第8章存储器和可编程逻辑器件

3. 可改写 可改写ROM 为了适应程序调试的要求，针对一般PROM的不可修改 特性，设计出可以多次擦写的可编程ROM（EPROM—— Erasable Programmable ROM）），其特点是可以根据用户 的要求用工具擦去ROM中存储的原有内容，重新写入新的编 码。擦除和写入可以多次进行。同其他ROM一样，其中保存 的信息不会因断电而丢失。 早期的EPROM是利用紫外线擦除，即UVEPROM（Ultra Violer EPROM），其存储元件常用浮置栅型MOS管组成。出 厂时全部置0或1，由用户通过高压脉冲写入信息。擦除时通 过其外部的一个石英玻璃窗口，利用紫外线的照射，使浮栅 上的电荷获得高能而泄漏，恢复原有的全０或全1状态，允 ０ 许用户重新写入信息。这种EPROM芯片，平时必须用不透明 胶纸遮挡住石英窗口，以防因光线进入而造成信息流失。
图8-4为2114芯片内部的结构示意图。
其中每一个小方块均为一个六管MOS触发器基本单元电路， 排列成64×64矩阵，64列对应64对T7、T8管。又将64列分成 4组，每组包含16列，并与一个读写电路相连，读写电路受 和 WE 控制，4个读写电路对应4根数据线I/O1～I/O4。由图 CS 可见，行地址经译码后可选中某一行；列地址经译码后可选中 四组中的对应列，共四列。 当对某个基本单元电路进行读/写操作时，必须被行、列 地址共同选中。例如，当A9～A0为全0时，对应行地址A8～ A3为000000，列地址A9、A2、A1、A0也为0000，则第0行 的第0、16、32、48这4个基本单元电路被选中。此刻，若作 读操作，则 CS 为低电平， WE 为高电平，在读写电路的输出 端I/O1～I/O4便输出第0行的第0、16、32、48这四个单元电 路所存的信息。若作写操作，将写入信息送至I/O1～I/O4端口， 并 使为低电平、 为高电平，同样这四个输入信息将分别 CS WE 写入到第0行的第0、16、32、48四个单元之中。

若
A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=000000000000 表示选中列地址为A11A10A9A8=0000、行地址为 A7A6A5A4A3A2A1A0=00000000的存储单元。 此时只有X0和Y0为有效，则选中第一个信息单 元的k个存储单元，可以对这k个存储单元进行读出
或写入。
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图8-2 RAM存储矩阵的示意图
2564（256个字，每个字4位）RAM存储矩阵的 示意图。
如果X0＝Y0＝1，则选中第一个信息单元的4个 存储单元，可以对这4个存储单元进行读出或写入。
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（2）RAM 的读写原理 （以图8－1为例）
当CS=０时，RAM被选中工作。
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8.1.1 随机存取存储器（RAM）
随机存取存储器又叫随机读/写存储器，简称 RAM，指的是可以从任意选定的单元读出数据，或 将数据写入任意选定的存储单元。
优点：读写方便，使用灵活。 缺点：掉电丢失信息。
分类： SRAM （静态随机存取存储器） DRAM （动态随机存取存储器）
本章内容：
随机存取存储器RAM和只读存储器ROM的结构、
工作原理及存储器容量扩展的方法；
可编程阵列逻辑PAL 、通用阵列GAL的结构与特
点；
CPLD和FPGA的结构特点；
可编程逻辑器件的开发与应用技术。
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8.1 半导体存储器
数字系统中用于存储大量二进制信息的器件是 存储器。
穿孔卡片→纸带→磁芯存储器→半导体存储器 半导体存储器的优点：容量大、体积小、功耗 低、存取速度快、使用寿命长等。 半导体存储器按照内部信息的存取方式不同分 为两大类： 1、只读存储器ROM。用于存放永久性的、不变 的数据。 2、随机存取存储器RAM。用于存放一些临时性 的数据或中间结果，需要经常改变存储内容。

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1. RAM的结构和读写原理 （1）RAM 的结构框图
I/O1端7.11.画2019双箭是因图为8数-1据RA即M 可的由结构此框端图口读出，也可写6入
① 存储矩阵
共有28（＝256）行×24（＝16）列共212（＝ 4096）个信息单元（即字）
每个信息单元有k位二进制数（1或0）
4. Intel 2116是16 K×1位动态存储器（DRAM），
是典型的单管动态存储芯片。它是双列直插16脚封
装器件，采用+12V和± 5V三组电源供电，其逻辑电
平与TTL兼容。
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8.1.3 存储器的应用
1. 存储器容量的扩展
存储器的容量：字数×位数 ⑴ 位扩展（即字长扩展）：将多片存储器经适当 的连接，组成位数增多、字数不变的存储器。 方法：用同一地址信号控制 n个相同字数的RAM。
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若此时R/W＝1，则执行读操作，将所选存储单 元中的数据送到I/O端上。
若此时R/W=0时，进行写入数据操作。 当CS=1时，不能对RAM进行读写操作，所有端 均为高阻态。
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（3）RAM的存储单元按工作原理分为： 静态存储单元：利用基本RS触发器存储信息。
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将1024×图48的-1R2 AMRAM扩的展字为位扩20展48×8 RAM
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第8章 存储器和可编程逻辑器件简介
8.1 半导体存储器
8.1.2 只读存储器（ROM）
8.1.3 存储器的应用
2．EPROM的应用
8.1.4 其它类型存储器简介

都有了一个固定的
编号，称为地址。
2．地址译码器——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。 采用双译码结构。 行地址译码器：5输入32输出， 输入为A0、A1 、…、A4， 输 出为X0、X1、…、X31； 列地址译码器：5输入32输出， 输入为A5 、A6 、…、A9 ，输 出为Y0、Y1、…、Y31， 这样共有10条地址线。
二. RAM的工作时序（以写入过程为例）
t WC
A DD
写入单元的地址
CS
t
R /W
t
WP
AS
t
WR
I/ O
t DW
写入数据
t DH
读出操作过程如下： （1）欲写入单元的地址加到存储器的地址输入端； （2）加入有效的选片信号CS； （3）将待写入的数据加到数据输入端。 （3）在 线上加低电平，进入写工作状态； （4）让选片信号CS无效，I/O端呈高阻态。
W 3 A1 A 0
或门阵列输出表达式：
D0 W0 W2
D1 W 1 W 2 W 3
D2 W0 W2 W3
D 3 W1 W 3
（3）ROM存储内容的真值表
三． ROM的应用
1.作函数运算表电路
【例7.2—1】试用ROM构成能实现函数y=x2的运算表电路，x的取值范
D0
CS P GM Vpp V cc
芯片使能 编程脉冲 电压输入
CS OE
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五.ROM容量的扩展
（1）字长的扩展（位扩展）
现有型号的EPROM，输出多为8位。 下图是将两片2764扩展成8k×16位EPROM的连线图。
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