14数字逻辑4-2.

1《数字逻辑与数字系统》余文北京邮电大学计算机科学与技术学院24.3只读存储器1.ROM的特点和性能指标2.ROM的分类3.ROM的结构与工作原理4.ROM的应用3ROM的特点和性能指标ROM只能读出工作时，将地址加到ROM地址输入端，便可在数据输出端得到一个事先存入的数据。优点:不易失性.断电后，存储数据不会丢失.可长久保存.常存放固定数据、程序和函数表。缺点:不能重写或改写。最初存入数据的过程，称为对ROM进行编程.4ROM的性能指标存储容量和存取时间存储容量存储器存放信息的能力，存储容量越大，所能存储的信息越多，功能越强。存取时间存取时间指一个读(或写)周期。读(或写)周期越短，存取时间越短，存储器工作速度越高。5ROM的分类根据编程方式，分为固定ROM、一次编程ROM、多次改写编程ROM和闪速存储器四类。固定ROM掩模式只读存储器,数据在芯片制造过程“固化”在ROM中，使用时读出，不能改写。通常存放固定数据、程序和函数表等。可向厂家定做。固定ROM可靠性好，集成度高,适宜大批量生产。一次编程只读存储器（PROM）出厂时所有存储元全0或全1，用户可自行改1或0。用熔丝烧断或PN结击穿法编程，烧断或PN击穿不能恢复,一次性编程.编程完毕内容永久保存.已少使用。6ROM的分类可多次编程的只读存储器光擦可编程只读存储器EPROM电擦可编程只读存储器E2PROM电改写只读存储器EAROM可用紫外光照射或加电法擦除已写入的数据，用电方法可重新写入新的数据。可多次改写内容。闪速存储器（FLASH)英特尔上世纪90年代发明的一种高密度、非易失性的可读/写存储器,既有EEPROM的特点，又有RAM的特点，无须编程器.7ROM的结构与工作原理组成:由存储矩阵、地址译码器、输出缓冲电路组成。存储矩阵:存储单元组成。存储单元中存储元个数为字长。地址译码器:地址码到存储单元的映射.每个地址使一条字线有效，该单元信息将送至输出缓冲器读出。输出缓冲器：读出电路，数据输出线D01—Dm-1又称位线8一次编程只读存储器的结构地址译码器和存储矩阵分别由与门和或门阵列组成.与门阵列和或门阵列可用二极管构成(如图)。地址线:A1、A0;字线(W0--W3);与门阵列的输出.位线(数据线):D3--D0;或门阵列的输出.存储容量:存储单元数乘位数（字数乘位数）。图例：存储容量为4x4(位)9二极管ROM模型地址译码--与阵列:每个地址产生一条（高电平）有效字线(W0---W3),使或阵列一个单元输出数据D3---D0存储矩阵--或阵列:字线W与位线的交叉点是存储元。交叉点接二极管相当于存储1，不接相当于存储0如A1A0=11W3线有效,若EN’=0,则D3-D0=111010二极管ROM模型【例】A1A0=00时，W0线高电平（左上两二极管截止）或门阵列中D2’、D0’为1（左下两个二极管导通），若EN’=0，ROM输出为D3D2D1D0=0101。分析：A1A0=01时,ROM输出D3D2D1D0=？11ROM点阵结构表示法ROM的结构可用阵列图来表示：地址线、字线，（数据）位线。字线和位线相互垂直，与阵列在上（左）,或阵列在下（右）.与阵列交叉点（黑点）表示有一个二极管.无黑点表示没有。存储矩阵交叉点(黑点)表示存储元存1，无黑点表示存0。12ROM工作原理(编程)把ROM看作组合电路，地址码A1A0是输入变量，数据码D3---D0是输出变量，则输出：13ROM的工作原理把ROM看作存储单元与阵列不编程。或阵列（存储矩阵）编程。或阵列不同，每个单元中存储的数据不同.14如当地址码A2A1A0＝000时，使字线P0＝1，数据0000输出。如当地址码A2A1A0＝011时，数据输出是什么?。若n条地址线，可产生字线为2n条，寻址2n个单元。若输出是m位，存储器的总容量是2n×m。示例1：一个8（字线）×4（数据）的存储器阵列图15多次改写编程的只读存储器除一次编程只读存储器（PROM）外，多次改写编程的只读存储器有光（紫外线）擦可编程只读存储器EPROM电擦可编程只读存储器E2PROM电改写只读存储器EAROM16图例：下图是紫外线擦除、电可编程的EPROM2716器件逻辑框图和引脚图。地址线A0～A10，字线2048条.数据输出/输入线D7～D0容量:211×8位。CS为片选控制信号。OE/PGM为读出/写入控制端:低电平时输出有效，高电平时进行编程（写入数据）17ROM的应用组合逻辑设计代码转换器组合逻辑函数计算机系统初始引导和加载程序的固化;微程序控制器的设计;函数运算表字符图形发生器控制系统中用户程序的固化。18ROM的应用（代码转换器）[例]用ROM实现4位二进制码到格雷码的转换【解】1）输入：二进制码B0---B3，输出：格雷码G3--G0，16个字,每个字四位,故选容量为24×4的ROM2）真值表3）位线编程和字线编程19ROM的应用方法一：位线编程---输出函数为若干最小项之和20ROM的应用输出为某些最小项之和——按位线编程21ROM的应用（代码转换器）方法二：按字线编程--输出是各存储单元中数据22代码转换器逻辑符号图23ROM的应用（组合逻辑函数）ROM实现逻辑函数的步骤：列出函数最小项表达式(或真值表)。选择合适的ROM。画出函数的阵列图。[示例]用ROM实现函数24解方法一：按位线编程:列出函数的最小项表达式1)按A、B、C、D排列变量，将Y1，Y2,Y3,Y4视作A、B、C、D的逻辑函数，写出各函数的最小项表达式2)ABCD作为ROM地址输入，4个函数对应四输出。选容量为16×4位的ROM.253由函数最小项表达式,按位线编程，画阵列图26ROM的应用方法二：按字线编程:列出函数的真值表•根据地址0000－1111，分别计算Y1,Y2,Y3,Y4,依次写入到ROM中。•如地址0000，则Y1Y2Y3Y4＝0001。对地址0001，Y1Y2Y3Y4＝1011。….对地址1111，Y1Y2Y3Y4＝0110。27ROM的应用（函数运算表）基本思路ROM的地址视作输入函数的取值作为地址中内容，事先写入到ROM中.通过地址输入,读出相应的函数值。M相当于是函数运算表电路。实现方法与用ROM实现组合逻辑函数的方法相同。[示例]用ROM实现函数y＝x2的运算表电路。28[示例]用ROA实现函数y＝x2的运算表电路。设x的取值范围为0---15的正整数.分析：x的取值范围为0---15的正整数，则对应的4位二进制数，用B＝B3B2B1B0表示。算出y的最大值是152＝225，用8位二进制Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。由此可列出y＝x2的真值表。29方法1按字线编程，分别将0、1、4、9、…、225,写入到地址0000、0001、0010、0011、…、1111。30ROM的应用方法2:按位线编程.写出输出函数的最小项表达式31ROM的应用ROM的连线图按字线编程:按位线编程:32FLASH存储器也称闪存，高密度非易失性的读／写存储器。有RAM和ROM的优点。FLASH存储元FLASH的基本操作FLASH的阵列结构33FLASH存储元存储元:单个MOS晶体管组成.漏极D,源极S，控制栅和浮空栅。浮空栅:电子多:状态0电子少:状态1控制栅正电压:状态1:SD导通;状态0:SD不导通;读出源极S正电压:吸收浮空栅电子擦除写1控制栅足够正电:浮空栅聚集电子写0（编程）.34三种基本操作:编程:控制栅为编程电压VP写0操作。控制栅无正电：相当于写1擦除:源极S为正电压，相当于写1.读出：:控制栅加读出电压VR状态1:SD导通;状态0:SD不导通;35FLASH阵列结构各种存储器性能比较(表4.2，P，118）FLASH主要优点1非易失2高密度3单晶体管存储元4可写性37小结•ROM主要由与门—或门”二级电路组成。与阵列不可编程，或门可编程。•组合逻辑函数可写为标准与或表达式．可用PROM实现．但PROM只能实现函数的标准与或表达式。•PROM能制作数码转换器、函数转换表、字符显示电路等。•PROM的编程:按字线编程，按位线编程。课堂练习1写出电路逻辑表达式2如图2-2：1）描述存储器2716的容量。2）用2716组成8K×16的存储器需要几片？C.用PLA实现D.用ROM实39第四章作业4,6,10补充题:总结三种特殊存储部件的特点40练习题