第6章只读存储器(ROM)与可编程逻辑器件(PLD)36页

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1、回首页第第6章章 只读存储器只读存储器第第6章章 只读存储器（只读存储器（ROM）与可编程逻辑器件（）与可编程逻辑器件（PLD）6.1 只读存储器（只读存储器（ROM）6.2 可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（PLD）回首页第第6章章 只读存储器只读存储器ROMROM的分类的分类掩膜ROM：不能改写。PROM：只能改写一次。EPROM：可以改写多次。存储器的分类存储器的分类RAM：在工作时既能从中读出（取出）信息，又能随时写入（存入）信息，但断电后所存信息消失。ROM：在工作时只能从中读出信息，不能写入信息，且断电后其所存信息在仍能保持。6.1 只读存储器（只读存储器（ROM）回首页第第6章章

2、只读存储器只读存储器6.1.1 ROM的结构及工作原理的结构及工作原理1、ROM的结构的结构W0W1Wi12 nWD0 D1 Db-1 位线输出数据0 单元1 单元i 单元2n-1 单元存储体地址输入字线地址译码器A0A1An-1存储容量字线数位线数2nb（位）存储单元地址存储单元地址回首页第第6章章 只读存储器只读存储器2、ROM的工作原理的工作原理11D3 D2 D1 D0A1A0W0W1W2W31111&44位ROM地址译码器地址译码器存储体存储体0100AAmW0111AAmW0122AAmW0133 AAmW310310330301321321220203 mmmWWWDmmWWDm

3、mmWWWDmmWWD回首页第第6章章 只读存储器只读存储器存储内容存储内容地 址A1 A0字 线W0 W1 W2 W3存 储 内 容D3 D2 D1 D00 00 11 01 11 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 1 10 1 0 11 1 0 00 1 1 1回首页第第6章章 只读存储器只读存储器11D3 D2 D1 D0A1A0W0W1W2W31111&地 址A1 A0字 线W0 W1 W2 W3存 储 内 容D3 D2 D1 D00 00 11 01 11 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 1 10 1 0 11 1 0 00 1

4、1 1A1=0A0=0W0=1W1=0W2=0W3=0D3=1D1=1D0=1D2=0回首页第第6章章 只读存储器只读存储器地 址A1 A0字 线W0 W1 W2 W3存 储 内 容D3 D2 D1 D00 00 11 01 11 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 1 10 1 0 11 1 0 00 1 1 111D3 D2 D1 D0A1A0W0W1W2W31111&A1=0A0=1W0=0W1=1W2=0W3=0D3=0D1=0D0=1D2=1回首页第第6章章 只读存储器只读存储器地 址A1 A0字 线W0 W1 W2 W3存 储 内 容D3 D2 D1 D00

5、 00 11 01 11 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 1 10 1 0 11 1 0 00 1 1 111D3 D2 D1 D0A1A0W0W1W2W31111&A1=1A0=0W0=0W1=0W2=1W3=0D3=1D1=0D0=0D2=1回首页第第6章章 只读存储器只读存储器地 址A1 A0字 线W0 W1 W2 W3存 储 内 容D3 D2 D1 D00 00 11 01 11 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 1 10 1 0 11 1 0 00 1 1 111D3 D2 D1 D0A1A0W0W1W2W31111&A1=1A0

6、=1W0=0W1=0W2=0W3=1D3=0D1=1D0=1D2=1回首页第第6章章 只读存储器只读存储器A1 A1 A0 A0 或门阵列(存储矩阵)与门阵列(地址译码器)Y3 Y2 Y1 Y0m0m1m2m3ROMROM的简化画法的简化画法地址译码器产地址译码器产生了输入变量生了输入变量的全部最小项的全部最小项存储体实现存储体实现了有关最小了有关最小项的或运算项的或运算与与阵阵列列固固定定或或阵阵列列可可编编程程连接断开回首页第第6章章 只读存储器只读存储器)13,12,11,10,9,5,4,3,1,0()15,14,12,9,7,1()15,14,13,12,11,10,7,6()13,

7、8,4,1(4321mYmYmYmY6.1.2 ROM6.1.2 ROM的应用的应用1、用、用ROM实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数逻辑表达式逻辑表达式真值表或最真值表或最小项表达式小项表达式CBADBCBCAYDCBBCDDABYBCACABYCBAY4321按A、B、C、D排列变量，并将Y1、Y2扩展成为4变量的逻辑函数。回首页第第6章章 只读存储器只读存储器m0m1m2m3m4m5m6m7m8m9m10m11m12m13m14m15与门阵列(地址译码器)或门阵列(存储矩阵)Y1 Y2 Y3 Y4A A B B C C D D选选择择ROM，画画阵阵列列图图回首页第第6章章 只读存储器只读

8、存储器2 2、用、用ROMROM作函数运算表作函数运算表用ROM构成能实现函数yx2的运算表电路。例例 设x的取值范围为015的正整数，则对应的是4位二进制正整数，用BB3B2B1B0表示。根据yx2可算出y的最大值是152225，可以用8位二进制数YY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。由此可列出YB2即yx2的真值表。回首页第第6章章 只读存储器只读存储器输 入输 出注B3 B2 B1 B0Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0十进制数0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0

9、1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 10 0 0 1 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 10 0 1 0 0 1 0 10 0 1 1 0 0 0 10 1 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 10 1 1 0 0 1 0 00 1 1 1 1 0 0 11 0 0 1 0 0 0 01 0 1 0 1 0 0 11 1 0 0 0 1 0 01 1 1 0 0 0 0 10149162536496481100121

10、144169196225真真值值表表回首页第第6章章 只读存储器只读存储器逻逻辑辑表表达达式式)15,13,11,9,7,5,3,1(0)14,10,6,2()13,11,5,3()12,11,9,7,5,4()15,13,11,10,7,6()15,14,11,10,9,8()15,14,13,12(01234567mYYmYmYmYmYmYmY回首页第第6章章 只读存储器只读存储器m0m1m2m3m4m5m6m7m8m9m10m11m12m13m14m15与门阵列(地址译码器)或门阵列(存储矩阵)Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0B3 B3 B2 B2 B1 B1 B0 B0阵

11、列图阵列图回首页第第6章章 只读存储器只读存储器3 3、用、用ROMROM作字符发生器电路作字符发生器电路输出缓冲器A2A1A0 D4 D3 D2 D1 D0地址译码器用用ROM存储字符存储字符Z回首页第第6章章 只读存储器只读存储器6.1.3 ROM的容量扩展的容量扩展 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 1527256(32k8)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14VPP A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GNDVCC A14 A13 A8 A9 A11 OE A10 CS O7

12、O6 O5 O4 O3EPROM芯芯片片正常使用时，VCC=5V，VPP=5V。编程时，VPP=25V。OE为输出使能端，OE=0时允许输出；OE=1时，输出被禁止，ROM输出端为高阻态。CS为片选端，CS=0时，ROM工作；CS=1时，ROM停止工作，且输出为高阻态（不论OE为何值）。回首页第第6章章 只读存储器只读存储器1、位扩展（字长的扩展）、位扩展（字长的扩展）地址总线A14A08位总线D7D08位总线D15D8CSOEA0 O0A14CS O7OEA0 O0A14CS O7OE16位数据总线D15D02725627256地址线及控制线分别并联输出一个作为高8位，另一个作为低8位用两片

13、用两片27256扩展成扩展成32k16位位EPROM回首页第第6章章 只读存储器只读存储器2 2、字扩展（字数扩展，地址码扩展）、字扩展（字数扩展，地址码扩展）用用4片片27256扩展成扩展成432k16位位EPROM地址总线 A16A0数据总线 D7D8OEA0 O0A14CS O7OEA0 O0A14CS O7OE27256(1)27256(2)A0 O0A14CS O7OE27256(3)A0 O0A14CS O7OE27256(4)A0 Y0A1 Y1 Y2ST Y3 2174LS139Y0Y1Y2Y3OE端、输出线及地址线分别并联高位地址A15、A16作为2线-4线译码器的输入信号，

14、经译码后产生的4个输出信号分别接到4个芯片的CS端回首页第第6章章 只读存储器只读存储器本节小结本节小结1 1、只读存储器在存入数据以后，不能用简单的方法更改，、只读存储器在存入数据以后，不能用简单的方法更改，即它的存储内容是固定不变的，即它的存储内容是固定不变的，只能从中读出信息，不能写入只能从中读出信息，不能写入信息，信息，并且其所存储的信息在断电后仍能保持，常用于存放固并且其所存储的信息在断电后仍能保持，常用于存放固定的信息。定的信息。2 2、ROMROM由地址译码器和存储体两部分构成。地址译码器产由地址译码器和存储体两部分构成。地址译码器产生了输入变量的全部最小项，即实现了对输入变量的

15、与运算；生了输入变量的全部最小项，即实现了对输入变量的与运算；存储体实现了有关最小项的或运算。因此，存储体实现了有关最小项的或运算。因此，ROMROM实际上是由与门实际上是由与门阵列和或门阵列构成的组合电路，阵列和或门阵列构成的组合电路，利用利用ROMROM可以实现任何组合逻可以实现任何组合逻辑函数。辑函数。3 3、利用、利用ROMROM实现组合函数的步骤：（实现组合函数的步骤：（1 1）列出函数的真值表）列出函数的真值表或写出函数的最小项表达式。（或写出函数的最小项表达式。（2 2）选择合适的）选择合适的ROMROM，画出函数，画出函数的阵列图。的阵列图。回首页第第6章章 只读存储器只读存储

16、器6.2.1 PLD的基本结构的基本结构输入电路与门阵列或门阵列输入输出输入项与项或项输出电路1&1A B C DA B C DY=ACDY=A+B+CAAA(a)缓冲器画法 (b)与门画法 (c)或门画法PLD的基本结构的基本结构门电路的简化画法门电路的简化画法6.2 可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（PLD）回首页第第6章章 只读存储器只读存储器6.2.2 PLD分类分类分类与阵列或阵列输出电路PROM固定可编程固定PLA可编程可编程固定PAL可编程固定固定GAL可编程固定可组态回首页第第6章章 只读存储器只读存储器6.2.3 PLA的应用的应用 用用PLAPLA实现逻辑函数的基本原理是基于

17、函数的最简与或表实现逻辑函数的基本原理是基于函数的最简与或表达式达式CBADBCBCAYDCBBCDDABYBCACABYABCCBACBACBACBAY4321例例用用PLD实现下列函数实现下列函数各函数已是最简各函数已是最简回首页第第6章章 只读存储器只读存储器111A B C D与阵列(可编程)或阵列(可编程)1&1111Y1 Y2 Y3 Y4阵阵列列图图回首页第第6章章 只读存储器只读存储器本节小结本节小结 PLD PLD的主体是由与门和或门构成的与阵列和或阵列，因此，的主体是由与门和或门构成的与阵列和或阵列，因此，可利用可利用PLDPLD来实现任何组合逻辑函数，来实现任何组合逻辑函数

18、，GALGAL还可用于实现时序逻辑还可用于实现时序逻辑电路。电路。用用PLAPLA实现逻辑函数的基本原理是基于函数的最简与或表达实现逻辑函数的基本原理是基于函数的最简与或表达式。用式。用PLAPLA实现逻辑函数时，首先需将函数化为最简与或式，然实现逻辑函数时，首先需将函数化为最简与或式，然后画出后画出PLAPLA的阵列图。的阵列图。回首页第第6章章 只读存储器只读存储器6.5 随机存取存储器（随机存取存储器（RAM）回首页第第6章章 只读存储器只读存储器RAM是由许许多多的基本寄存器组合起来构成的大规模集成电路。RAM中的每个寄存器称为一个字，寄存器中的每一位称为一个存储单元。寄存器的个数（字

19、数）与寄存器中存储单元个数（位数）的乘积，叫做RAM的容量。按照RAM中寄存器位数的不同，RAM有多字1位和多字多位两种结构形式。在多字1位结构中，每个寄存器都只有1位，例如一个容量为10241位的RAM，就是一个有1024个1位寄存器的RAM。多字多位结构中，每个寄存器都有多位，例如一个容量为2564位的RAM，就是一个有256个4位寄存器的RAM。4.5.1 RAM的结构的结构回首页第第6章章 只读存储器只读存储器存储矩阵地址译码器读/写控制电路地址码输入片选读/写控制输入/输出由大量寄存器构成的矩阵用以决定访问哪个字单元用以决定芯片是否工作用以决定对被选中的单元是读还是写读出及写入数据的

20、通道回首页第第6章章 只读存储器只读存储器X0X1X2X318 根列选择线 Y0 Y1 Y732根行选择线容量为2564 RAM的存储矩阵存储单元1024个存储单元排成32行32列的矩阵每根行选择线选择一行每根列选择线选择一个字列Y11，X21，位于X2和Y1交叉处的字单元可以进行读出或写入操作，而其余任何字单元都不会被选中。回首页第第6章章 只读存储器只读存储器地址的选择通过地址译码器来实现。地址译码器由行译码器和列译码器组成。行、列译码器的输出即为行、列选择线，由它们共同确定欲选择的地址单元。A0A1A2A3A4X0X1X2X31A5 A6 A7Y0 Y1 Y7行译码器列 译 码 器256

21、4 RAM存储矩阵中，256个字需要8位地址码A7A0。其中高3位A7A5用于列译码输入，低5位A4A0用于行译码输入。A7A0=00100010时，Y1=1、X2=1，选中X2和Y1交叉的字单元。000100 0 1回首页第第6章章 只读存储器只读存储器24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 1361161 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND VDD A8 A9 WE OE A10 CS D7 D6 D5 D4 D3集成集成2kB8位位RAM6116写入控制端片选端输出使能端A0

22、A10：地址码输入端，D0D7：数码输出端。回首页第第6章章 只读存储器只读存储器4.5.2 RAM容量的扩展容量的扩展I/O10241RAM(0)A0 A1 A9 R/W CSI/O0I/O1I/O10241RAM(7)A0 A1 A9 R/W CSI/O7A0A1A9R/WCSI/O10241RAM(1)A0 A1 A9 R/W CS将地址线、读写线和片选线对应地并联在一起输入输出（I/O）分开使用作为字的各个位线回首页第第6章章 只读存储器只读存储器A0A1A9R/WA10A11A12I/O0I/O1I/O3I/O2I/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(7)A0 A1 A9

23、 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(1)A0 A1 A9 R/W CSI/O0 I/O1 I/O2 I/O31k4RAM(0)A0 A1 A9 R/W CSY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6 Y73 线-8 线译码器A0 A1 A2输入输出（I/O）线并联要增加的地址线A10A12与译码器的输入相连，译码器的输出分别接至8片RAM的片选控制端回首页第第6章章 只读存储器只读存储器本节小结随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）可以在任意时刻、对任意选中的）可以在任意时刻、对任意选中的存储单元进行信息的存入（写入）或取出（读出）操作。与只存储单元进行信息的存入（写入

24、）或取出（读出）操作。与只读存储器读存储器ROMROM相比，相比，RAMRAM最大的优点是存取方便，使用灵活，既最大的优点是存取方便，使用灵活，既能不破坏地读出所存信息，又能随时写入新的内容。其缺点是能不破坏地读出所存信息，又能随时写入新的内容。其缺点是一旦停电，所存内容便全部丢失。一旦停电，所存内容便全部丢失。RAMRAM由存储矩阵、地址译码器、读写控制电路、输入由存储矩阵、地址译码器、读写控制电路、输入输出电路和片选控制电路等组成。实际上输出电路和片选控制电路等组成。实际上RAMRAM是由许许多多的是由许许多多的基本寄存器组合起来构成的大规模集成电路。基本寄存器组合起来构成的大规模集成电路。当单片当单片RAMRAM不能满足存储容量的要求时，可以把若干片不能满足存储容量的要求时，可以把若干片RAMRAM联在一起，以扩展存储容量，扩展的方法有位扩展和字扩展两联在一起，以扩展存储容量，扩展的方法有位扩展和字扩展两种，在实际应用中，常将两种方法相互结合来达到预期要求。种，在实际应用中，常将两种方法相互结合来达到预期要求。回首页第第6章章 只读存储器只读存储器第5章结 束回首页第第6章章 只读存储器只读存储器演讲完毕，谢谢观看！