可编程逻辑器件简介课件.ppt

RAM、ROM、可编程逻辑器件简介,RAM、ROM、可编程逻辑器件简介,可编程器件及其应用,半导体存储器概述,只读存储器ROM,RAM的基本结构和工作原理,烟台汽车工程职业学院,可编程器件及其应用半导体存储器概述 只读存储器ROMRAM的,一、半导体存储器概述,半导体存储器具有集成度高、体积小、可靠性高、价格低、外围电路简单、易于接口和便于批量生产等特点。半导体存储器主要用于电子计算机和某些数字系统中，用来存放程序和数据，是数字系统中不可缺少的组成部分。,1、存储单元和存储矩阵,2、存储容量和地址,3、分类,烟台汽车工程职业学院,一、半导体存储器概述 半导体存储器具有集成度高、体积小、可靠,1、存储单元和存储矩阵,半导体存储器的最小记忆单位是存储单元,在半导体存储器芯片中，把这些存储单元按照 一定规则排列成存储矩阵,每个存储单元能够存储一位二进制数0或1,烟台汽车工程职业学院,1、存储单元和存储矩阵 半导体存储器的最小记忆单位是存储单元,2、存储容量和地址,按常规，最小的二进制单位是位,在使用中经常把8位二进制数称为一个字节，把两个字节称为一个字,存储器能存储二进制数的总的位数称为存储容量，即存储器中存储单元的个数,烟台汽车工程职业学院,2、存储容量和地址按常规，最小的二进制单位是位 在使用中经,分类,随机存储器（简称RAM）,只读存储器（简称ROM）,用于存放一些临时性的数据和中间结果，这种存储器掉电后数据将全部丢失，如计算机的内存,用于存放永久性、不变的数据，掉电后数据不丢失。如计算机自检程序、初始化程序,烟台汽车工程职业学院,分随机存储器（简称RAM） 只读存储器（简称ROM） 用于存,二、 RAM的基本结构和工作原理,优点：,读写方便，使用灵活,缺点：,掉电后存于RAM中的信息会丢失，它是易失性存储器,（一）RAM的结构,（二）RAM的原理,（三）RAM的存储单元,烟台汽车工程职业学院,二、 RAM的基本结构和工作原理优点： 读写方便，使用灵活,（一）RAM的结构,烟台汽车工程职业学院,（一）RAM的结构 RAM地址存储矩阵 读写控制电路 烟台汽,存储矩阵,由存储单元排列而成，每个存储单元可以存储一位二进制数据，在译码和读写控制电路的作用下，数据既可写入又可读出,地址译码器,分为行地址译码和列地址译码两部分。行地址译码器的输出线称为行选线，又称字线；列地址译码器的输出线称为列选线，又称位线,地址译码器根据外部输入的地址，惟一地找到存储矩阵中相应的存储单元，行地址译码器的输出线中有一条为有效电平，选中一行存储单元，同时，列地址译码器的输出线中有一条为有效电平，选中一列存储单元，行选线和列选线交叉点处的存储单元便被选中,烟台汽车工程职业学院,存储矩阵 由存储单元排列而成，每个存储单元可以存储一位二进制,静态随机存取存储器（RAM）的存储单元电路,烟台汽车工程职业学院,静态随机存取存储器（RAM）的存储单元电路烟台汽车工程职业学,（二）RAM的原理,（以16*4位RAM为例）,当 0时，RAM被选中，处于工作状态。A3A2A1A0=0011，表示选中列地址为A3A200，选中行地址为A1A011的存储单元。若此时R/ =1，则执行读操作，将第三行第第零列存储单元中的数据送到I/O端上。,共16个单元，每单元4位,当 1时，不能对RAM进行读写操作，所有端均为高阻态。,烟台汽车工程职业学院,（二）RAM的原理 （以16*4位RAM为例） 当,一个RAM有三组信号线：,烟台汽车工程职业学院,一个RAM有三组信号线：信号线数据总线 地址总线控制总线 烟,地址总线,数据总线,控制总线,单向，传送地址码，以便按地址访问存储单元,双向，将数据送入存储矩阵或从存储矩阵读出,包括片选信号线和读写控制线。片选信号控制RAM芯片是否被选中；读写控制线传送读（写）命令，即读时不写，写时不读,烟台汽车工程职业学院,地址总线 数据总线 控制总线 单向，传送地址码，以便按地址访,（三）RAM的存储单元,烟台汽车工程职业学院,（三）RAM的存储单元烟台汽车工程职业学院,（1）存储单元,存储单元由V1V6组成。两个稳定状态，分别存储数据1和0。,（2）列选择线Y和读写控制电路,图中V1、 V2和V3、 V4 两个反相器交叉耦合构成基本RS触发器。V5、 V6为受列选择线Y控制的开关管，控制RS触发器输出端Q、 与数据线B、 的接通。当行选线X和列选线Y均为高电平时，V5、 V6和V7、V8管均导通，该存储单元被选中，触发器的状态可以通过数据线送到D和 ，称出读出；同理，在读写控制信号的作用下，D和 的数据也可以通过同样的方法写入。,烟台汽车工程职业学院,（1）存储单元存储单元由V1V6组成。两个稳定状态，分别存,（3）当存储单元电源VDD掉电后,则触发器Q的状态 信息不能保留而消失，再次通电后，Q状态不 定，需重新写入新的信息。,（4）静态存储单元的优点是使用方便，不需定 期刷新。缺点是其中管子数目较多，不利 于提高集成度。,烟台汽车工程职业学院,（3）当存储单元电源VDD掉电后,则触发器Q的状态（4）静态,2、动态随机存取存储器 (DRAM)的存储单元电路,（1） 动态存储单元是由MOS管的栅极电容C和门控管组成的。数据以电荷的形式存储在栅极电容上，电容上的电压高表示存储数据1；电容没有储存电荷，电压为0，表明存储数据0。因存在漏电，使电容存储的信息不能长久保持，为防止信息丢失，就必须定时地给电容补充电荷，这种操作称为“刷新”，由于要不断地刷新，所以称为动态存储。,烟台汽车工程职业学院,2、动态随机存取存储器 (DRAM)的存储单元电路（1） 动,包括4管MOS动态存储单元电路和单管MOS动态存储单元等,（2）动态存储单元的优点是元件少，功耗低， 适合于构成大容量存储器，缺点是需要进行 周期性刷新,烟台汽车工程职业学院,包括4管MOS动态存储单元电路和单管MOS动态存储单元等 （,三、只读存储器ROM,只读存储器是一种非易失性的存储器，把需要长期保存的程序、数据等信息固定于这种存储器中，即使切断电源也能保存所储存的数据。在正常工作时，只能读取存储在其中的数据，而不能更改其内容，故称为只读存储器。,ROM的分类,固定ROM的结构和工作原理,烟台汽车工程职业学院,三、只读存储器ROM只读存储器是一种非易失性的存储器，把需要,根据是否可以写入，以及写入方式不同，ROM分为四类：,闪存ROM,一次可编程ROM（PROM）,紫外线可擦除ROM（EPROM）,电可擦除ROM（EEPROM）,掩模ROM,一、ROM的分类,烟台汽车工程职业学院,根据是否可以写入，以及写入方式不同，ROM分为四类：闪存RO,掩模ROM,又叫固定ROM，采用掩模工艺制造，制造时就将数据固定写入，出厂后其存储的数据不能再改变，只能进行读操作。,特点：,可靠性高，集成度高，但不能改写。该类电路仅适用于大批量且数据固定的情况，如一些点阵打印机的点阵字库。,烟台汽车工程职业学院,掩模ROM 又叫固定ROM，采用掩模工艺制造，制造时就将数据,一次可编程ROM（PROM）,采用熔丝编程工艺，PROM在产品出厂时所有存储单元均置成全0或全1，用户根据需要可自行将某些存储单元改为1或0。,特点：,只能进行一次性改写，一旦编程完毕，其内容便是永久性的。其可靠性差，目前较少使用。,烟台汽车工程职业学院,一次可编程ROM（PROM） 采用熔丝编程工艺，PROM在,紫外线可擦除ROM（EPROM）,其正中间有一个玻璃窗口，该窗口可让紫外线通过，在紫外线的照射下1020min芯片内部的数据将全部被擦除，这时可以再通过编程的方法写入数据。,烟台汽车工程职业学院,紫外线可擦除ROM（EPROM） 其正中间有一个玻璃窗口，,电可擦除ROM（EEPROM）,采用E2CMOS编程工艺，可以在加电情况下，擦除存储器的全部或部分内容，然后在电路上直接改写其擦除过的单元内容。,特点：,不但可以多次擦除，而且擦除时间短，编程简单，存取速度快，功耗低，因此得到广泛使用,烟台汽车工程职业学院,电可擦除ROM（EEPROM） 采用E2CMOS编程工艺，,闪存ROM,具有E2PROM的特点，密度高，容量大，体积小，价格低，既可写入也可擦除数据，是一种全新的存储结构。,烟台汽车工程职业学院,闪存ROM 具有E2PROM的特点，密度高，容量大，体积小，,二、固定ROM的结构和工作原理,电路组成,烟台汽车工程职业学院,二、固定ROM的结构和工作原理电路组成烟台汽车工程职业学院,它由一个二线四线地址译码器和一个44的二极管存储矩阵组成,存储矩阵由二极管或门组成，其输出为D0D3,A1A0为输入的地址码，可产生W0W3共4个不同的地址,W0W3称为字线，用以选择存储的内容,D0D3称作位线,在W0W3中，任一输出为高电平时，在D0D3这4根线上输出一组4位二进制代码，每组代码称作一个字,烟台汽车工程职业学院,它由一个二线四线地址译码器和一个44的二极管存储矩阵组成,读数,当地址码为A1A0为00时，只有字线W0为高电平，其他字线均为低电平，故只有与字线W0相连接的3个二极管导通,此时，输出D3D2D1D01011；同理可知当A1A0为01、10、11时，分别选中字线W1、W2、W3，输出D3D2D1D0依次为1100、0101、1010,烟台汽车工程职业学院,读数 当地址码为A1A0为00时，只有字线W0为高电平，其他,四、可编程器件及其应用,1、可编程器件中的逻辑符号,烟台汽车工程职业学院,四、可编程器件及其应用1、可编程器件中的逻辑符号烟台汽车工程,2、PROM,PROM即可编程只读存储器，基本结构是一个固定的与阵列和一个可编程的或阵列。一般用于存储器，其输入为存储器的地址，输出为存储器单元的内容。,如半加器的逻辑表达式：,S=AB,C=AB,可见半加器有2个输入信号和2个输出信号，因此可采用42 PROM编程实现。,烟台汽车工程职业学院,2、PROMPROM即可编程只读存储器，基本结构是一个固定的,烟台汽车工程职业学院,烟台汽车工程职业学院,3、PLA,PLA的与阵列和或阵列均可编程，可实现任何逻辑函数，将逻辑函数画出最简的与或表达式，然后用可编程的与阵列构成与运算，用可编程的或阵列构成或运算。,烟台汽车工程职业学院,3、PLAPLA的与阵列和或阵列均可编程，可实现任何逻辑函数,作业： 1，2,烟台汽车工程职业学院,作业： 1，2烟台汽车工程职业学院,Thank You !, Thank You,