数字电路基础9_存储器和可编程逻辑器件.pptVIP

数字电子技术基础 第9章 存储器和可编程逻辑器件 9.1 半导体存储器 半导体存储器：主要用来存放大量的二值信息，是数字系统中不可缺少的组成部分。 9.1.1 只读存储器(ROM) －－ROM的结构 ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲三部分组成。 ROM的结构 ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲三部分组成。 二极管构成的ROM存储矩阵 ROM的存储单元可以由二极管、三极管和MOS管构成。 ROM在组合逻辑设计中的应用 ROM除了用作存储器外，还可以用来实现组合逻辑函数；原理可以从“存储器”和“与-或逻辑网络”两个角度来理解。 ROM在组合逻辑设计中的应用－－例 例：用ROM设计一个四位二进制代码转换为格雷码的转换电路。 ROM编程及分类 ROM编程是指将信息存入ROM的过程。 按编程和擦除方法分类： 1、掩膜ROM； 2、可编程ROM (Programmable ROM，PROM) 3、可擦除可编程ROM(Erasable Programmable ROM，EPROM) 掩膜ROM与可编程ROM（PROM） 掩膜ROM：ROM中存放的信息是由生产厂家用掩膜工艺专门为用户制作，出厂时内部存储的信息就已经“固化”。只能读出，不能再写入。 掩膜ROM与可编程ROM（PROM） 可擦除可编程ROM（EPROM） 可擦除可编程ROM－－EPROM 可擦除可编程ROM－－E2PROM 可擦除可编程ROM－－FLASH 可擦除可编程ROM－－小结 EPROM：光擦除（紫外管曝光），电改写（热电子） 优点：耐久性好、结构简单、集成度高、适于低成本大容量应用 缺点：擦除慢、编程功耗大，不适于频繁改写。 E2PROM：电擦除（FN隧穿，逐管），电改写（FN隧穿） 优点：耐久性好、编程可逆（改写时加反向电压即可擦除） 缺点：阈值电压难以精确控制，需加控制管，故面积大、工艺成本高 Flash ROM：电擦除（FN隧穿，成块），电改写（热电子） 优点：结构简单、擦除快（成块擦除）；面积和灵活性介于EPROM和E2PROM之间 9.1.2 随机存取存储器（RAM） 随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）：可以随时从任何一个指定的地址写入或读取存储的信息。 随机存储器的基本结构 SRAM静态存储单元 SRAM的六管存储单元 DRAM动态存储单元 DRAM单管存储单元 SRAM与DRAM的比较 SRAM 存储原理：双稳态电路； 优点：存取速度快，存储内容可长期保持； 缺点：面积大，集成度低。 DRAM 存储原理：电容存储； 优点：面积小，集成度高； 缺点：电容保持电荷时间有限，需有外围电路定时刷新，存取速度慢； 9.1.3 存储器容量的扩展 当一片ROM或RAM不能满足存储的容量要求时，需要将多片存储器芯片连在一起，用以扩展存储容量。 存储器容量的扩展（续） 当一片ROM或RAM不能满足存储的容量要求时，需要将多片存储器芯片连在一起，用以扩展存储容量。 END * * 存储器的分类： 存储器系统性能的主要指标：1、存储容量；2、存取时间。 存储器输入地址线n位：A0~An-1； 地址线经译码器后得到2n位字线： W0~W2n-1；对应2n个信息单元（字）； 每个信息单元(字) 中包括m个存储单元(位) ，对应m位位线： D0~Dm-1； 输出缓冲器是ROM的数据读出电路，一般由三态门构成，方便与系统总线连接。 存储器的容量一般用存储单元的数目表示，形式为“字数×位数”（深度×宽度）；图中存储器容量为：2n×m； 存储器容量常用K（1K=1024）表示；1K×8=1024×8位； 两位地址线和四位数据输出的二极管ROM结构图： 0 1 1 1 0 1 0 0 1 D3 数 据 1 1 0 D2 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 D0 D1 A0 A1 地 址 存储单元由二极管构成，字线W0~W3对应存储矩阵的4个字，每个字存放4位数据。 若某个字中的某一位存储的是“1”，则该字的字线Wi与位线Di之间接入二极管，反之就不接二极管。 0 1 1 1 0 1 0 0 1 D3 数 据 1 1 0 D2 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 D0 D1 A0 A1 地 址 从“存储器”理解：ROM中存入的是真值表。 从“与-或逻辑网络”理解：地址译码器是与逻辑网络，存储矩阵是或逻辑网络 1000 1111 1001 1110 1011 1101 1010 1100 1110 1011 1111 1010 1101 1001 11