存储器和可编程逻辑器件简介

2019/8/21第8章存储器和可编程逻辑器件简介8.1.3存储器的应用1.存储器容量的扩展8.1.1随机存取存储器（RAM）8.1半导体存储器结束放映2019/8/22复习A/D转换的步骤？取样定理？量化误差是不可避免的吗？如何减小量化误差？2019/8/23第8章存储器和可编程逻辑器件简介本章内容：随机存取存储器RAM和只读存储器ROM的结构、工作原理及存储器容量扩展的方法；可编程阵列逻辑PAL、通用阵列GAL的结构与特点；CPLD和FPGA的结构特点；可编程逻辑器件的开发与应用技术。2019/8/248.1半导体存储器数字系统中用于存储大量二进制信息的器件是存储器。穿孔卡片→纸带→磁芯存储器→半导体存储器半导体存储器的优点：容量大、体积小、功耗低、存取速度快、使用寿命长等。半导体存储器按照内部信息的存取方式不同分为两大类：1、只读存储器ROM。用于存放永久性的、不变的数据。2、随机存取存储器RAM。用于存放一些临时性的数据或中间结果，需要经常改变存储内容。2019/8/258.1.1随机存取存储器（RAM）随机存取存储器又叫随机读/写存储器，简称RAM，指的是可以从任意选定的单元读出数据，或将数据写入任意选定的存储单元。优点：读写方便，使用灵活。缺点：掉电丢失信息。分类：SRAM（静态随机存取存储器）DRAM（动态随机存取存储器）2019/8/261.RAM的结构和读写原理（1）RAM的结构框图图8-1RAM的结构框图I/O端画双箭是因为数据即可由此端口读出，也可写入2019/8/27①存储矩阵共有28（＝256）行×24（＝16）列共212（＝4096）个信息单元（即字）每个信息单元有k位二进制数（1或0）存储器中存储单元的数量称为存储容量（＝字数×位数k）。2019/8/28②地址译码器行地址译码器：输入8位行地址码，输出256条行选择线（用x表示）列地址译码器：输入4位列地址码，输出16条列选择线（用Y表示）2019/8/29③读写控制电路当R/W=0时，进行写入(Write)数据操作。当R/W=1时，进行读出(Read)数据操作。2019/8/210图8-2RAM存储矩阵的示意图2564（256个字，每个字4位）RAM存储矩阵的示意图。如果X0＝Y0＝1，则选中第一个信息单元的4个存储单元，可以对这4个存储单元进行读出或写入。2019/8/211（2）RAM的读写原理（以图8－1为例）当CS=０时，RAM被选中工作。若A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=000000000000表示选中列地址为A11A10A9A8=0000、行地址为A7A6A5A4A3A2A1A0=00000000的存储单元。此时只有X0和Y0为有效，则选中第一个信息单元的k个存储单元，可以对这k个存储单元进行读出或写入。2019/8/212若此时R/W＝1，则执行读操作，将所选存储单元中的数据送到I/O端上。若此时R/W=0时，进行写入数据操作。当CS=1时，不能对RAM进行读写操作，所有端均为高阻态。2019/8/213（3）RAM的存储单元按工作原理分为：静态存储单元：利用基本RS触发器存储信息。保存的信息不易丢失。动态存储单元：利用MOS的栅极电容来存储信息。由于电容的容量很小，以及漏电流的存在，为了保持信息，必须定时给电容充电，通常称为刷新。2019/8/2142.静态读写存储器（SRAM）集成电路6264简介采用CMOS工艺制成，存储容量为8K×8位，典型存取时间为100ns、电源电压＋5V、工作电流40mA、维持电压为2V，维持电流为2μA。8K=213，有13条地址线A0~A12；每字有８位，有８条数据线I/O0～I/O7；图8-36264引脚图四条控制线2019/8/215表8-１6264的工作方式表3.Intel2114A是1K字×4位SRAM，它是双列直插18脚封装器件，采用5V供电，与TTL电平完全兼容。4.Intel2116是16K×1位动态存储器（DRAM），是典型的单管动态存储芯片。它是双列直插16脚封装器件，采用+12V和±5V三组电源供电，其逻辑电平与TTL兼容。2019/8/2168.1.3存储器的应用1.存储器容量的扩展存储器的容量：字数×位数⑴位扩展（即字长扩展）：将多片存储器经适当的连接，组成位数增多、字数不变的存储器。方法：用同一地址信号控制n个相同字数的RAM。2019/8/217例：将256×1的RAM扩展为256×8的RAM。将8块256×1的RAM的所有地址线和CS（片选线）分别对应并接在一起，而每一片的位输出作为整个RAM输出的一位。2019/8/218256×8RAM需256×1RAM的芯片数为：812568256一片存储容量总存储容量N图8-10RAM位扩展将256×1的RAM扩展为256×8的RAM2019/8/219⑵字扩展将多片存储器经适当的连接，组成字数更多，而位数不变的存储器。例：由1024×8的RAM扩展为4096×8的RAM。共需四片1024×8的RAM芯片。1024×8的RAM有10根地址输入线A9～A0。4096×8的RAM有12根地址输入线A11～A0。选用2线-4线译码器，将输入接高位地址A11、A10，输出分别控制四片RAM的片选端。2019/8/220图8-11RAM字扩展由1024×8的RAM扩展为4096×8的RAM2019/8/221(3)字位扩展例：将1024×4的RAM扩展为2048×8RAM。位扩展需2片芯片，字扩展需2片芯片，共需4片芯片。字扩展只增加一条地址输入线A10，可用一反相器便能实现对两片RAM片选端的控制。字扩展是对存储器输入端口的扩展，位扩展是对存储器输出端口的扩展。2019/8/222图8-12RAM的字位扩展将1024×4的RAM扩展为2048×8RAM2019/8/223作业题8-4