数字电路第8章存储器

第8章半导体存储器和可编程逻辑器件8-1存储器按读写功能以及信息的可保存性分别分为哪几类？并简述各自的特点。

解答：存储器按读写功能可分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。

随机存取存储器在工作过程中，既可从其任意单元读出信息，又可以把外部信息写入任意单元。

因此，它具有读、写方便的优点，但由于具有易失性，所以不利于数据的长期保存。

只读存储器在正常工作时其存储的数据固定不变，只能读出，不能随时写入。

ROM为非易失性器件，当器件断电时，所存储的数据不会丢失。

存储器按信息的可保存性可分为易失性存储器和非易失性存储器。

易失性存储器在系统关闭时会失去存储的信息，它需要持续的电源供应以维持数据。

非易失存储器在系统关闭或无电源供应时仍能保持数据信息。

8-2什么是SRAM？什么是DRAM？它们在工作原理、电路结构和读/写操作上有何特点？解答：SRAM（Static Random Access Memory）为静态随机存储器，其存储单元是在静态触发器的基础上附加控制电路构成的。

DRAM（Dynamic Random Access Memory）为动态随机存储器，常利用MOS管栅极电容的电荷存储效应来组成动态存储器，为了避免存储信息的丢失，必须定时地对电路进行动态刷新。

SRAM的数据由触发器记忆，只要不断电，数据就能保存，但其存储单元所用的管子数目多，因此功耗大，集成度受到限制。

DRAM一般采用MOS管的栅极电容来存储信息，由于电荷保存时间有限，为避免存储数据的丢失，必须由刷新电路定期刷新，但其存储单元所用的管子数目少，因此功耗小，集成度高。

SRAM速度非常快，但其价格较贵；DRAM的速度比SRAM慢，不过它比ROM 快。

8-3若RAM的存储矩阵为256字⨯4位，试问其地址线和数据线各为多少条？解答：存储矩阵为256字⨯4位的RAM地址线为8根，数据线为4根。

8-4某仪器的存储器有16位地址线，8位数据线，试计算其最大存储容量是多少？解答：最大存储容量为216⨯8=524288=512k bit（位）8-5用多少片256⨯4位的RAM可以组成一片2K⨯8位的RAM？试画出其逻辑图。

数字电路中的重点名词解释数字电路是电路设计的一种重要形式，它利用数字信号进行信息处理和传输。

数字电路由多个数字元器件组成，如逻辑门、触发器和计数器等。

在数字电路中，有许多重要的名词需要解释和理解。

本文将对数字电路中的重点名词进行解释，帮助读者更好地理解数字电路的工作原理。

1. 逻辑门（Logic Gate）逻辑门是数字电路中最基本的组成单元之一。

它具有一定数量的输入和一个输出。

逻辑门根据输入信号的不同组合产生相应的输出信号。

常见的逻辑门有与门（AND Gate）、或门（OR Gate）、非门（NOT Gate）以及与非门（NAND Gate）等。

逻辑门的输出信号可以是高电平（表示1）或低电平（表示0），这取决于逻辑门的工作方式和输入信号的电平。

2. 触发器（Flip-flop）触发器是一种存储电路，也是数字电路中常用的组件之一。

触发器可以存储一个位（0或1），并将存储的位作为输出信号。

触发器具有时钟信号输入，通过时钟信号的边沿来改变存储的位。

常见的触发器包括RS触发器、D触发器和JK触发器等。

这些触发器根据输入信号的不同组合以及时钟信号的作用，可以实现不同的存储和传输功能。

3. 计数器（Counter）计数器是一种能够按照一定规律进行计数的数字电路。

它可以用于计数和计时等应用。

计数器根据输入的时钟信号进行计数，并将计数结果输出。

常见的计数器有二进制计数器、十进制计数器以及循环计数器等。

不同类型的计数器具有不同的计数规律和位数，可以根据具体需求选择合适的计数器。

4. 编码器（Encoder）和解码器（Decoder）编码器和解码器是数字电路中用于编码和解码信号的设备。

编码器将一组输入信号转换为相应的编码输出信号，而解码器则将编码的输入信号转换为原始输入信号输出。

编码器和解码器广泛应用于数字信号的传输和系统的控制等方面。

常见的编码器和解码器包括二进制-十进制编码器、BCD-七段数码管解码器等。

5. 多路复用器（Multiplexer）和译码器（Demultiplexer）多路复用器和译码器是数字电路中常见的数据选择和分配设备。

第7章 时序逻辑电路【7-1】已知时序逻辑电路如图所示，假设触发器的初始状态均为0。

(1 )写出电路的状态方程和输出方程。

(2) 分别列出X =0和X =1两种情况下的状态转换表，说明其逻辑功能。

(3) 画出X =1时，在CP 脉冲作用下的Q 1、Q 2和输出Z 的波形。

1J 1KC11J 1KC1Q 1Q 2CPXZ1图解：1．电路的状态方程和输出方程n 1n2n 11n 1Q Q Q X Q +=+n 2n 11n 2Q Q Q ⊕=+ CP Q Q Z 21=2．分别列出X =0和X =1两种情况下的状态转换表，见题表所示。

逻辑功能为 当X =0时，为2位二进制减法计数器；当X =1时，为3进制减法计数器。

3．X =1时，在CP 脉冲作用下的Q 1、Q 2和输出Z 的波形如图(b)所示。

题表Q Q Z图(b)【7-2】电路如图所示，假设初始状态Q a Q b Q c =000。

(1) 写出驱动方程、列出状态转换表、画出完整的状态转换图。

(2) 试分析该电路构成的是几进制的计数器。

Q c图解：1．写出驱动方程1a a ==K J ncn a b b Q Q K J ⋅== n b n a c Q Q J = n a c Q K = 2．写出状态方程n a 1n a Q Q =+ n a n a n a n a n c n a 1n b Q Q Q QQ Q Q +=+ nc n a n c n b n a 1n b Q Q Q Q Q Q +=+3．列出状态转换表见题表，状态转换图如图(b)所示。

图7.2(b)表7.2状态转换表CP na nbc Q Q Q 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 16 0 0 0n4．由FF a 、FF b 和FF c 构成的是六进制的计数器。

【7-3】在二进制异步计数器中，请将正确的进位端或借位端（Q 或Q ）填入下表解：题表7-3下降沿触发 由 Q 端引出进位 由Q 端引出借位触发方式 加法计数器 减法计数器上升沿触发 由Q 端引出进位 由Q 端引出借位【7-4】电路如图(a)所示，假设初始状态Q 2Q 1Q 0=000。

第8章存储器与可编程逻辑器件8.1存储器概述自测练习1．存储器中可以保存的最小数据单位是（）。

（a）位（b）字节（c）字2．指出下列存储器各有多少个基本存储单元？多少存储单元？多少字？字长多少？（a） 2K×8位（）（）（）（）（b） 256×2位（）（）（）（）（c） 1M×4位（）（）（）（）3．ROM是（）存储器。

（a）非易失性（b）易失性（c）读/写（d）以字节组织的4．数据通过（）存储在存储器中。

（a）读操作（b）启动操作（c）写操作（d）寻址操作5．RAM给定地址中存储的数据在（）情况下会丢失。

（a）电源关闭（b）数据从该地址读出（c）在该地址写入数据（d）答案（a）和（c）6．具有256个地址的存储器有（ ）地址线。

（a）２５６条（b）６条（c）8条（d）16条7．可以存储２５６字节数据的存储容量是（ ）。

（a）２５６×１位（b）２５６×８位（c）１Ｋ×４位　（d）２Ｋ×１位答案：1．a2．（a）2048×8；2048；2048；8（b）512；256；256；2（c）1024×1024×4；1024×1024；1024×1024；43．a4．c5．d6．c7．b8.2随机存取存储器（RAM）自测练习1.动态存储器（DRAM）存储单元是利用（）存储信息的，静态存储器（SRAM）存储单元是利用（）存储信息的。

2.为了不丢失信息，DRAM必须定期进行（）操作。

3.半导体存储器按读、写功能可分成（）和（）两大类。

4.RAM电路通常由（）、（）和（）三部分组成。

5.6116RAM有（）根地址线，（）根数据线，其存储容量为（）位。

答案：1．栅极电容，触发器2．刷新3．只读存储器，读/写存储器4．地址译码，存储矩阵，读/写控制电路5．11，8，2K×8位8.3 只读存储器（ROM）自测练习1．ROM可分为（）、（）、（）和（）几种类型。

电路基础原理数字信号的存储器与寄存器实现在电路基础原理中，数字信号的存储器与寄存器是关键的组成部分。

它们扮演着信息存储和传输的重要角色。

本文将详细介绍数字信号的存储器与寄存器的实现原理。

1. 数字信号的存储器数字信号的存储器是用于存储二进制数据的电路。

常见的存储器类型包括SR（Set-Reset）存储器、D（Data）存储器和JK存储器等。

其中，SR存储器是最简单的一种。

它有两个输入端，分别是Set和Reset，以及两个输出端，分别是Q和Q'。

当Set端为1，Reset端为0时，SR存储器的状态变为1。

当Set端为0，Reset端为1时，SR存储器的状态变为0。

当Set端和Reset端同时为1时，SR存储器的状态是无法确定的。

为了解决SR存储器的不确定性问题，D存储器应运而生。

D存储器有一个输入端D，即数据输入端。

当D为1时，D存储器的状态变为1；当D为0时，D存储器的状态变为0。

相比于SR存储器，D存储器只有一个输入端，更加简洁。

另一个常见的存储器类型是JK存储器。

JK存储器有两个输入端J和K，以及两个输出端Q和Q'。

当J和K同时为1时，JK存储器的状态不变。

当J为1，K为0时，JK存储器的状态变为1。

当J为0，K为1时，JK存储器的状态变为0。

当J和K同时为0时，JK存储器的状态也是无法确定的。

2. 数字信号的寄存器数字信号的寄存器是一种可以在时钟信号的作用下存储和传输数据的电路。

它常用于在数码管、LED灯等显示设备中，以及在计算机等系统中。

寄存器通常由触发器（Flip Flop）和多路选择器构成。

触发器有很多种类，常见的有D触发器、JK触发器和T触发器等。

与存储器类似，触发器也可以通过时钟信号的作用控制数据的存储和输出。

多路选择器可以选择不同的输入信号，并将其传递到输出端。

对于寄存器来说，多路选择器常用于选择输入信号和输出信号的连接。

寄存器的实现原理是：在每个时钟跳变的时刻，输入信号被保存在触发器中，然后通过多路选择器选择性地传递到输出端。

电路基础原理电路中的存储器与寄存器设计在电子技术的领域中，存储器和寄存器是非常重要的组成部分。

它们在数字电路中扮演着存储和传输数据的关键角色。

本文将从基础原理的角度探讨存储器和寄存器的设计。

一、存储器的基本原理存储器是用于存储和检索数据的电子设备。

在数字电路中，存储器通常由一组电子元件（如触发器）组成，能够以二进制的形式存储数据。

最常用的存储器类型是随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM是一种易失性存储器，它能够在电源关闭之前保存数据。

它的存储单元通常由触发器和传输门组成。

在写入操作时，信号会从输入线传输到存储单元的触发器中，从而改变存储器中的位。

读取操作则反过来，数据从存储单元的触发器传输到输出线。

ROM是一种非易失性存储器，它的内容在电源关闭之后依然可以保持。

ROM的存储单元通常由门电路组成，它们的输出端连接到输出线上。

在制作ROM时，门电路的连接方式和逻辑函数被预先编程，因此只能读取而不能写入。

二、寄存器的设计原理寄存器是一种特殊类型的存储器，用于存储和传输数据。

它由多个触发器组成，每个触发器能够存储一个位的数据。

寄存器通常用于临时存储中间结果或控制信号。

常用的寄存器类型有移位寄存器和计数器。

移位寄存器用于数据的移位操作，可以将数据向左或向右移动一位或多位。

它的存储单元通过连接多个触发器来实现。

计数器则是一种特殊的寄存器，用于计数和存储数字。

它可以按照预定的顺序递增或递减。

计数器通常由多个触发器和逻辑门组成。

在递增模式下，每次时钟信号触发时，计数器的值会增加一个固定的数值。

三、存储器与寄存器的设计要考虑的因素在设计存储器和寄存器时，需要考虑以下几个因素：1. 存储容量：存储器和寄存器的容量应根据需求来确定。

容量过小可能无法存储足够的数据，容量过大则会占用更多的资源。

2. 读写速度：存储器和寄存器的读写速度对于整个系统的性能影响很大。

较高的读写速度能够提供更快的数据处理能力。

第八章半导体存储器和可编程逻辑器件一、填空题1、一个10位地址码、8位输出的ROM，其存储容量为或。

2、将一个包含有32768个基本存储单元的存储电路设计16位为一个字节的ROM。

该ROM有根地址线，有根数据读出线。

二、综合题1、试写出图6-1所示阵列图的逻辑函数表达式和真值表，并说明其功能。

01F2F3图6-1 例6-1逻辑图2、试用256×4位的RAM扩展成1024×8位存储器。

3、下列RAM各有多少条地址线？⑴512×2位⑵1K×8位⑶2K×1位⑷16K×1位⑸256×4位⑹64K×1位4、写出由ROM所实现的逻辑函数的表达式。

(8分)Y1Y25、四片16×4RAM 和逻辑门构成的电路如图6-7所示。

试回答：AB AB 4AB AB 0地址线数据线图6-7 多片RAM 级联逻辑图⑴单片RAM 的存储容量，扩展后的RAM 总容量是多少？⑵图6-7所示电路的扩展属位扩展，字扩展，还是位、字都有的扩展？ ⑶当地址码为00010110时，RAM0~RAM3，哪几片被选中？6.用ROM 设计一个组合逻辑电路，用来产生下列一组逻辑函数。

画出存储矩阵的点阵图。

D C B A D C B A D C B A D C B A Y ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=1 D C B A D C B A D C B A D C B A Y ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=2 D C B D B A Y ⋅⋅+⋅⋅=3D B D B Y ⋅+⋅=47、画出实现下面双输出逻辑函数的PLD 表示。

D C AB CD B A D C B A D C B A D C B A f ABCC B A C B A C B A f ),,,( ),,(21+++=++=三、简答题1、可编程逻辑器件是如何进行分类的？2、GAL16V8的OLMC 中4个数据选择器各有多少功能？3、ROM 和RAM 有什么相同和不同之处？ROM 写入信息有几种方式？4、为什么用ROM 可以实现逻辑函数式？第八章 习题答案一、填空题1、2138K 2、11 16 二、综合题1、解：根据与阵列的输出为AB 的最小项和阵列图中有实心点·为1，无·为0，可以写出AB W F ==30B A AB B A B A W W W F +=++=++=3211B A B A B A F ⊕=+=2AB B A B A B A B A W W W F =+=++=++=2103从上述逻辑表达式可以看出，图6-1所示阵列图实现了输入变量A 、B 的四种逻辑运算：与、或、异或和与非。

第1章数字电路基础知识1 电子电路主要分为两类：一类是模拟电路，另一类是数字电路。

2 模拟电路处理的是模拟信号，而数字电路处理的是数字信号。

3 晶体管（即半导体三极管）的工作状态有三种：截止、放大和饱和。

在模拟电路中，晶体管主要工作在放大状态。

4 在数字电路中，晶体管工作在截止与饱和状态，也称为“开关”状态。

5 模拟信号是一种大小随时间连续变化的电压或电流，数字信号是一种突变的电压和电流。

6 模拟信号的电压或电流的大小是随时间连续缓慢变化的，而数字信号的特点是“保持”（一段时间内维持低电压或高电压）和“突变”（低电压与高电压的转换瞬间完成）。

7 在数字电路中常将0~1v范围的电压称为低电平，用“0”来表示；将3~5v范围的电压称为高电平，用“1”来表示。

第2章 门电路1 基本门电路有与门、或门、非门三种。

2 与门电路的特点是：只有输入端都为 高电平 时，输出端才会输出高电平；只要有一个输入端为“0”，输出端就会输出 低电平 。

与门的逻辑表达式是 Y A B =∙ 。

3 或门电路的特点是：只要有一个输入端为 高电平 ，输出端就会输出高电平。

只有输入端都为 低电平 时，输出端才会输出低电平。

或门的逻辑表达式是Y A B =+ 。

4 非门电路的特点是：输入与输出状态总是 相反 。

非门的逻辑表达式是 Y A -= 。

5 与非门的特点是：只有输入全为“1”，输出为 0 ，只要有一个输入端为“0”，输出端就会输出 1 。

与非门的逻辑表达式是 。

6 或非门的特点是：只有输入全为“0”时，才输出 1 ，只要输入有“1”，输出就为 0 。

或非门的逻辑表达式是 。

7 与或非的特点是：A 、B 或C 、D 两组中有一组全为“1”，输出就为 0 ，否则输出就为 1 。

与或非门的逻辑表达式是 。

8 异或门的特点是：当两个输入端一个为“0”，另一个为“1”，输出为 1 ，当两个输入端均为“1”或“0”时，输出为 0 。

异或门的逻辑表达式是 。