第15章 半导体存储器与可编程逻辑器件

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。

半导体存储器和可编程逻辑器件半导体存储器和可编程逻辑器件是现代计算机中必不可少的组件，它们可以用来寄存数据和指令，在计算机的运行过程中，起着至关重要的作用。

本文将重点介绍半导体存储器和可编程逻辑器件的工作原理、种类和发展历程。

一、半导体存储器半导体存储器是计算机内存中最为重要的一种存储器，用于存储数据和指令，在计算机的工作过程中扮演着重要的角色。

它具有速度快、体积小、功耗低、可靠性高等优点，因此被广泛应用于各种计算机系统中。

半导体存储器分为RAM和ROM两种类型，其中RAM是一种易失性存储器，主要分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两种类型。

SRAM采用触发器存储单元来存储数据，因此具有较高的读写速度和较低的功耗，但存储密度相对较低，价格较高。

而DRAM采用电容存储单元来存储数据，存储密度较高，价格相对较低，但读写速度和功耗略高于SRAM。

ROM是一种只读存储器，主要分为PROM、EPROM和FLASH三种类型。

PROM是可编程只读存储器，EPROM是可擦写可重写存储器，FLASH具有可擦写可重写功能，速度快，存储密度高，价格相对较低。

二、可编程逻辑器件可编程逻辑器件(PAL、GAL等) 是一种数字电路，可以根据用户的需求对电路进行编程，实现特定的逻辑功能。

它具有半固定的逻辑功能和高速的运算能力，在数字电路设计中被广泛应用。

PAL(Programmable Array Logic)是第一代可编程逻辑器件，它包含了AND、OR和NOT门，可以实现较为简单的逻辑功能。

GAL(Generic Array Logic)是第二代可编程逻辑器件，它采用了可编程器件技术，可以根据用户的需求对逻辑电路进行程序设计。

EPLD(Erasable Programmable Logic Device)是第三代可编程逻辑器件，可以重编程和擦除，可提高电路的灵活性和可重用性。

FPGA(Field Programmable Gate Array)是第四代可编程逻辑器件，具有更高的逻辑密度、更快的速度和更强的运算能力，可实现复杂的逻辑电路设计。