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文档简介
杭电数电第八章存储器与可编程逻辑器件第一页,共25页。一.
RAM的基本结构
由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片选控制等几部分组成。8.2随机存取存储器(RAM)第二页,共25页。
1.存储矩阵图中,1024个字排列成32×32的矩阵。为了存取方便,给它们编上号。32行编号为X0、X1、…、X31,32列编号为Y0、Y1、…、Y31。这样每一个存储单元都有了一个固定的编号,称为地址。
第三页,共25页。2.地址译码器——将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号,从而选中该存储单元。
采用双译码结构。行地址译码器:5输入32输出,输入为A0、A1、…、A4,输出为X0、X1、…、X31;
列地址译码器:5输入32输出,输入为A5、A6、…、A9,输出为Y0、Y1、…、Y31,这样共有10条地址线。例如,输入地址码A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000001,则行选线X1=1、列选线Y0=1,选中第X1行第Y0列的那个存储单元。第四页,共25页。3.RAM的存储单元例.六管NMOS静态存储单元第五页,共25页。
4.片选及输入/输出控制电路当选片信号CS=1时,G5、G4输出为0,三态门G1、G2、G3均处于高阻状态,输入/输出(I/O)端与存储器内部完全隔离,存储器禁止读/写操作,即不工作;当CS=0时,芯片被选通:当=1时,G5输出高电平,G3被打开,于是被选中的单元所存储的数据出现在I/O端,存储器执行读操作;当=0时,G4输出高电平,G1、G2被打开,此时加在I/O端的数据以互补的形式出现在内部数据线上,存储器执行写操作。第六页,共25页。
二.RAM的工作时序(以写入过程为例)读出操作过程如下:(1)欲写入单元的地址加到存储器的地址输入端;(2)加入有效的选片信号CS;(3)将待写入的数据加到数据输入端。(3)在线上加低电平,进入写工作状态;(4)让选片信号CS无效,I/O端呈高阻态。第七页,共25页。三.RAM的容量扩展1.位扩展用8片1024(1K)×1位RAM构成的1024×8位RAM系统。第八页,共25页。2.字扩展用8片1K×8位RAM构成的8K×8位RAM。第九页,共25页。RAM的芯片简介(6116)6116为2K×8位静态CMOSRAM芯片引脚排列图:A0~A10是地址码输入端,D0~D7是数据输出端,是选片端,是输出使能端,是写入控制端。第十页,共25页。(2)一次性可编程ROM(PROM)。出厂时,存储内容全为1(或全为0),用户可根据自己的需要编程,但只能编程一次。8.3只读存储器(ROM)
一.ROM的分类按照数据写入方式特点不同,ROM可分为以下几种:(1)固定ROM。厂家把数据写入存储器中,用户无法进行任何修改。(3)光可擦除可编程ROM(EPROM)。采用浮栅技术生产的可编程存储器。其内容可通过紫外线照射而被擦除,可多次编程。(5)快闪存储器(FlashMemory)。也是采用浮栅型MOS管,存储器中数据的擦除和写入是分开进行的,数据写入方式与EPROM相同,一般一只芯片可以擦除/写入100次以上。(4)电可擦除可编程ROM(E2PROM)。也是采用浮栅技术生产的可编程ROM,但是构成其存储单元的是隧道MOS管,是用电擦除,并且擦除的速度要快的多(一般为毫秒数量级)。E2PROM的电擦除过程就是改写过程,它具有ROM的非易失性,又具备类似RAM的功能,可以随时改写(可重复擦写1万次以上)。第十一页,共25页。二.ROM的结构及工作原理1. ROM的内部结构由地址译码器和存储矩阵组成。第十二页,共25页。2.ROM的基本工作原理:由地址译码器和或门存储矩阵组成。例:存储容量为4×4的ROM第十三页,共25页。二极管固定ROM举例(1)电路组成:由二极管与门和或门构成。与门阵列组成译码器,或门阵列构成存储阵列。第十四页,共25页。(2)输出信号表达式与门阵列输出表达式:(3)ROM存储内容的真值表或门阵列输出表达式:第十五页,共25页。1.作函数运算表电路【例7.2—1】试用ROM构成能实现函数y=x2的运算表电路,x的取值范围为0~15的正整数。三.ROM的应用【解】(1)分析要求、设定变量自变量x的取值范围为0~15的正整数,对应的4位二进制正整数,用B=B3B2B1B0表示。根据y=x2的运算关系,可求出y的最大值是152=225,可以用8位二进制数Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。(2)列真值表—函数运算表第十六页,共25页。第十七页,共25页。Y7=m12+m13+m14+m15(3)写标准与或表达式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+m10+m14(4)画ROM存储矩阵结点连接图为做图方便,我们将ROM矩阵中的二极管用节点表示。Y0=m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15第十八页,共25页。第十九页,共25页。【解】(1)写出各函数的标准与或表达式:按A、B、C、D顺序排列变量,将Y1、Y2、Y4扩展成为四变量逻辑函数。2.实现任意组合逻辑函数【例7.2—2】试用ROM实现下列函数:第二十页,共25页。(2)选用16×4位ROM,画存储矩阵连线图:第二十一页,共25页。四.EPROM举例——2764第二十二页,共25页。五.
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