华北电力大学电子技术基础（数字部分）第五版课件第7章 存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列.ppt

第7章 存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列 存储器：用以存储二进制信息的器件 根据存储器在计算机系统中的不同地位，存储器可分为主存储器（Main Memory）和辅助存储器(Secondary Memory)。主存储器用来存放当前运行所需要的程序和数据，以便向CPU快速地提供信息，相对于辅助存储器而言，主存储器的存取速度快，但容量有限，且价格较高。由于主存储器设置在主机内部，所以又可以称为内存储器。辅助存储器用来存放当前暂时不参与运行的程序和数据，其特点是存储容量大，价格低，但存取速度慢。由于辅助存储器设置在主机外部，故又称为外存储器。 根据存储器的存储介质的不同来划分，存储器有半导体存储器、磁存储器、光存储器和激光光盘存储器。其中磁存储器包括磁芯、磁泡、磁鼓、磁带和磁盘等。半导体存储器的存取速度较快，在计算机系统中用做主存储器（内存储器）。磁存储器、光存储器和激光光盘存储器的速度较慢，在计算机系统中用做辅助存储器（外存储器）。 半导体存储器 半导体存储器的分类： 根据使用功能的不同，半导体存储器可分为两大类： （ 1 ）只读存储器（ROM）。其内容只能读出不能写入。 存储的数据不会因断电而消失，即具有非易失性。 （ 2 ）随机存取存储器（RAM）也叫做读/写存储器。既能方便地读出所存数据，又能随时写入新的数据。RAM的缺点是数据易失，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。 7.1 只读存储器(ROM) （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。 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。 概念 字：ROM是以若干个基本耦合单元为单位进行数据的读出的，这样的一个单位称为一个字 字数：存储矩阵中所有字的个数的总和称为字数 字长：每个字中的基本耦合单元的个数称为字长 地址 ： 概念 地址：因为ROM的存储矩阵中有很多的字，如何来区分这些不同的字呢？在日常生活中，我们人类每个个体都有一个名字，用来区分不同的个体。在数字系统中，电路无法识别汉字组合而成的名字，但是它可以识别由二进制数码组合而成的名字。在ROM中，每个字被赋予了若干位二进制数码的组合，这样的一组二进制数码的组合称为这个字的地址。可以这样理解，地址是给存储矩阵中各个字所起的名字，这个名字是用二进制码的组合来表示的。存储矩阵中字的个数越多，则地址的位数就越多。 概念 字线：地址译码器的输出线（见图7-1）称为字线。存储矩阵中的每个字分别对应了一根字线，当要读出这个字中的基本耦合单元中的数据时，应该使这根字线有效，对于某个具体的存储器芯片来说，可能是低电平有效，也可能是高电平有效。对于一个存储器来说，如果它有n 根地址线，其最大可能的字数为个。 概念 位线：每个字中包含的基本耦合单元的数据线称为该ROM的位线，位线的根数称为位数。 存储容量：ROM存放二进制信息的多少用存储容量来表示，存储容量是该ROM的字数和位数的乘积。即总的基本耦合单元的个数。对于有n位地址输入，m位数据输出端的ROM，其存储容量为。 二极管固定ROM举例 （1）电路组成： （2）输出信号表达式 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。 Y7 （B3B2B1B0） =m12+m13+m14+m15 【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）选用16×4位ROM，画存储矩阵连线图： 四．EPROM举例——2764 五.ROM容量的扩展 用8片2764扩展成64k×8位的EPROM： 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。 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。 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。 四管动态MOS存储单元 动态MOS存储单元存储信息的原理，是利用MOS管栅极电容具有暂时存储信息的作用。但由于漏电流的存在，栅极电容上