第7章 存储器和可编程逻辑器件

第七章 存储器与可编程逻辑器件
7. 1 随机存储器(RAM) 7. 2 可编程逻辑器件 PLD 7. 3 只读存储器（ROM）和
可编程逻辑阵列(PLA）
目的与要求
1．学会识辨PLA的阵列图 2．学会分析PLA构成的组合电路
重点：分析PLA构成的组合电路 难点：分析PLA构成的组合电路
７.4 可编程逻辑阵列PLA
由于与或阵列均能编程 的特点，在实现函数时，只 需形成所需的乘积项，使阵 列规模比PROM小得多。
二．PLA的应用
例1：分析图示电路，指出该电路的功能。
7项
课堂练习
例2： PLA阵列如图，试定、或阵列可编程，而PLA是与和或阵 列全可编程。
②PROM与阵列是全译码的形式，而PLA是根据需要产生乘 积项，从而减小了阵列的规模。
一．PLA的基本结构 二．PLA的应用
复习回顾 PLD器件基本结构
PLD基本结构大致相同，根据与或阵列是否可编程分为三类： 1．与阵列固定、或阵列编程：PROM 2．与或阵列全编程：PLA
3．与阵列编程、或阵列固定：PAL、GAL和HDPLD
复习回顾
• 1）70年代，PROM、PLA、PAL • 2）80年代初，GAL • 3）80年代后期，CPLD、EPLD、FPGA • 4）90年代后，SOPC
③PROM实现的逻辑函数采用最小项表达式来描述；而用 PLA实现逻辑函数时，运用简化后的最简与或式，即由与阵列构 成乘积项，根据逻辑函数由或阵列实现相应乘积项的或运算。
④在PLA中，对多输入、多输出的逻辑函数可以利用公共的 与项，因而，提高了阵列的利用率。
小结
在例1中PLA仅用了七个乘积项，比PROM（16 项）全译码少用9个，实现的逻辑功能是一样的。从 而降低了芯片的面积，提高了芯片的利用率，所以 它来实现多输入、多输出的复杂逻辑函数较PROM 有优越之处。

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）

N+ SiO2
P型硅衬底
图7-2-1 叠层栅MOS管剖面示意图
写入：
漏极和源极（接地）之间加 高电压，控制栅极加高电压 脉冲,形成雪崩效应。需专 用工具（编程器）。
擦除： 用紫外线或X射线照射SIMOS 管，使SiO2层中产生电子空 穴对，为浮置栅的负电荷提 供放电通道。
2020/1/15
4. 电可擦除可编程ROM（E2PROM）。也是采用浮栅技术，用 电擦除，可重复擦写100次，并且擦除的速度要快的多。 E2PROM的电擦除过程就是改写过程，它具有ROM的非易失 性，又具备类似RAM的功能，可以随时改写。
特点：适合于大批量生产使用，性价比高。 数据无法修改，不灵活。
2020/1/15
2.可编程ROM(PROM)
PROM（Programable ROM)。出厂时，存储内容全为1
（或全为0），用户可根据自己的需要进行编程，但只能编
程一次。
用户对PROM编程是逐字逐
UCC 字线
Wi
位进行的。首先通过字线和位线 选择需要编程的存储单元，然后 通过规定宽度和幅度的脉冲电流， 将该存储管的熔丝熔断，这样就
址
译
码 W2
A0
器
W3
存储矩阵 W0
A1
地 W1
址
译
码 W2
A0
器
W3
D3
D2
D1
D0
EN
D3
D2
D1
D0
2020/1/15
二、只读存储器ROM编程
ROM的编程是指将信息存入ROM的过程。 1.固定ROM(掩膜ROM):
用户专用ROM,用户将程序代码交给IC生产商，生产商在 芯片制造过程中将用户程序代码固化在IC的ROM中，用户在 使用过程只能读出不能写入。

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。