7.存储器、复杂可编程逻辑器和现场可编程门阵列7.1只读存储器7.2随机存取存储器7.3复杂可编程逻辑器件*7.4现场可编程门阵列*7.5用EDA技术和可编程器件的设计例题教学基本要求:・掌握半导体存储器字、位.存储容量.地址.等基本概念。
・掌握RAM. ROM的工作原理及典型应用。
・了解存储器的存储单元的组成及工作原理。
・了解CPLD. FPGA的结构及实现逻辑功能的编程原理。
概述半导体存贮器能存放大量二值信息的半导体器件。
存储器的主要性能指标存储数据量大一^储容量大取快速度——存储时间短可编程逻辑器件是一种通用器件,其逻辑功能是由用户通过对器件的编程来设定的。
它具有集成度高、结构灵活、处理速度快、可靠性高等优点。
7.1只读存储器7.1.1 ROM的定义与基本结构7.1.2两维译码7.1.3可编程ROM7.1.4集成电路ROM7.1.5ROM的读操作与时序图7.1.6ROM的应用举例7・1只读存储器SRAM (Static RAM):静态RAMDRAM (Dynamic RAM):动态RAM 定ROM PROMEPROM E 2PROM RAM （随机存取存储器）:在运行状态可以随时逬行读或写操作。
存储的数据必须有电源供应才能保存，一旦掉电，数据全部丢失。
ROM （只读存储器）:在正常工作状态只能读出信息。
断电后信息不会丢失,常用于存放固定信息（如程序、常数等）。
RAM(Random-Access Memory)ROMJ (Read-Only可编程ROM和——As —A2—Ai —Ao —X。
T r t t-r r n ._r 1 F t r L】」L1 r」LT r」Li r」L1 r」Li r」L1 r」LT r十• • • -fc_r」Li r」LT r」L1 rJ L■」L」L」L」L」L」L」L」■ ■ ■ L」L」L」L J码器■Xn r1T r1T r1i r111i r1i r1T r11 rT r11i r1 L」L」L」L」L」L」L」L• • •弋」L J L」L J几个基本概念:字长(位数):表示一个信息多位二进制码称为一个字, 字的位数称为字长。
字数:字的总量。
字数=2" ( n为存储器外部地址线的线数) 地址:每个字的编号。
存储容量(M):存储二值信息的总量。
存储容量(M)=字数x位数As 人6 人7列地址译码器行地址译7.1 .1 ROM的定义与基本结构只读存储器,工作时内容只能读出,不能随时写入,所以称为只读存储器。
(Read-Only Memory)ROM的分类按存贮单元中器件划分「二极管ROM彳三极管ROM -MOS管ROM按写入情况划分可编程ROMPROM EPROM E2PROM7.1.1 ROM的定义与基本结构地址译码器<!EI1） ROM （二极管PROM）结构示意图+5V M=4x4地址译码器匸Y（）Ai YiAoY22线-4线译码器丫3存储矩阵< 丿j ；W丄: 、-- 丿滾出控十7『科带■OE——£>3。
2 Di D（）当丽=0时地址内容1^0D3D^D^D O00011011•字线与位线的交点都是一个存储单元。
交点处有二极管相当存］”无二极管相当存0 当呢=1时输出为高阻状态D 该存储器的容量二? 28x 1=2567.1.3 可编程ROM ( 256x1位EPROM ) 256个存储单元排成16x16的矩阵行译码器从16行中选出要读的一行心列译码器再从选中的一行存: 储单元中选出要读的一列的- 一个存储单元。
入如选中的存储单元的MOS管；：_ ____ Ao的浮栅注入了电荷,该管截V DD Wo止 < 读得1;相反读得0EZ行地址译码器列地址详码器16X 16存储矩阵—I—5输m缓冲器^^1^^^1iiBiiItII7.1.4集成电路ROMAT27C010 fD7 〜D Q 128K'8 位ROM Vpp匚132□ Vcc A16匚231□ PGM A15E330□ NC A12E429□ A14 A7E528□ A13 A6匚6卜27□ A8 A5匚7占26□ A9 A4匚8M 25□ A11 A3匚98 24□ OE A2E10o 23□ A10 A1匚1122□ CE A0匚1221□ 07 00匚1320□ 06 01匚1419□ 05 02 □1518□ 04GNDE1617□ 03Pin ConfigurationsPin Name FunctionAO-A16 Addresses 00-07 Outputs CEChip Enable OE Output En able PGMProgram StrobeNC No ConnectPLCC Top ViewB MC A14A13A.8A9小OE A10GE 07OG 050403匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚P 6527G 54 3210 O12D• -A A A A ^AA O O O NGVPA1A1川A12 A16 VCC_NC A15VPP PGM5 6 78 99 8 76 5 4p 2 2 22 2 2 3132 3TSOP Top viewPlastic Dual In-Line PackageType 13M PP I15A7A53 □AJ亡匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚亡匚03211- ； 、叵i® ffilEB曲 知6巨鬧川川川川“川""WWW Q Infineon?mHYB25D256163CE-4.0.ORP9 圭 C2 FUU17146Effi KI 貢門 •叫卩严：：co ，U97.1.5 ROM 的读操作与时序图CEAC Waveforms for Read Operation ⑴ADDRESStACCAi6 〜Ao读出单元的地址有效OE^OEAA^ozDy〜£>ozF OH数据输出有效 tcECEOEtDF一效数■定延时tOHADDRESS VALIDtCE/OUTPUT HIGH Z/ OUTPUT、\ VALID /7.1.6 ROM的应用举例(i)用于存储固定的专用程序(2 )利用ROM可实现查表或码制变换等功能查表功能■ ■查某个角度的三角函数把变量值(角度)作为地址码 <其对应的函数值作为存放往该地址内的数据,这称为〃造表"O使用时, 根据输入的地址(角度),就可在输出端得到所需的函数值 < 这就称为〃查表"O码制变换・・把欲变换的编码作为地址,把最终的目的编码作为相应存储单元中的内容即可。
用ROM实现二逬制码与格雷码相互转换的电路厶人O3€>2O1€>0=D3D2£)1P0用ROM实现二进制码与格雷码相互转换的电路Ch1 2 A / o A2Ai ROMCEOEDiD2D3D4O30201Oo7.2随机存取存储器(RAM )7.2.1静态随机存取存储器(SRAM)7.2.2同步静态随机存取存储器(SSRAM ) 7.2.3动态随机存取存储器724存储器容量的扩展7.2随机存取存储器(RAM)7.2.1静态随机存取存储器(SRAM)1 SRAM 的基本结构CE WE OE =1XX高阻ir :■ *V ■" J— —-W-L].厂列译码「II■■■■J. MB ■■■ MM存储阵列CE WE OE =010输出（读）CE WE OE =00X输入（写）\OE\CE \WE 行 译 码 ||J]CE WE OE =011高阻辛国北工関WV^ES1. RAM存储单元•静态SRAM(Static RAM) 本单元门控制管•控ironT5T I//-V D D1V GG11nd1H 双稳雷单元数据列存储单元公用的门控制管，与读写控制电路相接Yj = 1时导通位线B数据线1. RAM存储单元•静态SRAM(Static RAM)X、一（行选择线）丁6(A7数据线耳（列选择线）1百HIi线Xj=l呎、丁6导通触发器与位线接通丫广1•T7. T$均导通•触发器的输出与数据线接通,该单元通过数据线读取数据。
3.SRAM 的读写操作及时序图 读操作时序图〉〈 读出单元的地址有效 ）〈T (AA一上一个有效数据Ijjp 「 数据输出有效『RC地址输出数据CE OE数据输出『RCLZOE高阻(LZCE数据输岀有效(b)(HZCE『HZOE-^3.SRAM的写操作及时序图写操作时序图722同步静态随机存取存储器(SSRAM)SSRAM 是一种高速RAM 。
与SRAM 不同，SSRAM 的读写 操作是在时钟脉冲节拍控制下完成的。
O地址＞寄存 器输入 寄存器＜读写控制 逻辑0E寄存地址线上的地址寄存要写入的 数据2位二进制计数器， 处理A]A°内部读写控制信号；5EW1E =0:写操作 WE =1:读操作:在每个时钟有效沿锁存输入信号，在一 个时钟周期内，由内部电路完成数据的读（写）操作。
u2 J A<> 7 91011IlliIfII・・・CE 斗W :ADV^~\ WE 厂 A HO钾周A3tIIIIIaII二i 秋区mscn^wcn^）iC5A7））iG IIIIIII・■K A O□H -片选无效!黠刊豔I/O 输I/O 输I/O 输出A4入A5岀A6 数据；数据；数据; 开始开始开始 写A5写A6读A7 数据，数据数据ADV=1:丛发模式读写从发模式读写癮式吐有新兔址输入后，自动产生后续地址进行读写操作，地址总线让出1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 CP・^r\_r^r^r^j~\_r^r^r^r\_r\_r^zzz^zzz^z/zz«^z/zzz/z/zzzz«^z/zz一aA2+却况\2+钗W(A2)双I (A3)加(A3+ >丛发丛发读A2丛发丛发丛发丛发模式模式地址模式模式模式模式读读单元读读读重新Al+1A1+2数据A2+1A2+2A2+3读A2中的中的中的中的中的中的读Al地址单元数据30C 0( 41)^( A1+1 A2)1|5CSSRAM的使用特点:在由SSRAM构成的计算机系统中f由于在时钟有效沿到来时,地址、数据、控制等信号被锁存到SSRAM内部的寄存器中f因此读写过程的延时等待均在时钟作用下,由SSRAM内部控制完成。
此时 < 系统中的微处理器在读写SSRAM的同时 <可以处理其他任务,从而提高了整个系统的工作速度。
刷新缓冲器输入缓冲器被选通数据Di经缓冲器和位线写入存储单元刷新R 行选线X如果Di为1，则向电容器充电,C存1仮之电容器放电（存0。
