第十章 存储器与可编程逻辑器件

1、存储器是计算机和数字电路系统的重要组成部分存储器是计算机和数字电路系统的重要组成部分用于存放固定不变的信息，工作时只能读用于存放固定不变的信息，工作时只能读出，不能写入。出，不能写入。RAM即可以读出，又可以写入，即可以读出，又可以写入，但断电时，原写入的信息会丢失但断电时，原写入的信息会丢失 。可编程逻辑器件可根据需要设定它的逻辑功能可编程逻辑器件可根据需要设定它的逻辑功能 1 11 1A0A1字线字线位线位线读出电路读出电路地址译码器地址译码器存储矩阵存储矩阵存储输出存储输出地址输入地址输入W0W1W2W3D0D1D2D3A1A0+UA0A1010AAW 011AAW 012AAW 013

2、AAW 01AA01AA01AA01AA010AAW 011AAW 012AAW 013AAW 1 11 1A0A1字线字线位线位线读出电路读出电路地址译码器地址译码器存储矩阵存储矩阵地址输入地址输入W0W1W2W3D0D1D2D3A1A0+UA0A1“0”“0”0 0 0 1 0 1 0 1 A B C&FF=AC(a)ACB1F(b)F=A+C1(c)F1=AF2=AAF1F2100WWD311WWD320WWWD2313WWD W3=A1A0m3m2W2=A1A0m1W1=A1A0m0W0=A1A0A0A1地地址址译译码码器器D3D2D1D0D3D2D1D0W2W1W0+UDDW

3、3“1”“0”“0”“0” 1 1 0 1D3D2D1D0W2W1W0+UDDW31 1D31 1D21 1D11 1D0W0W1W2W3负载管负载管+UDD“1”“0”“0”“0” 0 0 1 0 1 1 0 1目前已研制成功目前已研制成功电擦除的电擦除的ROM，称为，称为EAROM。在读、写、擦除时，均可采用在读、写、擦除时，均可采用5V电源，使用电源，使用方便。其信息保持时间可达方便。其信息保持时间可达10年以上，擦写次年以上，擦写次数超过一万次，已接近数超过一万次，已接近EPROM的水平。的水平。 EPROM写入信息后，当需要改变时，可用强写入信息后，当需要改变时，可用强紫外线或紫外线

4、或X射线，对射线，对EPROM芯片上方的石英玻璃芯片上方的石英玻璃窗口照射窗口照射1030min，使，使EPROM恢复为初始状态，恢复为初始状态，存储单元全为存储单元全为1，又可重新写入。，又可重新写入。容量为容量为2K字字8位的可改写只位的可改写只读存储器，读存储器，A0A10是是地址线，地址线，D0D7是数据是数据输出端。输出端。CS工作方式工作方式由控制信号由控制信号 、 PD/PGM及编程电源及编程电源UPP决定决定 读出方式、写入方式、校核方式、待机方式、禁读出方式、写入方式、校核方式、待机方式、禁止写入方式、输出呈高阻状态禁止数据读出方式止写入方式、输出呈高阻状态禁止数据读出方式。

5、 631mmmmCBABACBACBAF17C6172mmmmCBACBACBACBAF5例例1 试用试用ROM实现以下组合逻辑函数。实现以下组合逻辑函数。 ROM的地址译码器输出包含全部输入变量的最小项；的地址译码器输出包含全部输入变量的最小项； ROM输出又是这些最小项的和。因此，任何形式的组输出又是这些最小项的和。因此，任何形式的组合逻辑函数均可通过向合逻辑函数均可通过向ROM写入相应数据来实现写入相应数据来实现 。解解 逻辑函数含有三个变量，则用有逻辑函数含有三个变量，则用有3位地址码、两位地址码、两位数据输出的位数据输出的8字字2位的位的ROM。将。将A、B、C三个三个变量分别接至地

6、址输入端变量分别接至地址输入端A2、A1、A0，按照逻辑，按照逻辑函数要求存入相应数据，即可在数据输出端函数要求存入相应数据，即可在数据输出端D0、D1得到得到F1 、F2 ，其，其ROM阵列如图所示阵列如图所示 。(b)WOW1W2W3W4W5W6(a)000000001001010010011011100100101101110110D4D3D2D1D0行行译译码码器器A2A1A0读出电路读出电路 由图可看出该字符显示器由由图可看出该字符显示器由7行行5 列构成存储矩阵，将字母列构成存储矩阵，将字母R的形状的形状分割成若干部分并在相应的单元存分割成若干部分并在相应的单元存入信息入信息“1”

7、。当地址输入由。当地址输入由 000110周期地循环变化时周期地循环变化时, 即可逐即可逐行扫描各字线行扫描各字线, 把字线把字线W0 W7所存所存储的字母储的字母“R”的字形信息从位线的字形信息从位线D0 D4读出。使显示设备一行行的读出。使显示设备一行行的显示出图显示出图 (b)的字形。的字形。地址输入地址输入An-1A0A1地地址址译译码码器器存储矩阵存储矩阵数据线数据线读写读写/控制电路控制电路读读/写控制写控制(R/W)片选片选(CS)输入输入/输出输出 I/O.9GNDCS8A27A16A05A34A43A52A61I/O0A9A8A7UCC121011141315161718I/

8、O1I/O2I/O3R/WRAM2114容量：容量：1024字字 4位位地址线：地址线：A9A0(210=1024)数据线：数据线：I/O3 I/O0动态动态RAM的存储矩阵通常是利用的存储矩阵通常是利用MOS管管栅极栅极电容电容对电荷的暂存作用来对电荷的暂存作用来存储信息存储信息。 动态动态RAM单管电路单管电路 写入信息时写入信息时,使字选线为使字选线为1,门门控管控管V导通导通,待写入的信息由待写入的信息由位线位线(数据线数据线D)存入电容存入电容 CS读出时读出时也要使字选线为也要使字选线为1，V管导通，管导通，存储在存储在CS上的信息通过上的信息通过V管送到位线上。管送到位线上。 位

9、线作为输出时，可等效为一个输出电容位线作为输出时，可等效为一个输出电容CD，读到位线上的信息读到位线上的信息(电荷电荷) 对对CD充电，这使得充电，这使得CS 的电压由约的电压由约0.2V降到降到0.1V。读出后必须重新。读出后必须重新(刷新刷新)使使CS 上的信号电平得到恢复。上的信号电平得到恢复。 将几片的地址端、将几片的地址端、R/W端、端、CS端并接在一起端并接在一起A9 A0 R/W CSRAM2114(1)I/O3I/O7I/O6I/O2I/O5I/O1I/O4I/O0A9 A0 R/W CSI/O3I/O2RAM2114(2)I/O1I/O0I/O0I/O3I/O2I/O1高四位

10、高四位低四位低四位A9A0R/WCS地址码地址码.RAM 21114(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)I/OA11A10A11A102/4线线译译码码器器R/WA0A9I/O3I/O2I/O1I/O0A11A10A11A10A11A10A9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CS.RAM 21114(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)I/OA11A10A11A102/4线线译译码码器器R/WA0A9I/O3I/O2I/O1I/O0A11A10A11A10A11A10A9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9

11、A0R/W CS000输入输入电路电路 与与 阵列阵列 或或 阵列阵列输出输出电路电路.1)可编程只读存储器可编程只读存储器(PROM)：固定的固定的“与与”阵列和可编程的阵列和可编程的“或或”阵列阵列。2)可编程逻辑阵列可编程逻辑阵列PLA：“与与”阵列和阵列和“或或”阵列均可编程阵列均可编程。3)可编程阵列逻辑可编程阵列逻辑(PAL)：可编程的可编程的“与与”阵列和固定的阵列和固定的“或或”阵列阵列(一次编程一次编程) 。4)通用阵列逻辑通用阵列逻辑(GAL)：可编程的可编程的“与与”阵阵列和固定的列和固定的“或或”阵列阵列(多次编程多次编程) 可编程逻辑器件的结构主要的有以下可编程逻辑器

12、件的结构主要的有以下4种种：1A21A11A0&1D2D11D01可编程可编程“或或”阵列阵列可编程可编程“与与”阵列阵列CAF 0CBAF 1DCBDCBADCBAF276320)()()(mmmmDCBACDBADBCABCDADDCBADDBCABBCAF13121)(mmDCBADCBADDCABF1410762)(mmmmDBCADABCBCDADCBAAADBCBCDADCBAF固定固定“与与”阵列阵列DCBAA11B1C1DF0F1F2m2m3m6m7m10m12m13m14可编程可编程“或或”阵列阵列1312mm CAF 0CBAF 1DCBDCBADCBAF2CAF 0CBAF 1BCADACDBCADABCBCDADCBAAADBCBCDADCBAF)(21A1B1C1DF0F1F2可编程可编程“与与”阵列阵列与与PROM阵阵列的编程相列的编程相比比PLA的编的编程简捷得多程简捷得多可编程可编程“与与”阵列阵列PAL)PAL是一种是一种“与与”阵列可编程，而阵列可编程，而“或或”阵阵列是固定的器件列是固定的器件，即每个输出是若干个乘积，即每个输出是若干个乘积项之和，其中乘积项包含的变量可以编程选项之和，其中乘积项包