第7章半导体存储器和可编程逻辑器件范例.pptx

第7章　半导体存储器和可编程逻辑器件 7.1　半导体存储器7.2　可编程逻辑器件(PLD) 7.1　半导体存储器 7.1.1　半导体存储器的基本概念7.1.2　只读存储器(ROM)7.1.3　随机存取存储器(RAM)7.1.4　存储器容量的扩展 7.1.1　半导体存储器的基本概念 1.半导体存储器的分类2.半导体存储器的主要技术指标 1.半导体存储器的分类 图7-1　半导体存储器分类 2.半导体存储器的主要技术指标 (1)存储容量 (2)存取时间(3)存取周期(4)功耗(5)可靠性 (1)存储容量 存储容量是指存储器内能存储的二进制数的位数。存储容量有两种表示方法： 位(Bit)：位是二进制数的基本单位，也是存储器存储信息的最小单位，一般用小写字母“b”表示。 2) 字节(Byte)：计算机中一般用8位构成1字节，一般用大写字母“B”表示。 (2)存取时间 存储器的两个基本操作为读出与写入。存储器从接收读操作命令到被读出信息稳定在输出缓冲器的输出端为止的时间间隔，称为读出时间；存储器从接收写操作命令到信息被写入存储单元为止的时间间隔，称为写入时间。读出时间与写入时间统称存取时间，一般以纳秒(ns)为单位。 (3)存取周期 存取周期是指两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间，用Tmin表示，通常TM稍大于存取时间，原因是存储器进行读/写之后要短暂的稳定时间，有些存储器电路刷新需要时间。 (4)功耗 功耗是指每个存储单元所耗的功率，单位为μW/单元，也可以用每块芯片的总功率来表示，功耗的单位为mW/芯片。 (5)可靠性 可靠性是指存储器对电磁场及温度变化的抗干扰能力。半导体存储器抗干扰能力较强，在高速度使用时也能正确存取。 存取时间和功耗两项指标的乘积为延迟-功耗积，反映器件的品质因数，是一项重要的综合指标。 7.1.2　只读存储器(ROM) 1.ROM的基本结构与工作原理2.ROM的分类 1.ROM的基本结构与工作原理 (1)ROM的基本结构(2)ROM的工作原理(3)ROM的输出端与输入端的逻辑关系(4)ROM的阵列图表示 (1)ROM的基本结构 图7-2　ROM的基本结构框图及逻辑图形符号a)基本结构框图　b)逻辑图形符号 （2）ROM的工作原理 图7-3　二极管构成ROM的原理电路 (2)ROM的工作原理 表7-1　图7-3中ROM数据表 (3)ROM的输出端与输入端的逻辑关系 (4)ROM的阵列图表示 在使用PROM或掩膜ROM时，一般可采用阵列图表示，图7-4a是图7-3 ROM的阵列图。有二极管的地方用一个黑点“·”表示；地址译码器构成的与阵列用字线上的与门符号表示；存储矩阵构成的或阵列用位线上的或门符号表示。从而使得与阵列和或阵列的输出与输入变量的逻辑关系变得十分直观。图7-4b是图7-4a的简化，图中省略了与门和或门的符号，直接标明与阵列和或阵列。 (4)ROM的阵列图表示 图7-4　ROM的阵列图表示a)4×4ROM的阵列图　b)简化阵列图 (4)ROM的阵列图表示 第三步，画出ROM的阵列图，如图7-5b所示。 图7-5　例7-1图a)逻辑电路　b)阵列图 表7-2　例7-1中函数真值表 表7-3　例7-1中ROM数据表 【例7-2】　某序列信号发生电路由74161、8×8ROM和74151组成，如图7-6所示。已知ROM的内容，见表7-4，设计数器初始工作状态为“0000”，在时钟CP信号的作用下，画出输出F的波形，并写出相应的序列信号。 图7-6　例7-2逻辑电路 表7-4　例7-2中ROM数据表 解：74161计数器接成十六进制计数器，但计数输出的最高位Q3未接，因此不需要考虑最高位Q3的变化，在时钟脉冲的作用下，Q2Q1Q0为“000”、“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”、“111”共八种状态依次循环变化。图7-6中将计数器的输出Q2、Q1、Q0分别接到74151的选择端A2、A1、A0和ROM的地址线A2、A1、A0，所以当Q2、Q1、Q0在“000”~“111”依次循环变化时，ROM的位线从上到下顺序输出 图 7-6 例7-2 逻辑电路 图7-7　例7-2波形图 2.ROM的分类 (1)掩膜ROM(2)一次可编程ROM(PROM)(3)可擦除可编程ROM(4)电可擦除可编程ROM(5)快闪存储器(Flash (1)掩膜ROM 掩膜ROM中存放的信息是由生产厂家根据需求采用掩膜工艺制作的。这种ROM出厂时其内部存储的信息已经“固化”在芯片内，内容固定不能编程，所以也称固定ROM。在使用时只能读出，不能编程写入，因此通常只用来存放固定数据、固定程序和函数表等。图7-8所示为掩膜ROM的存储单元。 图7-8　掩膜