电工学第11章课件

1、11 存储器和可编程逻辑器件11.1 只读存储器11.2 随即存储器11.3 可编程逻辑器件一、基本内容：1. ROM的结构、工作原理及应用；2. RAM的结构、工作原理及扩展；3.PLA 的结构及应用；4.PAL的结构及应用；5.GAL的结构特点及应用。11 存储器和可编程逻辑器件1. 通过学习，了解ROM的结构及工作原理，掌握ROM 的应用方法；2. 理解RAM的结构及工作原理，掌握RAM的应用方法及其扩展方法；了解PLA 、PAL和GAL的结构特点及应 用方法。 二、教学要求：11 存储器和可编程逻辑器件11.1 只读存储器（ROM）返回主目录只读存储器，简称ROM（Read Only

2、Memory）,是存储固定信息的存储器件。即预先把信息或数据写入到存储器中，在正常工作时ROM所存储的数据是固定不变的，只能读出，不能随时迅速写入，故称只读存储器。ROM是存储器中结构最简单的一种，其主要特点是在工作时，如所使用的电源突然断电，而所存储的数据不会丢失。 11.1.1 ROM的基本结构返回主目录它主要由地址译码器、ROM存储单元和输出缓冲器三部分组成。 11.1 只读存储器（ROM）11.1.2 ROM的工作原理返回主目录11.1 只读存储器（ROM）返回主目录在读取数据时，只要输入指定的地址码，并令 ，则指定地址内各存储单元所存放的数据就输出到。 简化电路形式（也称为点阵图）

3、11.1 只读存储器（ROM）返回主目录【例11-1】 使用ROM构成全加器。解：全加器有三个输入量A、B、C，两个输出量S、 ，其中A、B为两个输入的待加数，C为输入的低位进位；S为本位和数， 为本位向高位的进位数。全加器的逻辑状态如表11-2所示。11.1.3 ROM应用举例11.1 只读存储器（ROM）返回主目录ABC对应十进制数最小项被选中字线最小项编号位线S000000001110010210011301100410101501110601111711表11-2 全加器的逻辑状态表 11.1 只读存储器（ROM）返回主目录根据表11-2，可写出全加器输出量S和CO的逻辑表达式为：由R

4、OM构成的全加器如图所示 11.1 只读存储器（ROM）返回主目录11.1.4 各类ROM介绍1. 掩膜ROM 2. 可编程ROM(PROM)3. 可擦除的可编程ROM(EPROM)4. 快闪存储器(Flash Memory)11.1 只读存储器（ROM）返回主目录11.2 随机存储器（RAM）随机存储器也称为随机读/写存储器，简称RAM（Random Access Memory）。RAM在正常工作状态下，可以随时将数据写入任何一个指定的存储单元，也可以随时从一个指定地址读出数据。读写方便，使用灵活。但所存数据存在易失性。一旦停电，则RAM所存储的数据将随之丢失。根据所采用的存储单元工作原理的

5、不同，可将RAM分为静态存储器（Static Random Access Memory，简称SRAM）和动态存储器（Dynamic Random Access Memory，简称DRAM）。DRAM结构简单、集成度高，但存取速度没有SRAM快。一般情况下，大容量存储器使用DRAM，小容量存储器使用SRAM。 返回主目录11.2.1 RAM的基本结构它由存储矩阵、地址译码器和读/写控制电路三部分组成。 11.2 随机存储器（RAM）返回主目录11.2.2 RAM的工作原理1. 存储矩阵2. 地址译码器 3. 读/写控制电路11.2 随机存储器（RAM）返回主目录11.2.1 RAM的扩展1 位扩

6、展方式扩展位数只需把若干位数相同的RAM芯片地址线并接在一起，让它们地址码共用、 共用、片选线 共用，每个RAM的I/O并行输出，即实现了位扩展。 当使用单片RAM的位数不够时，就要进行位扩展。11.2 随机存储器（RAM）返回主目录2 字扩展方式 当所用单片RAM的字数不够时，就需要字扩展。字数增加，地址需要做相应的增加。 2片的I/O线、线并联在一起使用，各芯片的10位地址线并联在一起。因为字数扩展2倍，所以要增加一位地址线来控制片选。 11.2 随机存储器（RAM）返回主目录3 字、位扩展 当RAM得位数和字数都需要扩展时，一般是先进行位扩展，然后再进行字扩展。 11.2 随机存储器（R

7、AM）返回主目录11.3 可编程逻辑器件（PLD）可编程逻辑器件简称PLD（Programmable Logic Device）。它是一种半定制性质的专用集成电路，用户在使用之前可对其进行编程，自己配置各种逻辑功能。这种器件既具有集成电路硬件工作速度快、可靠性高的优点，又具有软件编程灵活、方便的特点，因此十分适用于小批量生产的系统或产品的开发与研制。 通常根据PLD的各个部分是否可以编程或组态，将PLD分为PROM、PLA（可编程逻辑阵列）、PAL（可编程阵列逻辑）、GAL（通用阵列逻辑）等四大类，如表11-3所示。 返回主目录分类与阵列或阵列输出电路PROM固定可编程固定PLA可编程可编程固

8、定PAL可编程固定固定GAL可编程固定可组态表11-3 PLD分类11.3 可编程逻辑器件（PLD）返回主目录PLD通常采用简化表达式的方式来进行各种表示，如图11-12所示是与门和或门的简化画法；如图11-13所示是输入缓冲电路的两种表示方式；在门阵列中交叉点的连接画法如图11-14所示。图中“ ”表示固定连接，“ ”表示可编程连接。 11.3 可编程逻辑器件（PLD）返回主目录11.3.1 PLAPLA的结构与ROM类似，但它的与阵列是可编程的，且不是全译码，而是部分译码，只产生函数所需的乘积项；或阵列也是可编程的，它选择所需要的乘积项来完成或功能。 11.3 可编程逻辑器件（PLD）返回

9、主目录【例11-2】 用PLA实现下列函数解：实现电路如图11-16所示。图中的与阵列最多可产生8个可编程的乘积项，或逻辑阵列最多能产生4个组合逻辑函数。如果编程后的电路如图11-16所示连接，则当 时，可以得到逻辑函数 。11.3 可编程逻辑器件（PLD）返回主目录11.3.2 PAL每个输出是若干个乘积项之和。这种结构形式为实现大部分逻辑函数提供了最有效地方法。输出电路还可以具有I/O双向传送功能，包含寄存器和向与阵列的反馈。用户通过编程可以实现各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。 PAL是与阵列可编程，或阵列固定，结构如图。11.3 可编程逻辑器件（PLD）返回主目录如图所示的是经过编程后的

10、一个PAL器件的结构它所产生的逻辑函数为11.3 可编程逻辑器件（PLD）返回主目录11.3.2 GALGAL与PAL有着类似的可编程与阵列和固定的或阵列，它们的不同在于：PAL是PROM熔丝工艺，为一次编程器件，而GAL是E2PROM工艺，可重复编程；PAL的输出是固定的，GAL是一个可编程的逻辑宏单元（OLMC）作为输出电路。在这个OLMC中，包括或阵列和输出寄存器，还有一些编程控制电路。由于可编程，使它能够方便地组成多种不同的输出组态，因此比PAL更灵活，功能更强，应用更方便。1. GAL的结构特点11.3 可编程逻辑器件（PLD）返回主目录11.3 可编程逻辑器件（PLD）返回主目录2. 输出逻辑宏单元和与阵列的输出相连。或门的输出端接了一个异或门，用来设置输出信号的极性，D触发器是数据寄存器。还有4个多路选择器：积项选择多路选择器、输出选择多路选择器、输出允许控制多路选择器、反馈多路选择器。 图中的或门表示固定或阵列的一组，它的8个输入端