数字电子技术答案 第6章 半导体存储器和可编程逻辑器件.pdf

复习思考题复习思考题 6-1 ROM 一共分为几种，它们都有哪些特性？答：只读存储器(ROM)实际上是一个具有 n 个输入和 m 个输出的组合逻辑电路,分为掩模 ROM、PROM 和 EPROM 三种。掩模只读存储器是最早出现的只读存储器，在存储器出厂的时候，存储器中的数据就已经被固化在它的内部了；掩模只读存储器之能够读取数据，而不能写入数据。PROM 的总体结构和掩模 ROM 相同，都是由地址译码器、存储矩阵和输出电路构成。PROM 和掩模 ROM 不同的地方则在于，它们的存储单元具有不同的结构；PROM 既可以读也可以写，但是只能写入一次。可擦除的可编程存储器(EPROM)中存储的数据可以被反复擦除和重新编程，所以，它的应用范围比PROM 更加广泛。6-2 为什么说 ROM 实际上一种组合逻辑电路？答：因为 ROM 中没有时钟信号，地址输入端和数据输出端构成了组合逻辑的一一对应关系。6-3 掩模 ROM 和 PROM 有什么区别？答：PROM 和掩模 ROM 不同的地方则在于，它们的存储单元具有不同的结构；掩模只读存储器只能够读取数据，而不能写入数据，PROM 既可以读也可以写，但是只能写入一次。6-4 PROM 和 EPROM 的最大区别是什么？答：PROM 存储单元和 EPROM 不同。前者主要是熔丝和反熔丝结构，而后者则采用各种可擦除半导体结构。PROM 只能写一次，而 EPROM 能反复地擦和写。6-5 SRAM 和 DRAM 的区别是什么？在实际中，它们各自有什么用途？答：它们的存储单元结构不同。SRAM 不需要刷新，而 DRAM 需要不断地周期性地刷新。6-6 当字数不够用，位数也不够用时，应该怎样扩展存储器的存储容量？答：可以进行字扩展和位扩展。6-7 可编程逻辑器件主要有哪几种？答：有 PAL、GAL、CPLD 和 FPGA 等 6-8 PAL 器件和 ROM 的区别是什么？答：ROM 只有或阵列都可以编程，而与阵列不能编程；PAL 只有与阵列能编程，或阵列是固定的。6-9 怎样用PAL实现任意组合逻辑函数？用PAL实现任意组合逻辑函数有什么限制？答：先将逻辑函数式化简，再按照乘积和的方式在 PAL 中进行编程。并且，逻辑函数式中变量的数量必须小于 PAL 的输入端数，乘积项的数量必须小于或阵列中的或门的输入端数。6-10 GAL 和 PAL 之间的主要区别是什么？GAL 和 PAL 相比有什么优越性？答：GAL 可以反复编程，PAL 则只能编程一次，另外，GAL 还增加了 OLMC。GAL由于增加了 OLMC，所以功能更加完善，可以实现更加复杂的逻辑电路。6-11 GAL 器件的 OLMC 有哪几种工作模式？答：有专用输入模式、专用组合输出模式、复杂模式、组合输入/输出模式和寄存器输出模式等五种工作模式。6-12 与 GAL 相比，CPLD 有哪些不同？答：从结构和工作原理上看，CPLD 可以看成是更加复杂的 GAL，它由多个 GAL器件排列在一起，并相互连接而成，其中每一个逻辑宏单元就是一个 GAL。6-13 CPLD 的基本结构包含哪些内容？答：CPLD 主要由 LAB、I/O 控制块和 PIA 构成。6-14 ISP 的含义是什么？在 CPLD 中，是怎样实现 ISP 的？答：ISP 的意思是系统内可编程功能。CPLD 的编程方式有多种，包括电路内测试器(ICT)编程方式、嵌入式处理器编程方式、MasterBlaster 下载电缆编程方式和ByteBlasterMV 下载电缆编程方式。编程过程中，CPLD 被焊接在电路板上，程序数据通过以上编程方式，经过电路板上的编程接口，写进 CPLD 之中。6-15 FPGA 和 CPLD 有何不同？它的基本结构包含哪些方面？答：主要是宏单元内部结构不同。FPGA 的宏单元内部主要是查找表结构，CPLD则是与或阵列结构。FPGA 主要由 LAB、EAB、IOE 和快迹互联网络构成。6-16 FPGA 有哪几种配置方式？它们各自的特点是什么？答：对 FLEX10K 系列 FPGA 的配置有两种方式可以选择，即主动方式和被动方式。在主动方式下，FPGA 和配置器会相互产生相应的控制和同步信号，当配置双方都准备好后，配置器开始向 FPGA 传送配置数据。在被动方式下，配置过程将由一个智能主机(例如为控制器)全权控制。智能主机从它的存储设备中提供配置数据。在进行被动配置时，人们可以在电路系统仍然在工作的时候，对 FPGA 进行重新配置，改变它的逻辑功能。FLEX10K 系列 FPGA 的配置方式，可以通过两个专用管脚 MSEL1和 MSEL0上的高低电平来进行选择，习习 题题 6-1 如果要用 ROM 设计一个 5-32 译码器，试计算需要多大的存储容量。设计一个 8-3优先编码器需要多大容量？答：5-32 译码器所需存储容量为 2532=1024 位；8-3 优先编码器需要存储容量为 283=768 位。6-2 ROM 中的数据表如表 6.12 所示，若将地址输入 A2、A1、A0作为 3 个输入逻辑变量，将数据输出 D3、D2、D1、D0作为函数输出，请写出输入和输出之间的逻辑函数式，并把它们化简成最简的与-或式。表 6.12 题 6-2 数据表 地址/输入 数据/输出 A2 A1 A0 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 答：0001201112012201202013ADAAAAADAAAAADAAAAAAAD 6-3 请用一片 ROM 实现两个 3 位 2 进制数相乘的乘法器。列出 ROM 的数据表，并画出存储矩阵的点阵图。答：ROM 数据表为：地址输入 数据输出 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 点阵图为：6-4 请用 ROM 设计一个组合逻辑电路，实现以下逻辑函数式 BCACABYBCCAYBACBAYCAABY0123 答：先将上式化为最小项和的形式：76530764317654320276313mmmmYmmmmYmmmmmmmYmmmmY ROM 点阵图如下图所示：6-5 使用 ROM 实现一个译码器，将 4 位 2 进制码转换成余三码。答：先列出 ROM 数据表如下：地址输入 数据输出 A3 A2 A1 A0 Y3 Y2 Y1 Y0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 ROM 点阵图如下图所示：6-6 使用 ROM 实现一个译码器，将 4 位 2 进制码转换成 8421BCD 码。答：先列出 ROM 数据表如下：地址输入 数据输出 A3 A2 A1 A0 Y3 Y2 Y1 Y0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 ROM 点阵图如下图所示：6-7 使用 4 片存储容量为 10244 位大小的 RAM 和一个 2-4 译码器 74LS139 设计一个存储容量为 40964 位大小的 RAM。答：本题应使用字扩展方式来扩展存储容量：6-8 试分析图 P6.49 电路，写出 Y3、Y2、Y1、Y0与 A、B、C、D 之间的逻辑关系式。答：Y3、Y2、Y1、Y0与 A、B、C、D 之间满足如下关系式：DBACBBDCBYBCACBAYCDDBACBBAYDBDBCACAY0123 图 6.49 题 6-8 图 6-9 使用 16 片存储容量为 10244 位大小的 RAM 和一个 3-8 译码器 74LS138 设计一个存储容量为 81928 位大小的 RAM。答：本题需用位扩展方式把存储器的字宽从 4 位扩展到 8 位，然后再用字扩展方式把存储容量从 1024 字扩展到 8192 字。如图所示：6-10 使用 PAL14H4 产生以下逻辑函数式：BDACYDCBADABCCDBAYBDDCBDCABYDCABDABCDCBADCBAY4321 答：先将上式化简得：BDACYDACCDBAYDCABCBCDYDABDCBADCBAY4321 PAL14H4 连接图如图所示：6-11 图 6.50 所示的是一个存储容量为 84 大小的 ROM。如果把它的地址输入 A2、A1、A0作为输入变量，数据输出 D3、D2、D1、D0作为函数输出，请写出它们之间的逻辑函数式。图 6.50 题 6-11 图 答：它们的逻辑函数式如下：63037512421310mmmDmmmDmmDmmD