半导体存储器和可编程逻辑器件

1、11.按照制造工艺分为双极型和按照制造工艺分为双极型和MOS存储器存储器 第第6 6章章 半导体存储器和可编程逻辑器件半导体存储器和可编程逻辑器件6.1 6.1 半导体存储器半导体存储器 6.1.1 6.1.1 半导体存储器的特点半导体存储器的特点 双极型存储器以双极型存储器以TTL触发器作为基本存储单元，具有速度快、功耗大、价格触发器作为基本存储单元，具有速度快、功耗大、价格高的特点，主要用于高速应用场合，如计算机中的高速缓存；高的特点，主要用于高速应用场合，如计算机中的高速缓存； MOS存储器以存储器以MOS触发器或电荷存储器件作为基本存储单元，具有集成度触发器或电荷存储器件作为基本存储单

2、元，具有集成度高、功耗小、价格低的特点，主要用于大容量存储系统，如计算机内存。高、功耗小、价格低的特点，主要用于大容量存储系统，如计算机内存。 6.1.2 6.1.2 半导体存储器的分类半导体存储器的分类 2.按照存取功能分为按照存取功能分为RAM和和ROM 3.按数据输入按数据输入/ 输出方式分为串行存储器和并行存储器输出方式分为串行存储器和并行存储器 RAM（随机存储器（随机存储器0-可读可读/写存储器。停电后所存储的数据便会丢失，写存储器。停电后所存储的数据便会丢失， 静态随机存储器静态随机存储器SRAM 和动态随机存储器和动态随机存储器DRAMROM：只读不写，掉电后数据不丢失。：只读

3、不写，掉电后数据不丢失。 掩模式掩模式ROM、一次可编程、一次可编程PROM、 紫外线可擦除编程紫外线可擦除编程EPROM、 电可擦除可编程电可擦除可编程EEPROM。 引脚数目引脚数目-存储速度存储速度 21. 存储容量存储容量 6.1.3 6.1.3 半导体存储器的主要技术指标半导体存储器的主要技术指标 2. 存取时间存取时间 位 bit,字节 byte字 word地址 管脚数管脚数n 2n地址地址容量：地址数字长 1K = 1024 = 210 64K = 216 1M = 220 36.2 随机存取存储器随机存取存储器RAM 存储器存储器地址地址列地址译码列地址译码行地址译码行地址译码

4、存储矩阵存储矩阵读写控制电路读写控制电路A0。AiAi+1 。An-1I/O6.2.1 RAM的结构和读写原理的结构和读写原理 46.2.2 6.2.2 读写存储器集成电路简介读写存储器集成电路简介 静态读写存储器（SRAM）集成电路6264采用CMOS工艺制成，存储容量为8K8位，典型存取时间为100ns、电源电压5V、工作电流40mA、维持电压为2V，维持电流为2A。8K=213，有13条地址线A0A12；每字有位，有条数据线I/O0I/O7。 56.3 只读存储器只读存储器ROM 6.3.1 ROM分类及组成分类及组成 61. 掩膜掩膜ROM二极管ROM 矩阵 4 41 11 11EN1

5、EN1EN1ENA1A0D3D2D1D0与阵与阵或阵或阵EN字线字线W0 W1 W2 W3 00 01 10 11 D3 D2 D1 D0A0 0 1 0 1A1 1 0 1 1A2 0 1 0 0A3 1 1 1 0D3 D2 D1 D0A0A1A2A30101位线位线7熔丝结构熔丝结构3. EPROM 4. EEPROM 5. 快闪存储器（快闪存储器（Flash Memory 6. 非易失性静态读写存储器非易失性静态读写存储器NVSRAM 叠栅MOS管 叠栅MOS管，隧道效应 锂电池后备电源 2PROM86.4 6.4 存储器的扩展和工程应用存储器的扩展和工程应用 6.4.1 6.4.1

6、存储器的扩展存储器的扩展 1. 1 1 位扩展位扩展 全部地址端并联，全部地址端并联，控制端并联控制端并联.。数据线数据线 = = 字长字长92 字扩展字扩展 输出端并连（字长不变）输出端并连（字长不变）控制端并联控制端并联利用片选只能使一片工作。片选作为扩展地址。利用片选只能使一片工作。片选作为扩展地址。10字扩展例字扩展例试用试用2562568 8扩展成扩展成102410248 8的的RAMRAM存储系统存储系统解：需要四片解：需要四片地址数分析：地址数分析： 256 28 A0A7 1024 210 A0A9 加加2 2位地址，利用位地址，利用2 2位地址选用位地址选用4 4片片RAMR

7、AM之一，之一，2/42/4译码译码11字扩展例图地址分配：地址分配：器件编号 A9 A8 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 RAM（1） 0 0 1 1 1 0 0000000000 0011111111000 0FFRAM（2） 0 1 1 1 0 1 0100000000 0111111111100 1FFRAM（3） 1 0 1 0 1 1 1000000000 1011111111200 1FFRAM（4） 1 1 0 1 1 1 1100000000 1111111111300 3FF0123YYYY0000FF1001FF2002FF3003FF1234

8、123 字位扩展字位扩展 将将10244的的RAM扩展为扩展为20488 RAM。 136.5 6.5 可编程逻辑器件可编程逻辑器件 6.5.1 6.5.1 可编程逻辑器件概述可编程逻辑器件概述 PLD半定制电路：按一定规格预先加工好的半成品芯片，用户可以利用软、硬件开发工具对器件进行设计和编程，使之实现所需要的逻辑功能。PLD器件具有缩短设计周期，设计风险低，产品生产的总费用低，并具有高可靠性和可加密性的优点。 141. 可编程阵列逻辑可编程阵列逻辑 2. .PAL的结构的结构 6.5.2 6.5.2 普通可编程逻辑器件普通可编程逻辑器件 15可编程逻辑器件例子可编程逻辑器件例子Yi=f（I

9、1、 I2、 I3、 I4）12230223.)15.0(IIIIIIIImYi组合逻辑电路组合逻辑电路与（可以编程）或阵列与（可以编程）或阵列 I1 I2 I3 I4Y1Y2Y3Y416PLD实例DADCCBBAYABDACDBCDABCY21BAABYBABAY43ABCD171. 可编程阵列逻辑可编程阵列逻辑 6.4.4 6.4.4 现场可编程门阵列现场可编程门阵列 现场可编程门阵列。 FPGA内部由许多独立的可编程逻辑模块组成，用户可以通过编程将这些模块连接成所需要的数字系统。它具有密度高、编程速度快、设计灵活和可再配置等许多优点 可编程逻辑模块CLB结构形式：查找表结构、多路开关结构、多级与非门结构。电路组成：逻辑函数发生器、触发器、数据选择器、信号变换。 可编程输入输出模块(IOB)完成芯片内部逻辑与外部封装脚的接口，它们可定义为输入、输出或者双向传输信号端。 可编程互连资源(IR) 186.4.5 6.4.5 可编程逻辑器件的开发可编程逻辑器件的开发 设计准备1)选择系统方案，进行抽象逻辑设计；2) 选择合适器件，满足设计要求。 设计输入 HDL 设计处理EDA软件对编程文件产生的整个编译、适配过程