數(shù)字電路第8章PPT課件

1、電路和輸入波形CP、A如題4圖所示，設(shè)起始狀態(tài)Q0Q1=00，試畫(huà)出Q0、Q1、B、C的波形。第1頁(yè)/共40頁(yè)8.1 概述8.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM8.3 只讀存儲(chǔ)器8.4 低密度可編程邏輯器件 第2頁(yè)/共40頁(yè) 了解存儲(chǔ)器的分類(lèi)及各類(lèi)存儲(chǔ)器的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，了解存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)對(duì)存儲(chǔ)器性能的影響；掌握半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的邏輯功能和使用方法，理解半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理；熟悉可編程邏輯器件的類(lèi)型、工作原理及編程方式。 第3頁(yè)/共40頁(yè)8.1 概述概述 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的重要組成部分，有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)才具有“記憶”功能，才能把程序及數(shù)據(jù)的代碼保存起來(lái)，才能使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)脫離人的干

2、預(yù)，而自動(dòng)完成信息處理的功能。 存儲(chǔ)器容量是存儲(chǔ)器系統(tǒng)的首要性能指標(biāo)，因?yàn)榇鎯?chǔ)容量越大，則系統(tǒng)能夠保存的信息量就越多，相應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能就越強(qiáng)；存儲(chǔ)器的存取速度直接決定了整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度，因此，存取速度也是存儲(chǔ)器系統(tǒng)的重要的性能指標(biāo)；存儲(chǔ)器的成本也是存儲(chǔ)器系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。顯然，計(jì)算機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器的要求是容量大、速度快、成本低。 目前在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通常采用多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)，即使用主存儲(chǔ)器、高速緩沖存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。1. 存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器概述第4頁(yè)/共40頁(yè)2. 存儲(chǔ)器的分類(lèi)存儲(chǔ)器的分類(lèi) 存儲(chǔ)器按構(gòu)成的器件和存儲(chǔ)介質(zhì)主要可分為：磁介質(zhì)存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、光電存儲(chǔ)器、光盤(pán)存儲(chǔ)器等。按存

3、取方式分類(lèi)又可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器兩種形式。 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM又稱(chēng)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器，是能夠通過(guò)指令隨機(jī)地、個(gè)別地對(duì)其中各個(gè)單元進(jìn)行讀/寫(xiě)操作的一類(lèi)存儲(chǔ)器。 只讀存儲(chǔ)器ROM在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的在線(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中，是只能對(duì)其進(jìn)行讀操作，而不能進(jìn)行寫(xiě)操作的一類(lèi)存儲(chǔ)器。ROM通常用來(lái)存放固定不變的程序、漢字字型庫(kù)、字符及圖形符號(hào)等。 第5頁(yè)/共40頁(yè)2. 存儲(chǔ)器的分類(lèi)存儲(chǔ)器的分類(lèi) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU可以直接對(duì)其中的單元進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，因此被稱(chēng)作系統(tǒng)的主存或者。內(nèi)存一般由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成，通常裝在計(jì)算機(jī)主板上，存取速度快，但容量有限；輔存存儲(chǔ)器位于系統(tǒng)主機(jī)的外部，廣泛采用的是磁介質(zhì)，CPU對(duì)其進(jìn)行的存/取

4、操作時(shí)，必須通過(guò)內(nèi)存才能進(jìn)行，因此稱(chēng)作。由于CPU不能直接對(duì)外存訪(fǎng)問(wèn)，因此外存的信息必須調(diào)入內(nèi)存后才能被CPU訪(fǎng)問(wèn)并進(jìn)行處理。外存是為了彌補(bǔ)內(nèi)存容量的不足而配置的，外存所儲(chǔ)信息既可修改也可長(zhǎng)期保存，但存取速度較慢；緩沖存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱(chēng)，位于主存與CPU之間，其存取速度非常快，但存儲(chǔ)容量更小，一般用來(lái)暫時(shí)解決存取速度與存儲(chǔ)容量之間的矛盾，緩存提高了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。 第6頁(yè)/共40頁(yè)（1）內(nèi)存儲(chǔ)器 內(nèi)存儲(chǔ)器的物理實(shí)質(zhì)是具備一組或多組數(shù)據(jù)輸入、輸出和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的集成電路。按存儲(chǔ)信息的功能，內(nèi)存儲(chǔ)器可分為只讀存儲(chǔ)器ROM、可改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)器EPROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。 內(nèi)存通常是指隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，

5、它的存儲(chǔ)單元根據(jù)具體需要可以讀出，也可以寫(xiě)入或改寫(xiě)。RAM用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，RAM的大小直接影響計(jì)算機(jī)的速度，RAM越大，表明機(jī)器所能容納的資料越多，目前使用的RAM多為MOS型半導(dǎo)體電路，一般分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。第7頁(yè)/共40頁(yè)（2）外存儲(chǔ)器 外存儲(chǔ)器一般用來(lái)存放需要永久保存的或是暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)信息。外存儲(chǔ)器不直接與CPU交換信息。當(dāng)需要時(shí)可以調(diào)入內(nèi)存和CPU交換信息。 磁盤(pán)存儲(chǔ)器分有軟盤(pán)和硬盤(pán)。 目前計(jì)算機(jī)中廣泛采用了價(jià)格較低、存儲(chǔ)容量大、可靠性高的磁介質(zhì)作為外存儲(chǔ)器。外存儲(chǔ)器設(shè)備種類(lèi)很多，微型計(jì)算機(jī)常用的外存儲(chǔ)器是磁盤(pán)存儲(chǔ)器、光盤(pán)存儲(chǔ)器和優(yōu)盤(pán)存儲(chǔ)器等。第8頁(yè)/共40頁(yè) 光盤(pán)直徑為12c

6、m，中心有一個(gè)定位孔。光盤(pán)分為三層，最上面一層是保護(hù)層，一般涂漆并注明光盤(pán)的有關(guān)說(shuō)明信息；中間一層是反射金屬薄膜層；底層是聚碳酸酯透明層。記錄信息時(shí)，使用激光在金屬薄膜層上打出一系列的凹坑和凸起，將它們按螺旋形排列在光盤(pán)的表面上，稱(chēng)為光道。目前廣泛應(yīng)用的主要是只讀型光盤(pán)CD-ROM。讀取光盤(pán)上的信息是利用激光頭發(fā)射的激光束對(duì)光道上的凹坑和凸起進(jìn)行掃描，并使用光學(xué)探測(cè)器接收反射信號(hào)。當(dāng)激光束掃描至凹坑的邊緣時(shí)，表示二進(jìn)制數(shù)字“1”；當(dāng)激光束掃描至凹坑內(nèi)和凸起時(shí)，均表示二進(jìn)制數(shù)字“0”。光盤(pán)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單、存儲(chǔ)信息容量大，十分方便于大量生產(chǎn)，且價(jià)格低廉。 第9頁(yè)/共40頁(yè) 優(yōu)盤(pán)采用了Fl

7、ash Memory存儲(chǔ)技術(shù)，它通過(guò)二氧化硅形狀的變化來(lái)記憶數(shù)據(jù)。由于二氧化硅穩(wěn)定性大大強(qiáng)于磁存儲(chǔ)介質(zhì)，使得優(yōu)盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性大大提高。同時(shí)二氧化硅還可以通過(guò)增加微小的電壓來(lái)改變形狀，從而達(dá)到反復(fù)擦寫(xiě)的目的。優(yōu)盤(pán)又稱(chēng)為快閃存儲(chǔ)器，其工作原理和磁盤(pán)、光盤(pán)完全不同。如果使用的Flash Memory材質(zhì)品質(zhì)優(yōu)良，一個(gè)優(yōu)盤(pán)甚至能夠達(dá)到擦寫(xiě)百萬(wàn)次的壽命。從優(yōu)盤(pán)的外部來(lái)看，輕便小巧，便于攜帶；從內(nèi)部來(lái)說(shuō)，由于無(wú)機(jī)械裝置，其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、抗震性極強(qiáng)。優(yōu)盤(pán)還有一個(gè)最突出的特點(diǎn)，就是它不需要驅(qū)動(dòng)器。使用優(yōu)盤(pán)只需用一個(gè)USB接口，就可以十分方便地做到文件共享與交流，即插即用，熱插拔也沒(méi)問(wèn)題。作為新一代的存儲(chǔ)設(shè)備，

8、優(yōu)盤(pán)具有很好地發(fā)展前景。 第10頁(yè)/共40頁(yè)3. 存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo) 存儲(chǔ)器中可容納的二進(jìn)制信息量稱(chēng)為它的存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)信息以8位二進(jìn)制為最小單位，稱(chēng)為一個(gè)“字節(jié)”，由于存儲(chǔ)器容量一般都很大，因此字節(jié)的常用單位還有KB、MB和GB。其中1KB=1024字節(jié)，1MB=1024KB，1GB=1024MB。 存儲(chǔ)器容量越大，存儲(chǔ)的信息量也越大，計(jì)算機(jī)運(yùn)行的速度也就越快。內(nèi)存的最大容量是由系統(tǒng)地址總線(xiàn)決定的，例如一個(gè)Pentium4計(jì)算機(jī)，其地址總線(xiàn)為36位，決定了內(nèi)存允許的最大容量為236=64GB。（1）存儲(chǔ)容量第11頁(yè)/共40頁(yè) 計(jì)算機(jī)內(nèi)存的存取速度取決于內(nèi)存的具體結(jié)

9、構(gòu)及工作機(jī)制。存取速度通常用存儲(chǔ)器的存取時(shí)間或存取周期來(lái)描述。 所謂存取時(shí)間，就是指啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器從操作到完成操作所需要的時(shí)間；存取周期是指兩次存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)所需的最小時(shí)間間隔。存取速度是存儲(chǔ)器的一項(xiàng)重要參數(shù)。一般情況下，存取速度越快，計(jì)算機(jī)運(yùn)行的速度才能越快。 （2）存取速度 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器屬于大規(guī)模集成電路，集成度高，體積小，因此散熱不容易。在保證速度的前提下，應(yīng)盡量減小功耗。由于MOS型存儲(chǔ)器的功耗小于相同容量的雙極型存儲(chǔ)器，所以MOS型存儲(chǔ)器的應(yīng)用比較廣泛。 （3）功耗第12頁(yè)/共40頁(yè) 存儲(chǔ)器對(duì)電磁場(chǎng)、溫度變化等因素造成干擾的抵抗能力稱(chēng)其可靠性，也叫電磁兼容性。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器采用大規(guī)模集成電

10、路工藝制造，內(nèi)部連線(xiàn)少，體積小，易于采取保護(hù)措施。與相同容量的其他類(lèi)型存儲(chǔ)器相比，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器抗干擾能力較強(qiáng)，兼容性較好。 （4）可靠性 存儲(chǔ)器芯片的集成度越高，構(gòu)成相同容量的存儲(chǔ)器芯片數(shù)就越少。MOS型存儲(chǔ)器的集成度高于雙極型存儲(chǔ)器，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的集成度高于靜態(tài)存儲(chǔ)器。因此，微型計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器大多采用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。 除上述指標(biāo)外，還有性能價(jià)格比、輸入、輸出電平及成本價(jià)格等指標(biāo)。（5）集成度第13頁(yè)/共40頁(yè) 目前使用的半導(dǎo)體存目前使用的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，主要類(lèi)型是什么？?jī)?chǔ)器，主要類(lèi)型是什么？按其存儲(chǔ)信息的功能又按其存儲(chǔ)信息的功能又可分為哪兩大類(lèi)?？煞譃槟膬纱箢?lèi)。 存儲(chǔ)器內(nèi)存的最存儲(chǔ)器內(nèi)存的最大容量

11、是由什么來(lái)大容量是由什么來(lái)決定的？決定的？ 多看多練多做多看多練多做何謂計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容何謂計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量？存儲(chǔ)容量的大小量？存儲(chǔ)容量的大小通常用什么來(lái)表示？通常用什么來(lái)表示？ 多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器是多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器是由哪三級(jí)存儲(chǔ)器組成的？由哪三級(jí)存儲(chǔ)器組成的？每一級(jí)存儲(chǔ)器使用什么每一級(jí)存儲(chǔ)器使用什么類(lèi)型的存儲(chǔ)介質(zhì)？類(lèi)型的存儲(chǔ)介質(zhì)？ 第14頁(yè)/共40頁(yè) 計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器由ROM和RAM兩部分組成。其中只能讀不能寫(xiě)的存儲(chǔ)器，稱(chēng)為只讀存儲(chǔ)器ROM；即能讀又能寫(xiě)的存儲(chǔ)器，叫做可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM，可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器也被人們稱(chēng)為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。 通常ROM中的程序和數(shù)據(jù)是事先存入的，在工作過(guò)程中不能改變，這種事先

12、存入的信息不會(huì)因下電而丟失，因此ROM常用來(lái)存放計(jì)算機(jī)監(jiān)控程序、基本輸入輸出程序等系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。RAM中的信息則下電就會(huì)消失，所以主要用來(lái)存放應(yīng)用程度和數(shù)據(jù)。 對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)或取出都是隨機(jī)的，通常要按順序隨機(jī)存取。按順序隨機(jī)存取有兩種方式：先進(jìn)先出；后進(jìn)先出。8.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM第15頁(yè)/共40頁(yè)讀寫(xiě)控制器地址譯碼器地址譯碼器電路結(jié)構(gòu)框圖n位地址碼輸出控制m位數(shù)據(jù)片選控制讀/寫(xiě)控制存儲(chǔ)矩陣是存儲(chǔ)器的主體，含有大量的基本存儲(chǔ)單元。通常數(shù)據(jù)和指令是用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示的，這個(gè)二進(jìn)制數(shù)稱(chēng)為，字的位數(shù)稱(chēng)為。存儲(chǔ)器以字為單位進(jìn)行存儲(chǔ)，為了存入和取出的方便，必須給每個(gè)字單元以

13、確定的標(biāo)號(hào)，這個(gè)標(biāo)號(hào)稱(chēng)為地址，不同的字單元具有不同的地址。存儲(chǔ)器的容量由地址碼的位數(shù)m決定，當(dāng)?shù)刂反a的位數(shù)為n，字長(zhǎng)的位數(shù)為m時(shí)，存儲(chǔ)器內(nèi)含2nm個(gè)存儲(chǔ)單元。 1. RAM的功能與結(jié)構(gòu)第16頁(yè)/共40頁(yè)讀寫(xiě)控制器地址譯碼器地址譯碼器電路結(jié)構(gòu)框圖n位地址碼 1. RAM的功能與結(jié)構(gòu)輸出控制m位數(shù)據(jù)片選控制讀/寫(xiě)控制 RAM中的每個(gè)寄存器都有一個(gè)編號(hào)，稱(chēng)為地址。每次讀/寫(xiě)信息時(shí)，只能和某一個(gè)指定地址的寄存器之間進(jìn)行取出或是存入，此過(guò)程稱(chēng)為訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器。 編址方式有：?jiǎn)巫g碼編址、雙譯碼編碼第17頁(yè)/共40頁(yè)讀寫(xiě)控制器地址譯碼器地址譯碼器電路結(jié)構(gòu)框圖n位地址碼輸出控制m位數(shù)據(jù)片選控制讀/寫(xiě)控制讀/寫(xiě)控制

14、線(xiàn)（ R/W ）可對(duì)RAM的讀出和寫(xiě)入進(jìn)行控制。如R/W 時(shí)，執(zhí)行操作，R/W 時(shí)，執(zhí)行操作；由地址輸入端輸入的n 位地址碼經(jīng)地址譯碼器譯碼后選中一組(信息長(zhǎng)度m 位)存儲(chǔ)單元，m位的二進(jìn)制代碼經(jīng)I/O 接口被寫(xiě)入或被讀出。 1. RAM的功能與結(jié)構(gòu)第18頁(yè)/共40頁(yè)讀寫(xiě)控制器地址譯碼器地址譯碼器電路結(jié)構(gòu)框圖n位地址碼輸出控制m位數(shù)據(jù)片選控制讀/寫(xiě)控制為了節(jié)省器件引腳的數(shù)目，數(shù)據(jù)的輸入和輸出共用相同的I/O引腳。讀出時(shí)它們是輸出端，寫(xiě)入時(shí)它們又是輸入端，即一線(xiàn)二用，由讀/寫(xiě)控制線(xiàn)控制。I/O端子數(shù)決定于一個(gè)地址中寄存器的位數(shù)。通常RAM中寄存器有五種輸入信號(hào)和一種輸出信號(hào)：地址輸入信號(hào)、讀/寫(xiě)

15、控制輸入信號(hào)、 OE輸出控制信號(hào)、 CS片選控制輸入信號(hào)、數(shù)據(jù)輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。 1. RAM的功能與結(jié)構(gòu)第19頁(yè)/共40頁(yè)讀寫(xiě)控制器地址譯碼器地址譯碼器電路結(jié)構(gòu)框圖n位地址碼輸出控制m位數(shù)據(jù)片選控制讀/寫(xiě)控制由于集成度的限制，通常要把許多片RAM組裝在一起構(gòu)成一臺(tái)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器。當(dāng)CPU訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，存儲(chǔ)器中只允許一片RAM中的一個(gè)地址與CPU交換信息，其它片RAM不能與CPU發(fā)生聯(lián)系，所謂就是實(shí)現(xiàn)這種控制。通常一片RAM有1根或幾根片選線(xiàn)，當(dāng)某一片的片選線(xiàn)為有效電平時(shí)，則該片被選中，地址譯碼器的輸出信號(hào)控制該片某個(gè)地址與CPU接通；片選線(xiàn)為無(wú)效電平時(shí)，與CPU之間呈斷開(kāi)狀態(tài)。例如片選

16、信號(hào)CS“1”時(shí)，RAM禁止讀寫(xiě)，處于保持狀態(tài)，I/O口的三態(tài)門(mén)處于高阻抗?fàn)顟B(tài)；CS“0”時(shí)，RAM可在讀/寫(xiě)控制輸入R/W的作用下作讀出或?qū)懭氩僮?。?0頁(yè)/共40頁(yè)2. RAM的存儲(chǔ)單元電路 存儲(chǔ)單元是RAM的核心部分， RAM字中所含的位數(shù)是由具體的RAM器件決定的，可以是4位、8位、16位和32位等。每個(gè)字是按地址存取的。一般操作順序是：先按地址選中要進(jìn)行讀或?qū)懖僮鞯淖?，再?duì)找到的字進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌４蛞槐确剑捍鎯?chǔ)器好比一座宿舍樓，地址對(duì)應(yīng)著房間號(hào)，字對(duì)應(yīng)著房間內(nèi)住的人，位對(duì)應(yīng)床位。 存儲(chǔ)器按功能的不同可分為和兩類(lèi)，按所用元件的類(lèi)型又可分為雙極型和單極型兩種。雙極型存儲(chǔ)單元速度高，單極型

17、存儲(chǔ)單元功耗低、容量大。在要求存取速度快的場(chǎng)合常用雙極型RAM電路，對(duì)速度要求不高場(chǎng)合下，常用單極型存儲(chǔ)器。我們主要以單極型存儲(chǔ)器為例介紹RAM的工作原理。第21頁(yè)/共40頁(yè)T1QQUDD位線(xiàn) (1) 靜態(tài)RAM存儲(chǔ)單元位線(xiàn)行選擇線(xiàn)T2T3T4T6T5 圖中T1和T2、T3和T4分別構(gòu)成兩個(gè)反相器。兩個(gè)反相器交叉耦合又構(gòu)成了基本觸發(fā)器，作為儲(chǔ)存信號(hào)的單元，當(dāng)Q時(shí)為“ ”態(tài)，Q 時(shí)為“ ”態(tài)。T5和T6是門(mén)控管，其導(dǎo)通和截止均受行選擇線(xiàn)控制。當(dāng)行選擇線(xiàn)為高電平時(shí)，T5T6導(dǎo)通，觸發(fā)器輸出端與位線(xiàn)接通當(dāng)行選擇線(xiàn)為低電平時(shí)，T5T6截止，存儲(chǔ)單元和位線(xiàn)斷開(kāi)。第22頁(yè)/共40頁(yè)動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)單元 (2

18、) 動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)單元C 一個(gè)MOS管和一個(gè)電容即可組成一個(gè)最簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元電路。 由于C和數(shù)據(jù)線(xiàn)的分布電容C0相并，因此C要損失部分電荷。為保持原有信息不變，使放大后的數(shù)據(jù)同時(shí)回送到數(shù)據(jù)線(xiàn)上，對(duì)C應(yīng)進(jìn)行重寫(xiě)，稱(chēng)為刷新。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)讀/寫(xiě)操作的存儲(chǔ)單元，C會(huì)緩慢放電，所以存儲(chǔ)器必須定時(shí)對(duì)所有存儲(chǔ)單元進(jìn)行刷新，這是動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的特點(diǎn)。 字選線(xiàn)TC0數(shù)據(jù)線(xiàn) 當(dāng)存儲(chǔ)單元未被選中時(shí)： 當(dāng)存儲(chǔ)單元被選中時(shí)： 寫(xiě)入時(shí)，送到數(shù)據(jù)線(xiàn)上的二進(jìn)制信號(hào)經(jīng)T存入C中；讀出時(shí)，C的電平經(jīng)數(shù)據(jù)線(xiàn)讀出，讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)放大后，再送到輸出端。讀/寫(xiě)操作第23頁(yè)/共40頁(yè) 3. RAM的容量擴(kuò)展RAM的容量由地址碼的位數(shù)n和字的位

19、數(shù)m共同決定。因此常用的容量擴(kuò)展法有、和三種形式。16片1024字1位的RAM構(gòu)成1024字16位的RAM。地址碼A0A9I /O 16 片1片16片2I /O 2I /O 1如果一片RAM中的字?jǐn)?shù)已經(jīng)夠用，而每個(gè)字的位數(shù)不夠用時(shí)，可采用位擴(kuò)展連接方式解決。其數(shù)據(jù)位的擴(kuò)展方法是：將各個(gè)RAM的地址碼即可。第24頁(yè)/共40頁(yè) RAM的字?jǐn)U展 下圖所示為RAM字?jǐn)U展的典型實(shí)例: 利用兩片1024字4位的RAM器件構(gòu)成2048字4位的RAM。A0A9A10片 1片 2I/O 14CSCS 利用地址碼的最高位A10控制RAM器件的片選CS端，以決定哪一片RAM工作。地址碼的低A0A9并聯(lián)接到兩片RAM

20、的地址輸入端。兩片RAM的數(shù)據(jù)輸入/輸出端（I/O14）按位對(duì)應(yīng)地并聯(lián)使用。第25頁(yè)/共40頁(yè)RAM有幾種類(lèi)型的有幾種類(lèi)型的存儲(chǔ)單元？各適用存儲(chǔ)單元？各適用于什么場(chǎng)合？于什么場(chǎng)合？什么是隨機(jī)存儲(chǔ)器？什么是隨機(jī)存儲(chǔ)器？隨機(jī)存儲(chǔ)器有何特隨機(jī)存儲(chǔ)器有何特點(diǎn)？點(diǎn)？多看多練多做多看多練多做 存儲(chǔ)器的容量由存儲(chǔ)器的容量由什么來(lái)決定？什么來(lái)決定？在工作過(guò)程中，既可方便地讀出在工作過(guò)程中，既可方便地讀出所存信息，又能隨時(shí)寫(xiě)入新的數(shù)所存信息，又能隨時(shí)寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱(chēng)為隨機(jī)存儲(chǔ)器，隨據(jù)的存儲(chǔ)器稱(chēng)為隨機(jī)存儲(chǔ)器，隨機(jī)存儲(chǔ)器。其特點(diǎn)是在系統(tǒng)工作機(jī)存儲(chǔ)器。其特點(diǎn)是在系統(tǒng)工作時(shí)，可以很方便地隨機(jī)地對(duì)各個(gè)時(shí)，可以很方便

21、地隨機(jī)地對(duì)各個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，但發(fā)寫(xiě)操作，但發(fā)生掉電時(shí)數(shù)據(jù)易丟失。生掉電時(shí)數(shù)據(jù)易丟失。按功能不同可分為靜按功能不同可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類(lèi)，按所態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類(lèi)，按所用元件可分為雙極型用元件可分為雙極型和單極型雙極型存儲(chǔ)和單極型雙極型存儲(chǔ)器適用于存取速度要器適用于存取速度要求高的場(chǎng)合，單極型求高的場(chǎng)合，單極型的存儲(chǔ)器適用于容量的存儲(chǔ)器適用于容量大、低功耗，對(duì)速度大、低功耗，對(duì)速度 要求不高的場(chǎng)合。要求不高的場(chǎng)合。存儲(chǔ)器的容量是由地址碼的位數(shù)存儲(chǔ)器的容量是由地址碼的位數(shù)n和和字長(zhǎng)的位數(shù)字長(zhǎng)的位數(shù)m共同決定的。共同決定的。 第26頁(yè)/共40頁(yè) 可編程邏輯器件屬于只讀存儲(chǔ)器ROM，其方

22、框圖與RAM相似。ROM將RAM的讀寫(xiě)電路改為輸出電路；ROM的存儲(chǔ)單元由一些二極管、MOS管及熔絲構(gòu)成，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。 1. 只讀存儲(chǔ)器ROM的基本概念 只讀存儲(chǔ)器在工作時(shí)只能進(jìn)行讀出操作，結(jié)構(gòu)原理如下：地址譯碼n2nmm數(shù)據(jù)I/O地址碼輸出電路 只讀存儲(chǔ)器ROM的特點(diǎn)是：存儲(chǔ)單元簡(jiǎn)單，集成度高，且掉電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。8.3 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器第27頁(yè)/共40頁(yè)只讀存儲(chǔ)器ROM存入數(shù)據(jù)的過(guò)程稱(chēng)為“”。根據(jù)編程方式的不同，可分為掩膜ROM，一次性編程的PROM、可多次編程的EPROM和電改寫(xiě)的E2PROM。早期制造的PROM可編程邏輯器件的存儲(chǔ)單元利用其內(nèi)部熔絲是否被燒斷來(lái)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的，因此只

23、能寫(xiě)入一次，使其應(yīng)用受到很大限制。 2、可編程邏輯器件的存儲(chǔ)單元第28頁(yè)/共40頁(yè)P(yáng)ROM是一種可編程邏輯器件，它的地址譯碼器是一個(gè)固定的“與”陣列，它的“存儲(chǔ)矩陣”是一個(gè)可編程的“或”陣列。一個(gè)83 PROM的陣列圖如圖8.3.1所示。O0A2 A1 A0O2O1圖8.3.1 PROM陣列圖 3、 PROM的陣列結(jié)構(gòu)第29頁(yè)/共40頁(yè)與陣列：全譯碼陣列， n輸入變量有2n個(gè)地址，對(duì)應(yīng)2n根字線(xiàn)。或陣列：一組或門(mén)，輸出端輸出數(shù)據(jù)，輸入端是位線(xiàn)，字線(xiàn)與位線(xiàn)的2nm個(gè)交叉點(diǎn)都是可編程接點(diǎn)。用一個(gè)譯碼器框代 替固定的與陣列,得到PROM的簡(jiǎn)化陣列 地址譯碼器O2O1O0A2A1A0第30頁(yè)/共40頁(yè)

24、【舉例】試用ROM實(shí)現(xiàn)兩個(gè)兩位二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算。 解：設(shè)這兩個(gè)乘數(shù)為A1 A0 和B1 B0，積為L(zhǎng)3 L2 L1 L0，列出乘法表，畫(huà)出實(shí)現(xiàn)兩位二進(jìn)制數(shù)乘法的簡(jiǎn)化陣列圖A1 A0 B1 B0L3 L2 L1 L00 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 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0

25、 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 譯 碼 器A3A2A1A0W0W15L3L2L1L0A1A0B1B0第31頁(yè)/共40頁(yè) 8.4 低密度可編程邏輯器件 可編程邏輯器件按編程方式可分為掩膜編程和現(xiàn)場(chǎng)編程。掩膜編程是由生產(chǎn)廠(chǎng)家采用掩模工藝專(zhuān)門(mén)為用戶(hù)制作；現(xiàn)場(chǎng)編程則是由用戶(hù)在工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)所需要的邏輯功能。 任意一個(gè)邏輯函數(shù)都可以寫(xiě)成與或表達(dá)形式，所以可編程邏輯器件的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)與陣列和一個(gè)或陣列。乘積項(xiàng)和項(xiàng) PLD有較大的與或陣列，其邏輯圖的畫(huà)法也與傳統(tǒng)的畫(huà)法有較大的區(qū)別。A B C D固定連接

26、固定連接邏輯連接邏輯連接與陣列A B C D或陣列第32頁(yè)/共40頁(yè) 可編程邏輯陣列PLA在存儲(chǔ)器中的主要應(yīng)用是構(gòu)成組合邏輯電路，下面我們舉例進(jìn)行說(shuō)明。 (1)可編程邏輯陣列PLAPLA的特點(diǎn)： PLA中的與陣列被編程產(chǎn)生所需的全部與項(xiàng)； PLA中的或陣列被編程完成相應(yīng)與項(xiàng)間的或運(yùn)算并產(chǎn)生輸出。 由此大大提高了芯片面積的有效利用率。第33頁(yè)/共40頁(yè)由圖可得 Y1 = ABC + ABC + ABC Y2 = ABC + ABC Y3 = ABC + ABCABC與陣列Y3Y2Y1或陣列 用 PLA 實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)L0 = ABC + ABC + ABC + ABCL1 = BC + BCL2 = BC + BCL0L1L2第34頁(yè)/共40頁(yè) (2)可編程陣列邏輯PAL與門(mén)陣列(可編程)I2I1I0Q2Q1Q0或門(mén)陣列(固定) 可編程陣列邏輯PAL的速度高且價(jià)格低，電路輸出結(jié)構(gòu)形式有多種，因可以方便地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程，所以受到用戶(hù)歡迎。 為實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯電路的功能，可編程陣列邏輯PAL又設(shè)計(jì)制造了在或門(mén)和三態(tài)門(mén)之間加入D觸發(fā)