第7章 半导体存储器和可编程逻辑器件 [兼容模式].pdf

第第7章章半导体存储器半导体存储器第第7章章半导体存储器半导体存储器和可编程逻辑器件和可编程逻辑器件和可编程逻辑器件和可编程逻辑器件7.1 半导体存储器半导体存储器7.2可编程逻辑器件可编程逻辑器件17.1 半导体存储器半导体存储器大规模集成电路大规模集成电路LSI器件器件大规模集成电路大规模集成电路LSI器件器件LSI:Large Scale Integration集成度高集成度高(体积小体积小);可靠性高可靠性高gg一一、LSI器件的特点器件的特点：可靠性高可靠性高;功耗小功耗小;价格低价格低一一、LSI器件的特点器件的特点：价格低价格低;外围电路简单且易于接口外围电路简单且易于接口;便于自动化批量生产。便于自动化批量生产。2二、二、LSI器件的类型：器件的类型：1.按结构分：按结构分：双极型双极型TTLSTTL双极型双极型STTLLSTTL注入逻辑（多极电极注入逻辑（多极电极I2L:的晶体管逻辑的晶体管逻辑)特点特点：工作速度快工作速度快，功耗大功耗大，价格高价格高。特点特点：工作速度快工作速度快，功耗大功耗大，价格高价格高。MOS型型NMOSCMOSMOS型型CMOS特点特点：集成度高集成度高，功耗小功耗小，价格低价格低。特点特点：集成度高集成度高，功耗小功耗小，价格低价格低。用于大容量存储系统，如微机内存。用于大容量存储系统，如微机内存。32.按应用分：按应用分：通用型：通用型：常用的、已标准化、系列化的存常用的、已标准化、系列化的存储器储器、微处理器微处理器、单片机等单片机等。储器储器、微处理器微处理器、单片机等单片机等。专用型：专用型：仅用于某些专门设备，如门阵列。仅用于某些专门设备，如门阵列。三三.半导体存储器半导体存储器：三三.半导体存储器半导体存储器：定义：定义：用半导体器件来存储二值信息的用半导体器件来存储二值信息的LSI器器件叫半导体存储器件叫半导体存储器。件叫半导体存储器件叫半导体存储器。（主要用于计算机和某些数字系统中主要用于计算机和某些数字系统中，存存（主要用于计算机和某些数字系统中主要用于计算机和某些数字系统中，存存放程序、数据、资料等）放程序、数据、资料等）4四四.半导体存储器的分类半导体存储器的分类：四四.半导体存储器的分类半导体存储器的分类：1.1.按制作工艺分按制作工艺分：双极型双极型、MOSMOS型型1.1.按制作工艺分按制作工艺分：双极型双极型、MOSMOS型型2.2.按存取方式分按存取方式分：2.2.按存取方式分按存取方式分：顺序存取存储器顺序存取存储器（SAM:SAM:)顺序存取存储器顺序存取存储器（SAM:SAM:Sequential Access Memory)随机存取存储器随机存取存储器（RAM:RAM:Random Access Memory)随机存取存储器随机存取存储器（RAM:RAM:Random Access Memory)只读存储器只读存储器（ROM:ROM:Read Only Memory)只读存储器只读存储器（ROM:ROM:yy)5五五.半导体存储器的主要技术指标半导体存储器的主要技术指标 存取时间存取时间（读读/写周期写周期）存储容量存储容量 存取时间存取时间（读读/写周期写周期）位位(bit)字字(b)字字(byte)存储容量存储容量:(字数字数)(位数位数)存储容量存储容量:(字数字数)(位数位数)67.1.2 顺序存取存储器（顺序存取存储器（SAM）1、动态动态CMOS移存单元移存单元、动态动态移存单元移存单元72、1024位动态移存器示意图位动态移存器示意图83、顺序存取存储器（、顺序存取存储器（SAM）FIFO型型SAMFILO型型SAM97 1 3 只读存储器只读存储器ROM7.1.3 只读存储器只读存储器ROMROM定义定义：固定存储器固定存储器，将需要长期存放的程序将需要长期存放的程序、ROM定义定义：固定存储器固定存储器，将需要长期存放的程序将需要长期存放的程序、表格表格、函数函数、常数常数、符号等数据固化在符号等数据固化在ROMROM存储器存储器表格表格、函数函数、常数常数、符号等数据固化在符号等数据固化在ROMROM存储器存储器内.内.正常工作时只能读出，不能写入。掉电不消失。正常工作时只能读出，不能写入。掉电不消失。O熔断法熔断法，PNPN结击穿法结击穿法PROM:熔断法熔断法，PNPN结击穿法结击穿法EPROM:允许改写几百次允许改写几百次EPROM:允许改写几百次允许改写几百次E2PROM:允许改写10010000次允许改写10010000次10Flash Memory:快闪存储器快闪存储器1 固定固定ROM的结构的结构由三部分组成由三部分组成：1.固定固定ROM的结构的结构由三部分组成由三部分组成：地址译码器（完全译码方式）、存储矩阵、输出电路。地址译码器（完全译码方式）、存储矩阵、输出电路。例1.分析44位二极管固定ROM.例1.分析44位二极管固定ROM.11+VCCRRRR与阵列与阵列A1RRRRA1与阵列与阵列11A11A0ENWWWW字A011D0ENENW1W0W2W3R字线D0或阵列或阵列1&11D1DRRD1D或阵列或阵列1111D2D3RR位线D2D31112位线D0D1D2D3A0A1ROM地址与输出的关系地址与输出的关系100010000000012301A111111110111010000A0110101323AAAAWWDD0D01013220101323AAAAWWDAAAAWWDD1D201013100101321AAAAWWDAAAAWWDD313 ROM阵列图：阵列图：A1W3W0W1W2字线字线1AA1与阵列与阵列 11A0与阵列与阵列1位线位线D3 或阵列或阵列3D2D1 D0D1144.ROM在组合逻辑设计中的应用在组合逻辑设计中的应用ROM中的中的地址译码器地址译码器实际上是实际上是 与门阵列与门阵列，存储矩阵存储矩阵实际上是实际上是 或门阵列或门阵列用用实现组合逻辑函数的步骤实现组合逻辑函数的步骤：用用ROM实现组合逻辑函数的步骤实现组合逻辑函数的步骤：1）将输入变量作为地址输入变量将输入变量作为地址输入变量，字线与最小项相对字线与最小项相对1）将输入变量作为地址输入变量将输入变量作为地址输入变量，字线与最小项相对字线与最小项相对应，绘出应，绘出与阵列与阵列；2）位线作为逻辑函数的输出。列出该函数的真值表；）位线作为逻辑函数的输出。列出该函数的真值表；3）将全部最小项相或，由真值表对应画出）将全部最小项相或，由真值表对应画出或阵列或阵列（存（存储矩阵储矩阵）；）；15储矩阵储矩阵）；）；例例.用用ROMROM阵列实现组合逻辑函数阵列实现组合逻辑函数：例例.用用ROMROM阵列实现组合逻辑函数阵列实现组合逻辑函数：)7643()CBA(F1CABCABA)C,B,A(F)7.6.4.3()C,B,A(F2m1解解m1)7.6.4.3()C,B,A(F27643CABCABA)C,B,A(Fmmmm654312mmmmm),(16字线字线ROMROM阵列图阵列图A AW W3 3W W0 0W W1 1W W2 2字线字线ROMROM阵列图阵列图W W7 7W W4 4W W5 5W W6 61B BA A 1B B与阵列与阵列 11C C位线位线F F1 11或阵列或阵列F F2 21 117例例2.2.用用ROMROM阵列实现一位全加器阵列实现一位全加器。例例2.2.用用ROMROM阵列实现一位全加器阵列实现一位全加器。CI A B F CO00000CIBACIBACIABCIBAF0 0 00 0 10 1 00 01 01 0ABCIBACIBACO)7.4.2.1(m000 1 11 0 000 11 0)7.6.5.3(ABCIBACIBACOm1 0 11 1 00 10 1 )(m1 1 11 118字线字线ROMROM阵列图阵列图C Ci iW W3 3W W0 0W W1 1W W2 2字线字线ROMROM阵列图阵列图W W7 7W W4 4W W5 5W W6 61A AC Ci i 1A A与阵列与阵列 11B B位线位线F F1或阵列或阵列COCO19例用例用PROM构成将构成将4位二进制码转换成循环码的位二进制码转换成循环码的码制转换电路码制转换电路码制转换电路码制转换电路解列出4位二进制码转换成循环码的真值表解列出4位二进制码转换成循环码的真值表W80001W00000WiWiB2B3B1B0G2G3G1G0B2B3B1B0G2G3G1G000000011W0101W0100W91001W110008000100000110010000000111110110011W111101W31100W100101W201000100110001111111W131011W51010W120011W400101110011011010101W140111W60110W131011W51010101011101001110120W151111W7111000100001214位二进制码转换成循环码的位二进制码转换成循环码的PROM阵列图阵列图例用例用PROM构成构成1位全加器位全加器解解Cii-1Ai Bi111&W0W1W2W3W4W511115 W6W71111SiCOi227.1.4 随机存取存储器随机存取存储器RAM一.定义：一.定义：随时随机对任意一个单元直接存、取信息。随时随机对任意一个单元直接存、取信息。特点特点：读读、写方便写方便，使用灵活使用灵活；特点特点：读读、写方便写方便，使用灵活使用灵活；掉电信息易消失掉电信息易消失二.结构：二.结构：RAM由由存储矩阵、地址译码器、读/写存储矩阵、地址译码器、读/写控制电路控制电路（I/0电路电路）三部分组成三部分组成。控制电路控制电路（I/0电路电路）三部分组成三部分组成。23RAM的结构框图的结构框图可寻址数可寻址数2n地址码位数地址码位数n地址码位数与寻址数关系地址码位数与寻址数关系2048(2K)111024(1K)10可寻址数可寻址数2地址码位数地址码位数n8192(8K)134096(4K)1232768(32K)1516384(16K)14()131072(128K)1765536(64K)161048576(1024K 1M)20524288(512K)19262144(256K)181048576(1024K=1M)20其中其中：地址位数地址位数n，可寻址数可寻址数2 2n n24其中其中：地址位数地址位数n，可寻址数可寻址数2 2n n三、三、RAM的扩展的扩展122827NCA12R/WVDD1、RAM集成片集成片HM6264CMOS静态静态RAM芯片芯片，8K字字8位位234272625A12A7A6AA8AR/WCS2COS静态静态芯片芯片，8 字字8位位存储容量：存储容量：64K地址线地址线AB：13根根（8K 213字字）567242322A5A4A3A9A11OEHM6264地址线地址线AB：13根根（8K=213字字）数据线数据线DB：8根（根（8位）位）8910212019A2A1A0I/O7A10CS1（I/O0I/O7）控制线控制线CB：111213181716I/O0I/O1I/O2I/O5I/O4I/O6R/WR/WCSCS1 1CSCS2 2控制线控制线：4根：片选根：片选读写控制读写控制14154I/O3GNDHM6264外引脚排列图外引脚排列图R/WR/WOEOE读写控制读写控制输出允许端输出允许端25OEOE2、位扩展：、位扩展：例例1 1、用用HM6264HM6264扩展成扩展成8 8K K1616位存储器位存储器。例例1 1、用用HM6264HM6264扩展成扩展成8 8K K1616位存储器位存储器。分析分析：片数片数：2 2片片；ABAB:(:(8 8K=2K=213 13)13)13根根；5 5V VD DD DD DD DD DD D分析分析：片数片数：2 2片片；ABAB:(8 8K=2K=2)13)13根根；DBDB：16根。：16根。I/OI/O7 7I/OI/O1 1I/OI/O0 0V VDDDDI/OI/O7 7I/OI/O1 1I/OI/O0 0V VDDDD5 5V VD D1515D D9 9D D8 8D D7 7D D1 1D D0 0GNDGNDCSCS2 2OEOE626462641GNDGNDCSCS2 2OEOE626462641A A1212A A0 0R/WR/WCSCS1 1A A1212A A0 0R/WR/WCSCS1 1R/WR/WA A0 0A A0 0A A1212CSCS1 1263、字扩展：、字扩展：例例2、用用HM6264扩展成扩展成32K8位的存储器位的存储器。例例2、用用HM6264扩展成扩展成32K8位的存储器位的存储器。分析分析：片数片数：4片片；AB:(32K=215)15根根；DB：8根根。分析分析：片数片数：片片；()根根；：根根。5VD7D0I/O7I/O1I/O0VDDGNDCS2OE6264I/O7I/O1I/O0VDDGNDCS2OE6264I/O7I/O1I/O0VDDGNDCS2OE6264I/O7I/O1I/O0VDDGNDCS2OE62641111R/WA0A12A0GNDR/WCS1CS26264A12A0GNDR/WCS1CS26264A12A0GNDR/WCS1CS26264A12A0GNDR/WCS1CS262640A12A1A13A140YYA01T4139141Y2Y3Y的字扩展的字扩展27RAM的字扩展的字扩展提问提问：用两片用两片6264构成构成16K8位位，怎么做怎么做？提问提问：用两片用两片6264构成构成16K8位位，怎么做怎么做？D D答：用答：用A13作片选即可。作片选即可。D D7 7D D0 05 5V VI/OI/O7 7I/OI/O1 1I/OI/O0 0V VDDDDI/OI/O7 7I/OI/O1 1I/OI/O0 0V VDDDD15 5V VR/WR/WA A1212A A0 0GNDR/WGNDR/WCSCS1 1CSCS2 2OEOE62646264A A1212A A0 0GNDR/WGNDR/WCSCS1 1CSCS2 2OEOE626462641R/WR/WA A0 0A A1212A A1212A A131328第7章小结第7章小结1 1.RAM结构、特点、扩展、容量。结构、特点、扩展、容量。2.ROM结构、特点、结构、特点、ROM、PROM阵列阵列的分析的分析。的分析的分析。3.用用ROM、PROM阵列实现组合逻辑函数。阵列实现组合逻辑函数。作业：P290：7-27-47-67-7作业：P290：7-2，7-4，7-6，7-729