数字电子技术基础ppt课件

1、6.1 6.1 只读存储器只读存储器ROMROM6.2 6.2 随机存储器随机存储器RAMRAM1存储器的容量：存储器的容量存储器的容量：存储器的容量=2nm(bit) n：地址线总数，：地址线总数， 2n 称为字线数。称为字线数。 m: 每一地址单元存储每一地址单元存储m位二值数，又称为位线数。位二值数，又称为位线数。8位为一字节位为一字节(Byte)， 210=1024=1K, 220=1024K=1M, 230=1024M=1G例：例：11根地址线，根地址线，8根数据线根数据线8位输出，容量为位输出，容量为2118=16Kb=2KB(2)存取时间存取时间接纳到寻址信号到读接纳到寻址信号到

2、读/写数据为止。写数据为止。 以一个以一个224的存储器为例进展阐明。它有二根地址线的存储器为例进展阐明。它有二根地址线A1、A0，四根数据线，四根数据线D3 D0。二根地址线有四种地址组合，假设。二根地址线有四种地址组合，假设对应输出数据如表。对应输出数据如表。 存储器MD3D2D1D0A1A06.1 6.1 只读存储器只读存储器ROMROM6.2 6.2 随机存储器随机存储器RAMRAMROM (read-only memory)ROM (read-only memory)由地址译码器和存储由地址译码器和存储体两部分构成。地址译码器产生了输入变量的全部最体两部分构成。地址译码器产生了输入变

3、量的全部最小项，即实现了对输入变量的与运算；存储体实现了小项，即实现了对输入变量的与运算；存储体实现了有关最小项的或运算。因此，有关最小项的或运算。因此，ROMROM实践上是由与门阵列实践上是由与门阵列和或门阵列构成的组合电路，利用和或门阵列构成的组合电路，利用ROMROM可以实现任何组可以实现任何组合逻辑函数。合逻辑函数。2 2一次性可编程一次性可编程ROMROMPROMPROM。出厂时，存储内容全为。出厂时，存储内容全为1 1或全为或全为0 0，用户可根据本人的需求编程，但只能编程，用户可根据本人的需求编程，但只能编程一次。一次。 PROM PROM具有熔丝构造，它的编程方法称为熔丝编程。

4、用具有熔丝构造，它的编程方法称为熔丝编程。用户对户对PROMPROM编程是逐字逐位进展的。首先经过字线和位线编程是逐字逐位进展的。首先经过字线和位线选择需求编程的存储单元，然后经过规定宽度和幅度的脉选择需求编程的存储单元，然后经过规定宽度和幅度的脉冲电流，将该存储管的熔丝熔断，这样就将该单元的内容冲电流，将该存储管的熔丝熔断，这样就将该单元的内容改写了。改写了。5 5快闪存储器快闪存储器Flash MemoryFlash Memory。也是采用浮栅型。也是采用浮栅型MOSMOS管，管，存储器中数据的擦除和写入是分开进展的，数据写入方式存储器中数据的擦除和写入是分开进展的，数据写入方式与与EPR

5、OMEPROM一样，普通一只芯片可以擦除一样，普通一只芯片可以擦除/ /写入写入100100万次以上。万次以上。既有既有EEPROMEEPROM的特点，又有的特点，又有RAMRAM的特点，因此是一种全新的的特点，因此是一种全新的存储构造。存储构造。4 4电可擦除可编程电可擦除可编程ROMROME2PROME2PROM。也是采用浮栅技术消。也是采用浮栅技术消费的可编程费的可编程ROMROM，但是构成其存储单元的是隧道，但是构成其存储单元的是隧道MOSMOS管，管，是用电擦除，并且擦除的速度要快的多普通为毫秒数量是用电擦除，并且擦除的速度要快的多普通为毫秒数量级。级。E2PROME2PROM的电擦

6、除过程就是改写过程，它具有的电擦除过程就是改写过程，它具有ROMROM的的非易失性，又具备类似非易失性，又具备类似RAMRAM的功能，可以随时改写可反的功能，可以随时改写可反复擦写复擦写1 1万次以上。万次以上。3 3光可擦除可编程光可擦除可编程ROMROMEPROMEPROM。采用浮栅技术消费的。采用浮栅技术消费的可编程存储器。其内容可经过紫外线照射而被擦除，可多可编程存储器。其内容可经过紫外线照射而被擦除，可多次编程。次编程。ROMROM的构造的构造W0W1Wi12 nWD0 D1 Db-1 位线输出数据0 单元1 单元i 单元2n-1 单元存储体地址输入字线地址译码器A0A1An-1存储

7、容量字线数存储容量字线数位线数位线数2n2nb b位位存储单元地址存储单元地址ROMROM的任务原理的任务原理 1 1 D3 D2 D1 D0 A1 A0 W0 W1 W2 W3 1 1 1 1 & & & & 4 44 4位位R RO OM M0A1A0m0W 0A1A1m1W 0A1A2m2W 0A1A3m3W 地址译码器地址译码器存储体存储体302022123123103030013013D =W +W = m +m D =W +W +W =m +m +mD =W +W =m +m D =W +W +W =m +m +m 1 1 D3 D2 D1 D0 A1 A0 W0 W1 W2 W3

8、 1 1 1 1 & & & & D3=1D2=0D1=1D0=1A1=0A0=0W0=1W1=0W2=0W3=0 1 1 D3 D2 D1 D0 A1 A0 W0 W1 W2 W3 1 1 1 1 & & & & A1=0A0=1D3=0D2=1D1=0D0=1W0=0W1=1W2=0W3=0 1 1 D3 D2 D1 D0 A1 A0 W0 W1 W2 W3 1 1 1 1 & & & & A1=1A0=0D3=1D2=1D1=0D0=0W0=0W1=0W2=1W3=0 1 1 D3 D2 D1 D0 A1 A0 W0 W1 W2 W3 1 1 1 1 & & & & A1=1A0=1D3

9、=0D2=1D1=1D0=1W0=0W1=0W2=0W3=11.1.作函数运算表电路作函数运算表电路 试用试用ROMROM构成能实现函数构成能实现函数y=x2y=x2的运算表电路，的运算表电路，x x的取值范围的取值范围为为0 01515的正整数。的正整数。 1分析要求、设定变量分析要求、设定变量 自变量自变量x的取值范围为的取值范围为015的正整数，对应的的正整数，对应的4位二进制位二进制正整数，用正整数，用B=B3B2B1B0表示。根据表示。根据y=x2的运算关系，可的运算关系，可求出求出y的最大值是的最大值是152225，可以用，可以用8位二进制数位二进制数Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y

10、1Y0表示。表示。0 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 00 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 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 1Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 输输 出出0149162536496481100121

11、144169196225对应对应十进制数十进制数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 1B3 B2 B1 B0 输输 入入2 2列真值表列真值表Y7=m12+m13+m14+m153 3写规范与或表达式写规范与或表达式Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15Y3=m3+m5+m11+m13Y1= 0Y2=m2+m6

12、+m10+m14(4)(4)画画ROMROM存储矩阵结点衔接图存储矩阵结点衔接图Y0= m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15B13B12B11B10m0W0)()(11mWW23WW4W56WW78W9WW10W11W12W1314WW15或或门门阵阵列列阵阵矩矩取取存存（）址址 门门（码码）地地阵阵器器列列与与译译Y76YY5Y4Y3Y2Y10YY3=m3+m5+m11+m13Y7=m12+m13+m14+m15Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15Y0= m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15 数学运算是数控安装和数字系统中需求经常进展的操数学运算是

13、数控安装和数字系统中需求经常进展的操作，假设事先把要用到的根本函数变量在一定范围内的取值作，假设事先把要用到的根本函数变量在一定范围内的取值和相应的函数取值列成表格，写入只读存储器中，那么在需和相应的函数取值列成表格，写入只读存储器中，那么在需求时只需给出规定求时只需给出规定“地址就可以快速地得到相应的函数值。地址就可以快速地得到相应的函数值。这种这种ROMROM，实践上曾经成为函数运算表电路。，实践上曾经成为函数运算表电路。 存储器很经常用于当作存储数据的表格，由于输入地址，存储器很经常用于当作存储数据的表格，由于输入地址，就可输出存储在该地址单元的数据输出。就可输出存储在该地址单元的数据输

14、出。 1 1写出各函数的规范与或表达式：写出各函数的规范与或表达式： 按按A A、B B、C C、D D顺序陈列变量，将顺序陈列变量，将Y1Y1、Y2Y2、Y4Y4扩展扩展成为四变量逻辑函数。成为四变量逻辑函数。试用试用ROMROM实现以下函数：实现以下函数：ABCCBACBACBAY 1CABCY 2ABCDDCABDCBADBCACDBADCBAY 3BCDACDABDABCY 4），（），（），（），（15141311715129630151411107615149854324321mmmmYYYY与与）取取列列WWWm)1存存门门107(码码门门91WWW1)0m41（(01123WY

15、YY14WYW11址址或或WW13W643W1512WW阵阵521译译器器）阵阵地地矩矩列列（阵阵W8C CD DA AB B），（），（），（），（15141311715129630151411107615149854324321mmmmYYYYBBBB0123GGGG0123 二进制码二进制码 格雷码格雷码 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1

16、 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 (2) (2) 由真值表写出最小表达式由真值表写出最小表达式 (3)(3)画出画出4 4位二进制位二进制-GRY-GRY转换器的转换器的ROMROM阵列构造图阵列构造图, ,如下如下: : (4) (4) 选用适当的只读存储器选用适当的只读存储器( (如如 PROM,EPROM PROM,EPROM等等) )和公用和公用设备设备, ,将上表所示的数据写入即可将上表所示的数

17、据写入即可. .3 3字符显示字符显示 字符发生器常用于显示终端、打印机及其他一些数字安装。将各种字母、数字等字字符发生器常用于显示终端、打印机及其他一些数字安装。将各种字母、数字等字符事先存储在符事先存储在ROMROM的存储矩阵中，再以适当方式给出地址码，某个字符就能读出，并驱的存储矩阵中，再以适当方式给出地址码，某个字符就能读出，并驱动显示器进展显示动显示器进展显示 以下图用以下图用ROM构成字母构成字母“T的原理。的原理。 VVppccCEPGMAADD12007地2764AAAAAAAAAAA012345678910AA1112OOOOO0O12O345O672232124253456

18、7898kB8276410VPP127PGM(PGM)VCCVIH20CSOECSOE221112131415161718地址输入数据据输出AA120DD7CE0PGMVppccV引脚功能地址输入芯片使能编程脉冲电压输入数 据6.1 6.1 只读存储器只读存储器ROMROM6.2 6.2 随机存储器随机存储器RAMRAM随机存取存储器随机存取存储器RAM, random-access memory RAM, random-access memory 可以在恣意时辰、对恣意选中的存储单元进展信息的可以在恣意时辰、对恣意选中的存储单元进展信息的存入写入或取出读出操作。与只读存储器存入写入或取出读出

19、操作。与只读存储器ROMROM相比，相比，RAMRAM最大的优点是存取方便，运用灵敏，既最大的优点是存取方便，运用灵敏，既能不破坏地读出所存信息，又能随时写入新的内容。能不破坏地读出所存信息，又能随时写入新的内容。其缺陷是一旦停电，所存内容便全部丧失。其缺陷是一旦停电，所存内容便全部丧失。RAMRAM由存储矩阵、地址译码器、读写控制电路、由存储矩阵、地址译码器、读写控制电路、输入输出电路和片选控制电路等组成。实践上输入输出电路和片选控制电路等组成。实践上RAMRAM是由许许多多的根本存放器组合起来构成的大规模集是由许许多多的根本存放器组合起来构成的大规模集成电路。成电路。 RAM RAM中的每

20、个存放器称为一个字，存放器中的每一中的每个存放器称为一个字，存放器中的每一位称为一个存储单元。存放器的个数字数与存放位称为一个存储单元。存放器的个数字数与存放器中存储单元个数位数的乘积，叫做器中存储单元个数位数的乘积，叫做RAMRAM的容量。的容量。按照按照RAMRAM中存放器位数的不同，中存放器位数的不同，RAMRAM有多字有多字1 1位和多字多位和多字多位两种构造方式。在多字位两种构造方式。在多字1 1位构造中，每个存放器都只位构造中，每个存放器都只需需1 1位，例如一个容量为位，例如一个容量为102410241 1位的位的RAMRAM，就是一个有，就是一个有10241024个个1 1位存

21、放器的位存放器的RAMRAM。多字多位构造中，每个存放。多字多位构造中，每个存放器都有多位，例如一个容量为器都有多位，例如一个容量为2562564 4位的位的RAMRAM，就是一，就是一个有个有256256个个4 4位存放器的位存放器的RAMRAM。 RAM RAM可分为单极型和双极型：双极型任务速率高，但是集成可分为单极型和双极型：双极型任务速率高，但是集成度不如单极型的高，目前，由于工艺程度的不断提高，单极型度不如单极型的高，目前，由于工艺程度的不断提高，单极型RAMRAM的速率曾经可以和双极型的速率曾经可以和双极型RAMRAM相比，而且单极型相比，而且单极型RAMRAM具有功耗具有功耗低

22、的优点。这里只以单极型低的优点。这里只以单极型RAMRAM为例进展分析为例进展分析 单极型单极型RAMRAM又可分为静态又可分为静态RAM(SRAM)RAM(SRAM)与动态与动态RAM(DRAM)RAM(DRAM)：静态：静态RAMRAM是用是用MOSMOS管触发器来存储代码，所用管触发器来存储代码，所用MOSMOS管较多、集成度低、管较多、集成度低、功耗也较大。功耗也较大。SRAMSRAM速度非常快，但是它也非常昂贵，所以只在速度非常快，但是它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方运用。如要求很苛刻的地方运用。如CPUCPU的一级缓存，二级缓存。静态的一级缓存，二级缓存。静态RAMRAM运用

23、方便，不需求刷新。运用方便，不需求刷新。动态动态RAMRAM是用栅极分布电容保管信息，它的存储单元所需求的是用栅极分布电容保管信息，它的存储单元所需求的MOSMOS管较少，因此集成度高、功耗也小。管较少，因此集成度高、功耗也小。DRAMDRAM保管数据的时间保管数据的时间很短，速度也比很短，速度也比SRAMSRAM慢，不过它还是比任何的慢，不过它还是比任何的ROMROM都要快，但都要快，但从价钱上来说从价钱上来说DRAMDRAM相比相比SRAMSRAM要廉价很多，计算机内存就是要廉价很多，计算机内存就是DRAMDRAM的。的。 存存储储矩矩阵阵 地地址址译译码码器器 读读/写写控控制制电电路路

24、 地地址址码码输输入入 片片选选 读读/写写控控制制 输输入入/输输出出 用以决议访问用以决议访问哪个字单元哪个字单元由大量存放器由大量存放器构成的矩阵构成的矩阵读出及写入读出及写入数据的通道数据的通道用以决议芯用以决议芯片能否任务片能否任务用以决议对用以决议对被选中的单元被选中的单元是读还是写是读还是写 1. 1. 存储矩阵存储矩阵图中，图中，10241024个字陈个字陈列成列成32323232的矩的矩阵。阵。为了存取方便，给为了存取方便，给它们编上号。它们编上号。3 23 2 行 编 号 为行 编 号 为 X 0X 0 、X1X1、X31X31，3 23 2 列 编 号 为列 编 号 为

25、Y 0Y 0 、Y1Y1、Y31Y31。这样每一个存储单这样每一个存储单元都有了一个固元都有了一个固定的编号，称为定的编号，称为地址。地址。 000001111313113131310131列 译 码 器行译码器. .位线位线位线位线位线位线.X XX XX XY YY YY Y01310131AAAAA地 址 输 入地址输入56789DD数据线.2AA3A01A4A容量为容量为2562564 RAM4 RAM的存储矩阵的存储矩阵X0X1X2X318 根列选择线 Y0 Y1 Y732根行选择线存储单元存储单元10241024个存储单元排成个存储单元排成3232行行3232列的矩阵列的矩阵每根行

26、选择线选择一行每根行选择线选择一行每根列选择线选择一个字列每根列选择线选择一个字列Y1Y11 1，X2X21 1，位于，位于X2X2和和Y1Y1交叉处的字交叉处的字单元可以进展读出或写入操作，而其他单元可以进展读出或写入操作，而其他任何字单元都不会被选中。任何字单元都不会被选中。2. 地址的选择经过地址译码器来实现。地址译码器由行译码地址的选择经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，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。由它们共同确定欲选择的地址单元。 A4 A3 A2 A1 A0 X0 X1

27、 X2 X31 A7 A6 A5 Y0 Y1 Y7 行译码器 列 译 码 器 0 0 1000102562564 RAM4 RAM存储矩阵中，存储矩阵中，256256个字需求个字需求8 8位地址码位地址码A7A7A0A0。其中。其中高高3 3位位A7A7A5A5用于列译码输入，低用于列译码输入，低5 5位位A4A4A0A0用于行译码输入。用于行译码输入。A7A7A0=00100010A0=00100010时，时，Y1=1Y1=1、X2=1X2=1，选中，选中X2X2和和Y1Y1交叉的字单元。交叉的字单元。RAM芯片简介芯片简介(6116)1234567891011121314151617181

28、920212223246116765432112AAAAAAADD00ADVAAWEOECSDDDDDADD891076543GND61166116为为2K2K8 8位的静态位的静态CMOSRAMCMOSRAM100CS片选片选0OE输出使能输出使能10WE读读/写控制写控制稳定稳定稳定稳定A0 A10地址码输入地址码输入高高 阻阻 态态输输 出出输输 入入D0 D7输输 出出任务方式任务方式低功耗维持低功耗维持读读写写61166116的功能表的功能表A0A0A10A10是地址码输入端，是地址码输入端，D0D0D7D7是数据输出端，是数据输出端， CSCS是选片端，是选片端，OEOE是输出使能端，是输出