第7章 半导体存储器和可编程逻辑器件

通常将每个输出代码叫一个“字”，并把 W0—W3叫做字线，把D0—D3叫做位线（或数据 线），而A1、A0称为地址线。输出端的缓冲器用来 提高带负载的能力，并将输出的高、低电平变换为
标准的逻辑电平。同时，通过给定 EN 信号实现对 输出的三态控制。
在读取数据时，只要输入指定的地址码并
令 EN = 0 ，则指定地址内各存储单元所存数据就会出现 在数据线上.
相当 于负 载电 阻
2、可编程只读存储器(PROM)
在开发数字电路新产品的过程中，设计人员经常 需要按照自己的设想得到存有所需内容的ROM。这 时可通过将所需内容自行写入PROM而得到要求的 ROM。
PROM的总体结构与掩模ROM一样，同样由存 储矩阵、地址译码器和输出电路组成。不过在出厂 时已经在存储矩阵的所有交叉点上全部制作了存储 元件，即相当于在所有存储单元中都存入了1。
由于计算机处理的数据量越来越大，运算速度越 来越快，这就要求存储器具有更大的存储容量和更快 的存取速度 。通常都把存储量和存取速度作为衡量存 储器性能的重要指标。目前动态存储器的容量已达位 109位/片。一些高速随机存储器的存取时间仅10ns左 右。
一、半导体存储器的分类 1、以存、取功能分 ：
只读存储器（Read-Only Memory，简称 ROM） 随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）
3 、 可擦除可编程只读存储器（EPROM）
由于可擦除的可编程ROM(EPROM)中存 储的数据可以擦除重写，因而在需要经常修改 ROM中内容的场合，经常使用EPROM。分:
紫外线擦除的EPROM，也称UVEPROM。 电信号可擦除的EPROM 简称E 2 PROM 快闪存储器（Flash Memory）

第七章 半导体存储器数字信息在运算或处理过程中，需要使用专门的存储器进行较长时间的存储，正是因为有了存储器，计算机才有了对信息的记忆功能。

存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。

半导体存储器以其品种多、容量大、速度快、耗电省、体积小、操作方便、维护容易等优点，在数字设备中得到广泛应用。

目前，微型计算机的内存普遍采用了大容量的半导体存储器。

存储器——用以存储一系列二进制数码的器件。

半导体存储器的分类根据使用功能的不同，半导体存储器可分为随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）和只读存储器（ROM —Read-Only memory ）。

按照存储机理的不同，RAM 又可分为静态RAM 和动态RAM 。

存储器的容量存储器的容量=字长（n ）×字数（m ）7.1随机存取存储器（RAM ）随机存取存储器简称RAM ，也叫做读/写存储器，既能方便地读出所存数据，又能随时写入新的数据。

RAM 的缺点是数据的易失性，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。

一． RAM 的基本结构由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片选控制等几部分组成。

存储矩阵读/写控制器地址译码器地址码输片选读/写控制输入/输出入图7.1—1 RAM 的结构示意框图1. 存储矩阵RAM 的核心部分是一个寄存器矩阵，用来存储信息，称为存储矩阵。

图7.1—5所示是1024×1位的存储矩阵和地址译码器。

属多字1位结构，1024个字排列成32×32的矩阵，中间的每一个小方块代表一个存储单元。

为了存取方便，给它们编上号，32行编号为X 0、X 1、…、X 31，32列编号为Y 0、Y 1、…、Y 31。

这样每一个存储单元都有了一个固定的编号（X i 行、Y j 列），称为地址。

11113131131********列 译 码 器行译码器...........位线位线位线位线位线位线.......X X X Y Y Y 0131131A A A A A A A A A A 地 址 输 入地址输入0123456789D D数据线....图7.1－5 1024×1位RAM 的存储矩阵2． 址译码器址译码器的作用，是将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号，从而选中该存储单元。

❖ （1） F1( ABC) ABC ABC ABC ABC ❖ 解：
❖ 3.21 用8选1数据选择器74151设计一个组合 逻辑电路。该电路有3三个输入逻辑变量A、B、 C和一个工作状态控制变量M。当M＝0时电路 实现“意见一致”功能（ A、B、C状态一致 时输出为1，否则输出为0），而M＝1时电路 实现“多数表决”功能，即输出与A、B、C中 多数的状态一致。
数字电子技术作业
第一章数字逻辑基础 第二章逻辑门电路 第三章组合逻辑电路 第四章触发器 第五章时序逻辑电路 第六章脉冲波形的产生与整形 第七章半导体存储器 第八章可编程逻辑器件 第九章数/模和模/数转换器
1.12 写出下图所示各逻辑图的输出函数表达式，列 出它们的真值表。
F1 F4
F2
F3
解： F1 AB F2 A B F3 BC
ABACBC
BC
A
00 01 11 10
00
1
0
1
11
0
1
0
Y ABC
❖ 3.13某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有 呼叫按钮，同时在护士值班室内对应的装有一号、 二号、三号、四号4个指示灯。
❖ 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其它病室的 按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮 没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号 病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号 病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无 论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有 在一、二、三号病室的按钮均未按下四号病室的按 钮时，四号灯才亮。试用优先编码器74148和门电路 设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个 指示灯状态的高、低电平信号。
Y CBA CB CA CBACB CA

半导体存储器和可编程逻辑器件随着科技的不断进步，半导体技术及其应用越来越广泛，半导体存储器和可编程逻辑器件作为其中的重要组成部分，已经成为数字电路和计算机系统设计中必不可少的一部分。

本文将对半导体存储器和可编程逻辑器件的原理、应用、发展及未来趋势进行详细介绍。

一、半导体存储器半导体存储器是以半导体器件为主要构成材料的存储器器件，主要是用于存储数字信息。

其原理是根据内存存储器芯片内部的存储单元进行数据的读写操作。

目前最常见的半导体存储器有静态随机存储器（SRAM）、动态随机存储器（DRAM）、闪存存储器等。

1. 静态随机存储器（SRAM）SRAM是一种速度非常快的存储器，它的读写速度比DRAM快多了，通常用于将计算机的一级缓存内存中。

SRAM 是一种静态存储器，也就是说，当一条数据被存储在SRAM中时，只要电源没有被关闭，它就会一直保存在那里，在这种情况下，SRAM的读写速度都非常快。

2. 动态随机存储器（DRAM）DRAM是一种速度比较慢的半导体存储器，它是一种动态存储器，也就是说，它的存储单元采用电容器构成，所以需要不断地刷新，否则将会丢失存储数据。

目前，很多计算机主板上内存插槽里的内存条用的就是DRAM。

3. 闪存存储器闪存存储器具有非常高的可靠性、速度和存储容量，同时功耗也很低，所以广泛应用于计算机、手机、相机等各种电子设备存储信息。

闪存存储的最大特点是可以长期保存数据，并且不需要电源来保持其数据状态。

二、可编程逻辑器件可编程逻辑器件是一种能够实现设计者可以根据需要对其进行编程的器件。

它是一种可以通过编程改变其内部电路连接方式的芯片。

可以通过内部的可编程电路连接元器件来实现逻辑门电路、模拟电路和数字逻辑实现等。

常见的可编程逻辑器件有可编程门阵列（PGA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等。

1. 可编程门阵列（PGA）PGA是一种集成度较低的可编程逻辑器件，它包含一个大量的与门和或门，可以用来实现一些简单的逻辑功能。