第八章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器教學(xué)目的：1只讀存儲(chǔ)器(rom)電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。2-資料下載頁
2024-09-05 15:37本頁面
【導(dǎo)讀】電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。RAM的字和位同時(shí)擴(kuò)展。和RAM集成芯片的功能。功耗低、存取速度快、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。Memory，簡(jiǎn)稱ROM）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和可編程邏輯陣列。MOS型存儲(chǔ)器以功耗低及集成度高等優(yōu)勢(shì)在大容量存儲(chǔ)器中應(yīng)用。只讀存儲(chǔ)器ROM是一種存儲(chǔ)固定信息的存儲(chǔ)器。其特點(diǎn)是在正常工作狀態(tài)下只能讀取。數(shù)據(jù)，不能即時(shí)修改或重新寫入數(shù)據(jù)。只讀存儲(chǔ)器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且存放的數(shù)據(jù)在斷電后不會(huì)。算機(jī)中的自檢程序就是固化在ROM中的?，F(xiàn)輸出的三態(tài)控制，便于和系統(tǒng)總線連接。下面主要以二極管掩膜ROM為例介紹ROM的結(jié)構(gòu)和工作原理。ROM的讀數(shù)過程是據(jù)地址碼讀出指定單元中的數(shù)據(jù)。他位線與W1字線相交處沒有二極管，為低電平，是0。處有二極管的畫實(shí)心點(diǎn)，表示存儲(chǔ)數(shù)據(jù)“1”，無二極管的交叉點(diǎn)不畫點(diǎn)，表示存儲(chǔ)數(shù)據(jù)“0”。程處理，將某些單元的內(nèi)容改為“0”。電擦除E2PROM和快閃存儲(chǔ)器三種類型。
【正文】 2）高性能，高可靠性；（ 3）成本低廉，維修方便。 A0 A1 A7 R/W CS I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 A0 A1 A7 R/W CS I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 A0 A1 A7 R/W CS I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 A0 A1 A7 R/W CS I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 A9 A8 A7 A1 A0 R/W I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 256 256 256 256 譯碼器 圖 用 256 4 RAM 組成 1024 4 存儲(chǔ)器 可編程邏輯器件采用的可編程元件有四類： 1． 一次性編程的熔絲或反熔絲元件。 2． 紫外線擦除、電 可編程的 EPROM(UVE PROM)即 VUCMOS工藝結(jié)構(gòu)。 3． 電擦除、電可編程存儲(chǔ)單元，一類是 E2CMOS工藝結(jié)構(gòu)；另一類是快閃存儲(chǔ)單元。 4． 靜態(tài)存儲(chǔ)器 (SRAM)的編程元件。這些元件中，電擦除、電可編程的 E2PROM和快閃存儲(chǔ)單元的 PLD以及 DRAM的 PLD目前使用最廣泛。 二、 可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu) 目前常用的可編程邏輯器件都是從與或陣列和門陣列兩類基本結(jié)構(gòu)上發(fā)展起來的，從結(jié)構(gòu)上可分為兩大類器件： PLD器件和 FPGA器件。 PLD通過修改內(nèi)部電路的邏輯功能來編程，F(xiàn)PGA通過改變內(nèi)部連線來 編程。 圖 PLD 的基本結(jié)構(gòu)框圖 1． PLD的基本結(jié)構(gòu) 一般 PLD器件是由與陣列和或陣列、輸入緩沖電路和輸出電路組成的。 PLD的每個(gè)輸出都是輸入“乘積和”的函數(shù)。 PLD的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 輸入電路可產(chǎn)生輸入變量的原、反變量以及提供足夠的驅(qū)動(dòng)能力。輸出電路視器件的不同而異，一般有固定輸出和可組態(tài)輸出兩種。 在分析 PLD結(jié)構(gòu)之前，先將描述 PLD基本結(jié)構(gòu)的有關(guān)邏輯約定說明如下。見表 。 表 PLD 基本結(jié)構(gòu)的邏輯約定 PLD 的輸入緩沖器 與門表示法 傳統(tǒng) 表示法 PLD 表示法 或門表示法 PLD 的 3 種連接方式 傳統(tǒng)表示法 PLD 表示法 硬連接 可編程連接 斷開連接 2． PROM結(jié)構(gòu) 互補(bǔ)輸入 與項(xiàng) 或項(xiàng) 輸入┆ 變量┆ ┆輸出 ┆變量 1 A A A A A A amp。 ABC D amp。 A B C D A B C D ≥ 1 ABC D ≥ 1 PROM是由固定的“與”陣列和可編程的“或”陣列組成的，如圖 。 圖 PROM 結(jié)構(gòu) 圖 PROM結(jié)構(gòu) 與陣列為全譯碼方式，輸出為 n個(gè)輸入變量可能組合的全部最小項(xiàng)，即 2n個(gè)最小項(xiàng)；或陣列是可編程的，由用戶編程。 PROM的輸出表達(dá)式是最小項(xiàng)之和的標(biāo)準(zhǔn)與－或式。 3． PLA（ Programmable Logic Array）結(jié)構(gòu) 在 ROM中，與陣列是全譯碼方式，對(duì)于大多數(shù)邏輯函數(shù)而言，并不需要使用輸入變量的全部乘積項(xiàng)，當(dāng)函數(shù)包含較多的約束項(xiàng)時(shí)，許多乘積項(xiàng)是不可能出現(xiàn)的。這樣，由于不能充分利用 ROM的與陣列從而會(huì)造成硬件的浪費(fèi)。 PLA是處理邏輯函數(shù)的一種更有效的方法，其結(jié)構(gòu)與 ROM類似，但它的與陣列是可編程的， 且是部分譯碼方式，只產(chǎn)生函數(shù)所需要的乘積項(xiàng)?；蜿嚵幸彩强删幊痰模x擇所需要的乘積項(xiàng)來完成或功能。在輸出端產(chǎn)生簡(jiǎn)化的函數(shù)與－或表達(dá)式，工作速度快，節(jié)省硬件。圖 PLA結(jié)構(gòu)。 圖 圖 PLA 結(jié)構(gòu) 圖 用 PLA 實(shí)現(xiàn)函數(shù) 例 用 PLA實(shí)現(xiàn)函數(shù) A B CCBACBACBAY ????1BCCABAY ???2P 0 P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 Y1 A A B B C C Y2 I2或陣列( 可編程)amp。1 1 1I1I0amp。amp。amp。amp。amp。O2O1O0與陣列( 可編程)≥1 ≥1 ≥1I2或陣列( 可編程)amp。1 1 1I1I0amp。amp。amp。amp。amp。amp。amp?！? ≥1 ≥1O2O1O0與陣列( 固定) 解： 在 Y1及 Y2表達(dá)式中共有七個(gè)乘積項(xiàng)，它們是： 上式可改寫成： Y1 =P0+P1+P2+P3 Y2 =P4+P5+P6 根據(jù)上式，可畫出由 PLA實(shí)現(xiàn)全加器的陣列結(jié)構(gòu)圖如圖 。 還有 GAL(Generic Array Logic)結(jié)構(gòu)； 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 FPGA結(jié)構(gòu)； PAL結(jié)構(gòu)等。上述 4結(jié)構(gòu)的分類列于表 。 表 PLD 的 4 種結(jié)構(gòu)名 稱 陣列 輸 出 類 型 與陣列 或陣列 PROM 固定 可編程 三態(tài)、集電極開路 PLA 可編程 可編程 三態(tài)、集電極開路 PAL 可編程 固定 異步 I/O 異或 、寄存器、算術(shù)選通反饋 GAL 可編程 固 定 由用戶定義 從 表 ， PROM、 PAL和 GAL三種器件只有一種陣列（與陣列或者是或陣列）是可編程的，通常稱作半場(chǎng)可編程器件，與陣列和或陣列均可編程的器件稱作全場(chǎng)可編程器件，上述四種結(jié)構(gòu)中只有 PLA屬于全場(chǎng)可編程器件。 本章小結(jié) 存儲(chǔ)器是現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中重要的組成部分，它是由許多存儲(chǔ)單元組成的，每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)一位二值邏輯（二進(jìn)制數(shù) 0或 1）。主要分為 RAM和 ROM兩大類。這兩類的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)不同。 ROM屬于大規(guī)模組合邏輯電路，而 RAM屬于大規(guī)模時(shí)序邏輯電路。 ROM是一種非易 失性的存儲(chǔ)器，它存儲(chǔ)的是固定信息，只能被讀出，不能隨意更改。ROM工作可靠，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。常見的有固定 ROM、 PROM、 EPROM、 EEPROM等，而可編程只讀存儲(chǔ)器 EPROM、 EEPROM更為常見，但可編程 ROM要用專用編程器進(jìn)行編程。 RAM是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，它由存儲(chǔ)矩陣、譯碼器和讀 /寫控制電路組成?？梢噪S時(shí)、快速地讀或?qū)憯?shù)據(jù)，但其存儲(chǔ)的信息隨電源斷電而消失，是一種易失性的讀寫存儲(chǔ)器，因此多用于需要頻繁更換數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。其存儲(chǔ)單元主要有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩大類，靜態(tài) RAM的信息可以長(zhǎng)久保持，而動(dòng)態(tài) RAM必須定期刷新。 單片隨機(jī)存取存儲(chǔ)器芯片的容量比較小，往往不能滿足需要，實(shí)際使用時(shí)，一般都需要進(jìn)行擴(kuò)展。 RAM的擴(kuò)展有位擴(kuò)展、字?jǐn)U展和位、字同時(shí)擴(kuò)展三種。通過擴(kuò)展可以得到大容量的存儲(chǔ)器，以滿足實(shí)際需要。 BCPCAPBAPA B CPCBAPCBAPCBAP ??????? 6543210 ,,可編程邏輯器件 PLD的出現(xiàn)，使數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程和電路結(jié)構(gòu)都大大簡(jiǎn)化，同時(shí)也使電路的可靠性得到提高。
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