1、第8章机械工业出版社同名教材 配套电子教案,数字电子技术基础,第8章 半导体存储器 与可编程逻辑器件,半导体存储器与可编程逻辑器件均属于大规模集成组合逻辑电路。,半导体存储器是由半导体存储单元组成的存储器，读写速度快，但存储容量相对较小，随着半导体存储器技术的快速发展，半导体存储器的容量越来越大，已在逐步取代磁盘存储器的过程之中。,8.1 半导体存储器,8.1.1 存储器概述,存储器是一种能存储二进制数据的器件。,存储器按其材料组成主要可分为磁存储器和半导体存储器。,磁存储器的主要特点是存储容量大，但读写速度较慢。,目前微机系统还在应用的硬盘就属于磁盘存储器。, 存储器的主要技术指标, 存储容
2、量,存储容量通常用位（bit ，缩写为小写字母b）或字节（Byte，缩写为大写字母B）表示。,能够存储二进制数码1或0的电路称为存储单元。,存储器含有存储单元的数量称为存储容量。,存取周期表明了读写存储器的工作速度，不同类型的存储器存取周期相差很大。快的约ns级，慢的约几十ms。, 存取周期,连续两次读（写）操作间隔的最短时间称为存取周期。, 存储器结构,图8-1 存储器结构示意图,具有三态结构。, 存储单元地址,每一存储单元有一个相应的编码，称为存储单元地址。,8位地址编码可区分28=256个存储单元，n位地址编码可区分2n个存储单元。, 地址寄存器和地址译码器,寄存n位地址并将其译码为选通
3、相应存储单元的信号。, 存储单元矩阵,存储单元矩阵就是存储单元按序组成的矩阵，是存储二进制数据的实体。, 数据缓冲器, 存储器读操作步骤：, 控制电路,产生存储器操作各种节拍脉冲信号的电路。主要包括：,片选控制CE（Chip Enable）；,输入（写）允许WE（Write Enable）；,输出（读）允许OE（Output Enable）信号。, 存储器的读/写操作, 存储器写操作步骤：, 半导体存储器的分类,半导体存储器按其使用功能可分为两大类。, 只读存储器ROM（Read Only Memory）,一般用于存放固定的程序和常数。,特点：能随机读出或写入，读写速度快（能跟上微机快速操作）
4、、方便（不需特定条件）。, 随机存取存储器RAM（Random Access Memory）,主要用于存放各种现场的输入输出数据和中间运算结果。,缺点：断电后，被存储的信息丢失，不能保存。,只读存储器ROM分类概况,8.1.2 只读存储器ROM,适用于大批量成熟产品。, 掩模ROM（Mask ROM）,用户无法自行写入，必须委托生产厂商在制造芯片时一次性写入。,价格低廉，性能稳定可靠。,擦除时需专用的UVEPROM擦除器（产生强紫外线）；, 一次性可编程ROM（OTPROM）,用户可自行一次性编程，但一次性编程后不能修改。,价格低廉，性能稳定可靠，是当前ROM应用主流品种之一。,适用于成熟产品
5、，不能作为试制产品应用。, 紫外线可擦除EPROM（UVEPROM）,可多次擦写，但擦写均不方便。,写入时需编程电源VPP（电压高），写入时间也很长，不能在线改写。,目前已成为ROM应用主流品种之一（另二种是MaskROM和OTPROM），应用广泛，甚至有逐步取代硬盘和RAM的趋势。, 电可擦除EPROM（E2PROM）,擦除时不需紫外线，且可按字节擦写其中一部分，写入速度较快，应用相对方便，但价格比UVEPROM稍贵。, 快闪存储器（Flash Memories）,Flash Memories也属于E2PROM，其内部结构与E2PROM相类似。,快闪存储器的擦写速度比E2PROM快得多，擦写
6、电压也降至5V，已达到可以在线随机读写应用状态，擦写次数达10万次以上，且价格低廉。,动态RAM主要用于当前计算机的内存。,8.1.3 随机存取存储器RAM,RAM可以分成静态RAM（Static RAM，缩写为SRAM）和动态RAM（Dynamic RAM，缩写为DRAM）。, 静态RAM,优点是读写速度快，缺点是电路较复杂，因此集成后，存储容量较小。, 动态RAM,优点是电路简单，便于大规模集成，存储容量大，成本低；,缺点是需要刷新操作。,特点：体积小、成本低、逻辑功能可编程、应用方便、开发周期短等。, 基本结构,8.2 可编程逻辑器件,可编程逻辑器件（Programmable Logic
7、 Device，缩写为PLD）,在数字系统中常用于替代中小规模数字集成电路。,图8-16 PLD结构框图,OTPROM和EPROM编程方式都是由专用编程器编程，现在已发展到在系统可编程，给应用带来很大方便。, 编程,PLD的编程方式与存储器类同。,可分为两类：一类是一次性编程；另一类是可多次编程。,因此，PLD也有掩模ROM、OTPROM和EPROM等形式。, 分类,上世纪七十、八十年代，PLD器件发展很快，性价比最好的是通用逻辑阵列GAL器件。进入上世纪九十年代后，PLD并未象人们原来预期的那样迅速发展和广泛应用。, GAL16V8简介,GAL器件是PLD器件中功能最强，应用最广的器件。, PLD发展趋势,由于微控制器MCU（Micro Controller Unit），也就是我们通常所说的单片机的迅猛发展，提供了用软件替代和实现硬件功能的更佳途径，再加上原有专用数字集成电路和中小规模通用数字集成电路已具备了足够强大和丰富的功能，因此，PLD的应用主要处于中小规模通用数字集成电路与微控制器MCU的中间地带。,可编程逻辑器件PLD实际是一种半定制集成电路，可根据用户要求再加工为专用数字集成电路。,
