以决定对被选中的单元是读还是写读出及写入数据的通道X0X1X2X318 根列选择线 Y0 Y1 Y732根行选择线容量为2564 RAM的存储矩阵存储单元1024个存储单元排成32行32列的矩阵每根行选择线选择一行每根列选择线选择一个字列Y11，X21，位于X2和Y1交叉处的字单元可以进行读出或写入操作，而其余任何字单元都不会被选中。地址的选择通过地址译码器来实现。地址译码器由行译码器和列译码器组成。行、列译码器的输出即为行、列选择线，由它们共同确定欲选择的地址单元。A0A1A2A3A4X0X1X2X31A5 A6 A7Y0 Y1 Y7行译码

10、器列 译 码 器2564 RAM存储矩阵中，256个字需要8位地址码A7A0。其中高3位A7A5用于列译码输入，低5位A4A0用于行译码输入。A7A0=00100010时，Y1=1、X2=1，选中X2和Y1交叉的字单元。000100 0 124 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 1361161 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND VDD A8 A9 WE OE A10 CS D7 D6 D5 D4 D3集成集成2kB8位位RAM6116写入控制端片选端输出使能端A0A10：地址码输

11、入端，D0D7：数码输出端。9.2.2 RAMI/O10241RAM(0)A0 A1 A9 R/W CSI/O0I/O1I/O10241RAM(7)A0 A1 A9 R/W CSI/O7A0A1A9R/WCSI/O10241RAM(1)A0 A1 A9 R/W CS将地址线、读写线和片选线对应地并联在一起输入输出（I/O）分开使用作为字的各个位线A0A1A9R/WA10A11A12I/O0I/O1I/O3I/O2I/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(7)A0 A1 A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(1)A0 A1 A9 R/W CSI/O0 I

12、/O1 I/O2 I/O31k4RAM(0)A0 A1 A9 R/W CSY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6 Y73 线-8 线译码器A0 A1 A2输入输出（I/O）线并联要增加的地址线A10A12与译码器的输入相连，译码器的输出分别接至8片RAM的片选控制端9.3 9.3.1 PLD输入电路与门阵列或门阵列输入输出输入项与项或项输出电路1&1A B C DA B C DY=ACDY=A+B+CAAA (a) 缓冲器画法 (b) 与门画法 (c) 或门画法PLD的基本结构的基本结构门电路的简化画法门电路的简化画法9.3.2 PLD分类分类分类与阵列或阵列输出电路PROM固定可编程固定PLA

13、可编程可编程固定PAL可编程固定固定GAL可编程固定可组态1、用、用PROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数9.3.3 PLD应用应用例例用PROM实现下列一组函数ABCCABBCACBAYADACDCADABYACCBBAYABCDDABCABBAY4321真真值值表表A B C DY1 Y2 Y3 Y40 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 1 0 00 1 0 00 1 0 10 1 0 11 0 0 01 0 1 01 1 1 01 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1阵阵列列图图Y1 Y2 Y3 Y40000 W00001 W10010 W20011 W30100 W40101 W50110 W60111 W71000 W81001 W91010 W101011 W111100 W121101 W131110 W141111 W