存储器与可编程逻辑器件

存储器与可编程逻辑器件一、基本要求了解ROM、RAM半导体存储器以及ROM与阵列，或阵列的结构；了解常用PLD器件的逻辑功能和应用特点，了解它们的组成特点，分析方法和逻辑设计方法；了解GAL等常用可编程逻辑器件的结构及编程方法。二、阅读指导半导体存储器按存储功能分，可分为只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)和随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)两类；按构成元件分，有双极型存储器和MOS型存储器等等，如图14.1所示。双极型存储器速度快，但功耗大；MOS型存储器速度较慢，但功耗小，集成度高。图14.1半导体存储器的指标很多，如可靠性、集成度、功耗、电源种类等。从使用角度来看，存储器最重要的性能指标是存储芯片的容量和存取速度。存储容量指每个存储器芯片所能存储的二进制数的位数。即存储芯片的容量＝芯片的地址单元数×数据线位数。存储器的存取速度是指从CPU给出有效的存储地址到存储器给出有效数据所需的时间。存取时间越短，则速度越快。一般为几纳秒~几百纳秒(ns)。1、只读存储器只读存储器ROM存储的信息是固定不变的。工作时只能读出信息，不能随时写入信息。它主要存储矩阵、地址译码器、控制逻辑、三态数据缓冲器四部分组成。组成ROM存储单元的元件可以是电阻、半导体二极管、三极管和MOS管等。图14.2所示的存储阵列具有4条字线和4条位线，表示能存储4个字，每个字有4位。字线和位线的相交处称为存储单元，该处若有MOS管则存储内容为0，否则为1。地址线A1，A0通过译码对4个字线进行选择，图中各个字的地址及其内容如表14.l所示。当片选信号为低电平时，选中字的内容经三态缓冲器由数据线D3～D0输出。由于各存储单元的内容由MOS管的分布决定，因而ROM一旦由厂家制造好后，其存储内容就不能改变，故又称固定ROM。图14.2蜂从图日14籍.纽2中崇可知厅，每肺个输若入地甚址对摔应着翅地址够代码精的一消个最退小项版(称悄最小攀项译大码)悬，并籍使相悉应的雹一条豪字线屯为1陷。而破每一召条位刃线的窝状态俩是若伶干字顿线输结出的丙逻辑从或。戚为了嫌简化僵作图月，常田用与潜一或染逻辑饭阵列饿来表陕示R绿OM惭的结雀构。盛与阵酷列表吸示译侮码矩匙阵，姨或阵蔬列表目示存桶储矩投阵。娱若存轧储单背元内即存放擦有信守息1志，则舌在对聋应的单字线吧和位布线交恐叉点尘上画俊一个泡圆点险。这娘种图鞋形也脂称为吼RO轮M阵被列逻恶辑图拢。图然14掠.炭2所悼示R但OM哑电路诊的简援化存哪储矩它阵阵眉列图选如图亲14抚.把3所位示。表14表14.1涝图1励4必.蹲3仗2、乓可编栗程只掩读存占储器吵1)潮一次反编程的型只慰读存鹅储器浅(P辆RO京M)漂PR扣OM悔是一偶种存粱储内冬容可救以由数用户条写入妇的只国读存逢储器肿。它词由固伶定的浴与阵均列和桂可编偿程的坡或阵宿列组平成；椅而可浊编程惹或阵蝇列由洋与门恋的输被出线途和或况门的葱输入颜线组躺成，赶其交趁叉点通处制芒造厂原家用蒸熔断攀丝连掏接，甘如图素14旱.4委所示栏。用津户可陵根据末要求添用编激程器川将阵鸣列中疼的某胜些熔像丝烧林断，疏以实复现一靠定的菌逻辑晋关系雨，一搭旦编虑好程寸序，疏就不湾能再瘦更改悠了。箭PR珠OM脱主要据用来狗存储桂固定展的程碎序、徒数据视和表便格等拉。殊2洋)亏可改气写型剂只读矛存储睁器(严EP饲RO通M)蜂EP拜RO瘦M可旧多次灰擦去窄并重愚新写尺入新王内容毒。在歉EP揪RO肾M器帅件外刷壳上茅有透热明的犹石英剑窗口王，用叠紫外个线照师射，袍即可豪完成蹲擦除椅操作蛇。踏3牙)僻电可库改型宜只读益存储气器(骗E社2抖PR每OM兰)初E稀2侵PR林OM馆是一动种能脑用电述压信岗号快授速擦歇除的磨EP省RO乏M，束使用围亚品群锄灵活布、方宴便。联初脚赞判绸铺再涉毫鼓鹊扣渡洋弯耗兰航琴途链孔处袜透病图1稀4酱.4维3阻、随君机存记取存详储器辞随机板存取挎存储杨器(瓦RA坑M)坛也称坏为读趟写存烘储器蜻。它税可随烘时从泛任何流一个民指定钻地址棒的存符储单鸣元中歼读出贩数据壮，也钳可随桶时将浩数据图写入艘任何赏一个狗指定园地址血的单压元中残，读蛾／写遵方便勤，使暗用灵股活。龙但一鸭旦电快源中肥断，史所存阳的信奥息就黄会随艘之消尤失，绿不利侍于数基据的若长期歇保存口。候RA早M的窑结构恶框图指如图柴14时.抽5所集示，夏与R纽OM深相似坐，所贼不同易的是来RA乌M多无了一嫁个读翅／写老控制午信号晒(R末／W慰)，辨并且拴数据后线为清双向举的。咽图1慨4全.砖5碧一片脏RA寿M芯滨片所得能存贿储的效信息妥量是锈有限倦的，虏可用宪多片扔RA居M组害成大房容量胡存储纵器。服访问派存储隔器时蜘，通隶过片得选线灾进行专控制萍。使颜用时限，只榆有片薪选信任号C蝇S＝粗0的范一片勒RA乘M工职作，唇其余至各片颂CS构＝1昼时，倾不工爽作。非RA锋M也金有双屑极性碧和M匹OS那型两李类。应在M惯OS瓜型R矩AM途中，导按其赞工作汤模式筝又分哑为动段态R设AM这和静棋态R建AM帝两种搞。局4叨、可招编程伏逻辑户器件蹄可编查程逻歪辑器边件(会PL华D)青是一半种可妨以由溜用户度编程点执行掩一定刻逻辑睛功能辜的大民规模海集成驾电路戒，基菊本结监构如坏图1踪4龙.流6迁(a肥)所海示。软与阵盆列对衣输入召项进琴行与升运算痕，其化输出铁在或菌阵列节中进耍行或况运算捕。图天14蔽.怠6旋(b绘)，蹲(c宅)表鞋示了册与、果或阵睡列的锅习惯义画法许。图盾中，衔“墓．材”辜表示舍固定暗连接赚；织‘×厅’询表示黎可编碑程连劈接；以无点惊也无棍叉则甲表示俭不连秤接。炊用户咸通过喇编程蚀器对朋与阵兆列和日或阵声列进细行编积程，毕可以并实现三各种鸭逻辑么功能谁。图赵14鼓.神6葬(d决)表陕示两佩种缓具冲器岗，F增1伙＝块为反负相缓炼冲器糊，F广2臂＝A之为同紫相缓将冲器狐。伶根据贷与阵牛列和唐或阵秀列是格否能燕够编稍程以踩及输咬出功由能的法不同贼，P洋LD晓大致翅可分名为4隆种类仍型。阅图1田4疲.楚6石1)昼可编仅程只圆读存窄储器藏PR紧OM攀由固彻定的园与阵独列和刊可编我程的巷或阵烛列组躬成，密如图段14镇.钟7所翻示。亮图1枝4们.绘7稻（2杯)较通用好阵列值逻辑过——音GA丑L魔GA关L结脑构与乔PA夺L基吼本一恶样，蹈只是少在每务个输歪出端工增加恶了一毫个可何编程瞒的输旦出逻清辑宏板单元著，其沟输出伏状态补可以雨由用明户定尝义。弓GA瓦L速跃度快饼、功市耗低悔、集哪成度瓶高，柴具有子电可霜擦除嘴实现肺多次锁编程精的功顷能，认使用威灵活差方便毙，是治各种洞PL藏D中盈最为缴流行狠的一皮种。南三、畏例题勒解析茧例1售4.咽1士现有阳3个咱变量示A，楼B随，C比，试新用8旁×览4位吨RO办M实煤现下后列逻妄辑函还数：赛与、度或非醋、异登或、点与或沸非。限解：眠首先佣写出秒3变棋量与枝、或僚非、夺异或腐、与冷或非绿的4唐个逻走辑函妨数，穴并分牺别用苹F锣3找，F紧2件，F民1崖，F妈0杯表示绸，即袋F刷3烧=草A算·闷B纹·速C止歪F族2忆=削午圆F谋1皇=朽A穗B泡C每攀F般0而=领然后中，用要两种铺方法邀可方射便地嗽画出徒用8孝×颠4位支RO掀M实民现F慢l，裕F1燃，F台，，赏Fo奋的阵去列图榨。卧方法画1：饮写出羽F峡3赠，F陶2邀，F决1访，F局0牵的最净小项蛾表达短式某F脆3免=m探7详竞凝F恶2闷=翠m插0宣略毒F箭1宾=厦m答1坡+趟m字2必+覆m服4宇+拳m增7宴F周0僻=答m卸0崭+委m呼1册+绵m搁2念+林m