第八章 VHDL语言.ppt

清华大学电子工程系99-11-12 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 §7-5 用存储器实现组合逻辑函数 * * 第七章 半导体存储器 7-1 概述 7-2 只读存储器ROM 7-3 随机存储器RAM §7-4 存储器容量的扩展 §7-5 用存储器实现组合逻辑函数 第七章 半导体存储器 按功能，存储器分为： 只读存储器（READ－ONLY MEMORY，ROM） 随机存取存储器（RANDOM－ACCESS MEMORY，RAM） 半导体存储器能存储大量二值信息，是数字系统不可缺少的部分 1、衡量指标 存储速度 存储量 2、种类 7.1 只读存储器（READ－ONLY MEMORY，ROM） 各种存储器中结构最简单的一种。在正常工作时它存储的数据是固定不变的，只能读出，不能随时写入，故称只读存储器。 分类： 使用的器件类型: 二极管ROM 双极型三极管ROM MOS管ROM 数据的写入方式: 固定（掩模）ROM：无法更改，出厂时已定 可编程ROM（PROM）：用户只可写入一次 可擦可编程ROM（EPROM）：可写可擦，但费时长，操作复杂 电抹可编程ROM（E2PROM） ROM电路都包含地址译码器、存储单元矩阵和输出缓冲器三个部分 PROM：所有的存储单元均为0或1，可根据需要改写一次 存入数据（编程）的方法：熔断法，PN结击穿法 EPROM：可根据需要改写多次，将存储器原有的信息抹去，再写入新的信息，允许改写几百次 方法：利用雪崩击穿，采用特殊的雪崩注入MOS管或叠栅注入MOS管 擦除方式：紫外线照射 特点：擦除操作复杂，速度慢，正常工作时不能随意改写 E2PROM：允许改写100～10000次 方法：利用隧道效应，采用具有两个栅极的特制NMOS管和一个普通NMOS管 擦除方式：加电 特点：擦除操作简单，速度快，正常工作时最好不要随意改写 Flash Memory:快闪存储器 方法：采用特殊的单管叠栅MOS管，写入用雪崩注入，擦除利用隧道效应 擦除方式：加电 特点：擦除操作简单，集成度高，容量大 ROM的应用 实现组合逻辑函数，代码转换，字符发生器，数学函数表，实现时序电路中组合逻辑部分 ROM也可按RAM的级联方式扩展 ROM的结构 ROM的基本结构 §7-2-1 掩模只读存储器ROM 根据用户要求专门设计的掩模板把数据：“固化”在ROM中 电路结构 地址输入 存储矩阵 地址译码器 输出缓冲器 数据输出 地址译码器：将输出的地址代码翻译成相应的控制信号，把指定单元选出，其数据送输出缓冲器 输出缓冲器 提高存储器带负载的能力 实现输出状态三态控制，与系统总线连接 二极管ROM A1 A0 VCC W0 W1 W2 W3 D3 D2 D1 D0 D’3 D’2 D’1 D’0 存储矩阵 地址译码器 或阵 与阵 掩模ROM 两位地址输入A1，A0；四位数据输出D3D2D1D0； 存储单元为二极管；存储容量为4×4位。 工作原理： 地址译码器将地址A1A0译成W0～W3中的一个高电平输出信号。 存储矩阵实际上是一个编码器，当W0～W3输出高电平信号，则在D0～D3输出一个四位二值代码。 A1A0=10, W2=1, W0=W1=W3=0, 只有D2’一根位线与W2之间有二极管，二极管导通，D2’=1,D0’=D1’=D3’=0 D3D2D1D0=0100 二极管ROM的结点图（阵列图） A1 A0 W0 W1 W2 W3 D3 D2 D1 D0 D’3 D’2 D’1 D’0 最小项 NMOS管存储矩阵 W0 W1 W2 W3 D3 D2 D1 D0 VDD 交叉点处接有MOS管时相当于存1，没有MOS管时相当于存0。交叉点的数目称为存储单元数，用4（字数）×4（位数）表示。 掩模ROM电路结构简单，集成度高 组合逻辑电路 例1 2位地址输入，4位地址输出，二极管存储器 0 1 0 1 例2 用一个ROM实现如下函数，并画出其结点图 将函数写成最小项之和的形式 确定地址和输出 输入变量为A、B、C、D，地址为4位；函数F1、F2，输出为2个，应选用24×2的ROM 画结点图 D C W1 W2 W3 F1 F2 D’2 D’1 W4 W7 W9 W10 W5 W6 W8 W11 W12 W14 W15 W13 B A W0 §7-2-2 PROM ①熔丝型PROM存储单元 ②PN结击穿法PROM存储单元 肖特基势垒稳压二极管 没使用前，全部数据为1 要存入0： 找到要输入0的单元地址，输入地址代码，使相应字线输出高电平 在相应位线上加高电压脉冲，使DZ导通，大电流使熔断丝熔断 快速熔断丝 §7