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1、制作制作 曾令琴曾令琴2004年年12月月随机存取存储器随机存取存储器RAM 可编程逻辑器件可编程逻辑器件其次篇其次篇其次篇其次篇2022/11/42022/11/411.2 11.2 可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件 11.1 11.1 随机存取存储器（随机存取存储器（随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）其次篇其次篇其次篇其次篇2022/11/42022/11/4存储器学习要点存储器学习要点n了解随机存取存储器了解随机存取存储器RAM的功能与结构特点；的功能与结构特点；n了解了解 可编程逻辑器件的结构、可编程逻辑器件的结构、原理及编程方式原理及编程方式其次篇
2、其次篇其次篇其次篇2022/11/42022/11/4存储矩阵存储矩阵存储矩阵存储矩阵读读读读写写写写控控控控制制制制器器器器行行行行地地地地址址址址译译译译码码码码器器器器列地址译码器列地址译码器mm位位位位数据数据数据数据2 2n nRAM电路结构框图电路结构框图mmR/WR/WCSCS输出控制输出控制输出控制输出控制n n位位位位地址码地址码地址码地址码 RAM RAM电路是一种能够随时选择任一存储单元存入或电路是一种能够随时选择任一存储单元存入或电路是一种能够随时选择任一存储单元存入或电路是一种能够随时选择任一存储单元存入或取出数据的存储器，通常称作取出数据的存储器，通常称作取出数据的
3、存储器，通常称作取出数据的存储器，通常称作“读读读读/写存储器写存储器写存储器写存储器”。11.1 随机存取存储器随机存取存储器RAM1 1功功功功能能能能与与与与结结结结构构构构第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4 RAM RAM中的每个寄存器都有一个编号，称中的每个寄存器都有一个编号，称中的每个寄存器都有一个编号，称中的每个寄存器都有一个编号，称为地址。每次读为地址。每次读为地址。每次读为地址。每次读/写信息时，只能和某一个指写信息时，只能和某一个指写信息时，只能和某一个指写信息时，只能和某一个指定地址的寄存器之间进行取出或是存入，此过定地址的寄存器之间进行取出或是存
4、入，此过定地址的寄存器之间进行取出或是存入，此过定地址的寄存器之间进行取出或是存入，此过程称为访问存储器。访问地址的是机器识别的程称为访问存储器。访问地址的是机器识别的程称为访问存储器。访问地址的是机器识别的程称为访问存储器。访问地址的是机器识别的二进制数，送给地址译码器译码后，由相应输二进制数，送给地址译码器译码后，由相应输二进制数，送给地址译码器译码后，由相应输二进制数，送给地址译码器译码后，由相应输出线给出信号，限制被选中的寄存器与存储器出线给出信号，限制被选中的寄存器与存储器出线给出信号，限制被选中的寄存器与存储器出线给出信号，限制被选中的寄存器与存储器的的的的I/OI/O端子，使其进
5、行读端子，使其进行读端子，使其进行读端子，使其进行读/写操作。写操作。写操作。写操作。地址译码器地址译码器第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4读写限制器读写限制器 读读读读/写控制线对写控制线对写控制线对写控制线对RAMRAM究竟是读还是写进行究竟是读还是写进行究竟是读还是写进行究竟是读还是写进行控制。例如控制。例如控制。例如控制。例如R/WR/W“0”0”时，执行写操作，时，执行写操作，时，执行写操作，时，执行写操作，R/WR/W“1”1”时，执行读操作；由地址输入端时，执行读操作；由地址输入端时，执行读操作；由地址输入端时，执行读操作；由地址输入端输入的输入的输入的输
6、入的n n 位地址码经地址译码器译码后选中一位地址码经地址译码器译码后选中一位地址码经地址译码器译码后选中一位地址码经地址译码器译码后选中一组（信息长度组（信息长度组（信息长度组（信息长度m m 位）存储单元，位）存储单元，位）存储单元，位）存储单元，mm位的二进制位的二进制位的二进制位的二进制代码经代码经代码经代码经I/O I/O 接口被写入或被读出。接口被写入或被读出。接口被写入或被读出。接口被写入或被读出。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4I/O限制限制 为了节省器件引脚的数目，数据的输入为了节省器件引脚的数目，数据的输入为了节省器件引脚的数目，数据的输入为了节省
7、器件引脚的数目，数据的输入和输出共用相同的引脚（和输出共用相同的引脚（和输出共用相同的引脚（和输出共用相同的引脚（I/OI/O）。读出时它们）。读出时它们）。读出时它们）。读出时它们是输出端，写入时它们又是输入端，即一线是输出端，写入时它们又是输入端，即一线是输出端，写入时它们又是输入端，即一线是输出端，写入时它们又是输入端，即一线二用，由读二用，由读二用，由读二用，由读/写控制线控制。写控制线控制。写控制线控制。写控制线控制。I/OI/O端子数决定端子数决定端子数决定端子数决定于一个地址中寄存器的位数。通常于一个地址中寄存器的位数。通常于一个地址中寄存器的位数。通常于一个地址中寄存器的位数。
8、通常RAMRAM中寄中寄中寄中寄存器有五种输入信号和一种输出信号：地址存器有五种输入信号和一种输出信号：地址存器有五种输入信号和一种输出信号：地址存器有五种输入信号和一种输出信号：地址输入信号、读输入信号、读输入信号、读输入信号、读/写（写（写（写（R R/WW）控制输入信号、输）控制输入信号、输）控制输入信号、输）控制输入信号、输出控制（出控制（出控制（出控制（OEOE）信号、片选（）信号、片选（）信号、片选（）信号、片选（CSCS）控制输入）控制输入）控制输入）控制输入信号、数据输入信号和数据输出信号。信号、数据输入信号和数据输出信号。信号、数据输入信号和数据输出信号。信号、数据输入信号和
9、数据输出信号。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4片选限制片选限制 由于集成度的限制，通常要把许多片由于集成度的限制，通常要把许多片由于集成度的限制，通常要把许多片由于集成度的限制，通常要把许多片RAMRAM组装组装组装组装在一起构成一台计算机的存储器。当在一起构成一台计算机的存储器。当在一起构成一台计算机的存储器。当在一起构成一台计算机的存储器。当CPUCPU访问存储器访问存储器访问存储器访问存储器时，存储器中只允许一片时，存储器中只允许一片时，存储器中只允许一片时，存储器中只允许一片RAMRAM中的一个地址与中的一个地址与中的一个地址与中的一个地址与CPUCPU交换信
10、息，其它片交换信息，其它片交换信息，其它片交换信息，其它片RAMRAM不能与不能与不能与不能与CPUCPU发生联系，所谓发生联系，所谓发生联系，所谓发生联系，所谓片选就是实现这种控制的。通常一片片选就是实现这种控制的。通常一片片选就是实现这种控制的。通常一片片选就是实现这种控制的。通常一片RAMRAM有一根或有一根或有一根或有一根或几根片选线，当某一片的片选线为有效电平时，则该几根片选线，当某一片的片选线为有效电平时，则该几根片选线，当某一片的片选线为有效电平时，则该几根片选线，当某一片的片选线为有效电平时，则该片被选中，地址译码器的输出信号控制该片某个地址片被选中，地址译码器的输出信号控制该
11、片某个地址片被选中，地址译码器的输出信号控制该片某个地址片被选中，地址译码器的输出信号控制该片某个地址与与与与CPUCPU接通；片选线为无效电平时，与接通；片选线为无效电平时，与接通；片选线为无效电平时，与接通；片选线为无效电平时，与CPUCPU之间呈断之间呈断之间呈断之间呈断开状态。例如片选信号开状态。例如片选信号开状态。例如片选信号开状态。例如片选信号CSCS“1”1”时，时，时，时，RAMRAM被禁止读被禁止读被禁止读被禁止读写，处于保持状态，写，处于保持状态，写，处于保持状态，写，处于保持状态，I/OI/O口的三态门处于高阻抗状态；口的三态门处于高阻抗状态；口的三态门处于高阻抗状态；口
12、的三态门处于高阻抗状态；CSCS“0”0”时，时，时，时，RAMRAM可在读可在读可在读可在读/写控制输入写控制输入写控制输入写控制输入R/WR/W的作用的作用的作用的作用下作读出或写入操作。下作读出或写入操作。下作读出或写入操作。下作读出或写入操作。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4存储矩阵存储矩阵 RAM RAM中的存储单元因排列成矩阵形式而中的存储单元因排列成矩阵形式而中的存储单元因排列成矩阵形式而中的存储单元因排列成矩阵形式而得名存储矩阵。地址译码器的输出限制存储得名存储矩阵。地址译码器的输出限制存储得名存储矩阵。地址译码器的输出限制存储得名存储矩阵。地址译码器
13、的输出限制存储矩阵与矩阵与矩阵与矩阵与I/OI/O端的连接，凡是被选中的单元就接端的连接，凡是被选中的单元就接端的连接，凡是被选中的单元就接端的连接，凡是被选中的单元就接通，没有选中的均处于断开状态。通，没有选中的均处于断开状态。通，没有选中的均处于断开状态。通，没有选中的均处于断开状态。存储器的容量由地址码的位数存储器的容量由地址码的位数存储器的容量由地址码的位数存储器的容量由地址码的位数n n和字长的和字长的和字长的和字长的位数位数位数位数mm确定，当地址码的位数为确定，当地址码的位数为确定，当地址码的位数为确定，当地址码的位数为n n、字长的位、字长的位、字长的位、字长的位数为数为数为数
14、为mm时，存储器内含时，存储器内含时，存储器内含时，存储器内含2nm2nm个存储单元。其个存储单元。其个存储单元。其个存储单元。其容量为容量为容量为容量为2nm 2nm。通常。通常。通常。通常21021010241024字称为字称为字称为字称为1K1K个字个字个字个字节。为了便利，存储器的容量常用几节。为了便利，存储器的容量常用几节。为了便利，存储器的容量常用几节。为了便利，存储器的容量常用几KK字长字长字长字长表示。表示。表示。表示。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/42.RAM的的存储单元存储单元存储单元存储单元电路电路 存储单元是存储单元是存储单元是存储单元是RAM
15、RAM的核心部分。按功能的不同可分为静态和的核心部分。按功能的不同可分为静态和的核心部分。按功能的不同可分为静态和的核心部分。按功能的不同可分为静态和动态两类，按所用元件的类型又可分为双极型和单极型两种。双动态两类，按所用元件的类型又可分为双极型和单极型两种。双动态两类，按所用元件的类型又可分为双极型和单极型两种。双动态两类，按所用元件的类型又可分为双极型和单极型两种。双极型存储单元速度高，单极型存储单元功耗低、容量大。在要求极型存储单元速度高，单极型存储单元功耗低、容量大。在要求极型存储单元速度高，单极型存储单元功耗低、容量大。在要求极型存储单元速度高，单极型存储单元功耗低、容量大。在要求存
16、取速度快的场合常用双极型存取速度快的场合常用双极型存取速度快的场合常用双极型存取速度快的场合常用双极型RAMRAM电路，但对速度要求不高时，电路，但对速度要求不高时，电路，但对速度要求不高时，电路，但对速度要求不高时，常用单极型存储器。我们以单极型存储器为例介绍常用单极型存储器。我们以单极型存储器为例介绍常用单极型存储器。我们以单极型存储器为例介绍常用单极型存储器。我们以单极型存储器为例介绍RAMRAM的工作的工作的工作的工作原理。原理。原理。原理。限限限限制制制制电电电电路路路路XiXi静态静态静态静态RAMRAM存储单存储单存储单存储单元元元元T T6 6T T4 4T T3 3T T2
17、2T T1 1T T5 5Q QQ QU UDDDD1 1位线位线位线位线0 0位线位线位线位线行选择线行选择线行选择线行选择线第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4T T6 6T T4 4T T3 3T T2 2T T1 1T T5 5Q QQ QU UDDDD1 1位线位线位线位线0 0位线位线位线位线行选择线行选择线行选择线行选择线 图中图中图中图中T1T1和和和和T2T2，T3T3、和、和、和、和T4T4分别构成两个反相器。分别构成两个反相器。分别构成两个反相器。分别构成两个反相器。两个反相器交叉耦合又构成了基本触发器，作为储存两个反相器交叉耦合又构成了基本触发器，
18、作为储存两个反相器交叉耦合又构成了基本触发器，作为储存两个反相器交叉耦合又构成了基本触发器，作为储存信号的单元，信号的单元，信号的单元，信号的单元，QQ时为时为时为时为“1”“1”态，态，态，态，QQ0 0时为时为时为时为“0”“0”态。态。态。态。T5T5和和和和T6T6是门控管，其导通和截止均受行选择线限制。是门控管，其导通和截止均受行选择线限制。是门控管，其导通和截止均受行选择线限制。是门控管，其导通和截止均受行选择线限制。六六六六管管管管静静静静态态态态存存存存储储储储单单单单元元元元CMOSCMOS第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4T T6 6T T4 4T
19、T3 3T T2 2T T1 1T T5 5Q QQ QU UDDDD1 1位线位线位线位线0 0位线位线位线位线行选择线行选择线行选择线行选择线 行选择线为高电平时，行选择线为高电平时，行选择线为高电平时，行选择线为高电平时，T T5 5、T T6 6导通，触发器输出端与位线接通，此导通，触发器输出端与位线接通，此导通，触发器输出端与位线接通，此导通，触发器输出端与位线接通，此时通过位选择线对存储单元操作。在读控制时通过位选择线对存储单元操作。在读控制时通过位选择线对存储单元操作。在读控制时通过位选择线对存储单元操作。在读控制R R信号作用下，可将基本触信号作用下，可将基本触信号作用下，可将
20、基本触信号作用下，可将基本触发器存储的数据输出。如发器存储的数据输出。如发器存储的数据输出。如发器存储的数据输出。如Q Q时，时，时，时，1 1位线输出位线输出位线输出位线输出1 1，0 0位线输出位线输出位线输出位线输出0 0。根据两。根据两。根据两。根据两条线上的电位高低就可知道该存储单元的数据（条线上的电位高低就可知道该存储单元的数据（条线上的电位高低就可知道该存储单元的数据（条线上的电位高低就可知道该存储单元的数据（0 0位线的电位经非门后位线的电位经非门后位线的电位经非门后位线的电位经非门后取出）。在写控制信号取出）。在写控制信号取出）。在写控制信号取出）。在写控制信号WW作用下，需
21、写入的数据被送入作用下，需写入的数据被送入作用下，需写入的数据被送入作用下，需写入的数据被送入1 1位线和位线和位线和位线和0 0位线，位线，位线，位线，经过经过经过经过T T5 5、T T6 6加在反相器的输入端，将基本触发器置于所需的状态。加在反相器的输入端，将基本触发器置于所需的状态。加在反相器的输入端，将基本触发器置于所需的状态。加在反相器的输入端，将基本触发器置于所需的状态。当行选择线为低电平时，当行选择线为低电平时，当行选择线为低电平时，当行选择线为低电平时，T T5 5、T T6 6截止，这时存储单元和位线断开，截止，这时存储单元和位线断开，截止，这时存储单元和位线断开，截止，这
22、时存储单元和位线断开，存储单元的状态保持不变。存储单元的状态保持不变。存储单元的状态保持不变。存储单元的状态保持不变。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4动态动态动态动态RAMRAM存储单元存储单元存储单元存储单元T TC C0 0C C字选线字选线字选线字选线数据线数据线数据线数据线 一个一个一个一个MOSMOS管和一个电容即管和一个电容即管和一个电容即管和一个电容即可组成一个最简洁的动态存储单可组成一个最简洁的动态存储单可组成一个最简洁的动态存储单可组成一个最简洁的动态存储单元电路，如左图所示。动态存储元电路，如左图所示。动态存储元电路，如左图所示。动态存储元电路，如
23、左图所示。动态存储单元电路是利用电容单元电路是利用电容单元电路是利用电容单元电路是利用电容C C上存储的上存储的上存储的上存储的电压来表示数据的状态，电压来表示数据的状态，电压来表示数据的状态，电压来表示数据的状态，T T 起一起一起一起一个开关的作用。个开关的作用。个开关的作用。个开关的作用。当存储单元未被选中时，字当存储单元未被选中时，字当存储单元未被选中时，字当存储单元未被选中时，字选线为低电平选线为低电平选线为低电平选线为低电平0 0，T T 截止，截止，截止，截止，C C 和和和和数据线之间隔离。当存储单元被数据线之间隔离。当存储单元被数据线之间隔离。当存储单元被数据线之间隔离。当存
24、储单元被选中时，字选线为高电平选中时，字选线为高电平选中时，字选线为高电平选中时，字选线为高电平1 1时，时，时，时，T T导通，可以对存储单元进行读导通，可以对存储单元进行读导通，可以对存储单元进行读导通，可以对存储单元进行读/写写写写操作。操作。操作。操作。写入时，送到数据线上的二进制信号经写入时，送到数据线上的二进制信号经写入时，送到数据线上的二进制信号经写入时，送到数据线上的二进制信号经T T 存入存入存入存入C C中；读出时，中；读出时，中；读出时，中；读出时，C C的电平的电平的电平的电平经数据线读出，读出的数据经放大后，再送到输出端。同时由于经数据线读出，读出的数据经放大后，再送
25、到输出端。同时由于经数据线读出，读出的数据经放大后，再送到输出端。同时由于经数据线读出，读出的数据经放大后，再送到输出端。同时由于C C和数据和数据和数据和数据线的分布电容线的分布电容线的分布电容线的分布电容C0C0并联，并联，并联，并联，C C要放掉部分电荷。为保持原有的信息，放大后的要放掉部分电荷。为保持原有的信息，放大后的要放掉部分电荷。为保持原有的信息，放大后的要放掉部分电荷。为保持原有的信息，放大后的数据同时回送到数据线上，对数据同时回送到数据线上，对数据同时回送到数据线上，对数据同时回送到数据线上，对C C进行重写（称为刷新）。对长时间无读进行重写（称为刷新）。对长时间无读进行重写
26、（称为刷新）。对长时间无读进行重写（称为刷新）。对长时间无读/写写写写操作的存储单元，操作的存储单元，操作的存储单元，操作的存储单元，C C会缓慢放电，所以存储器必需定时对全部存储单元进会缓慢放电，所以存储器必需定时对全部存储单元进会缓慢放电，所以存储器必需定时对全部存储单元进会缓慢放电，所以存储器必需定时对全部存储单元进行刷新，这是动态存储器的特点。行刷新，这是动态存储器的特点。行刷新，这是动态存储器的特点。行刷新，这是动态存储器的特点。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/43.RAM 的的 容容 量量 扩扩 展展位扩展方式位扩展方式 假如一片假如一片假如一片假如一片RA
27、MRAM中的字数已经够用，中的字数已经够用，中的字数已经够用，中的字数已经够用，而每个字的位数不够用时，可接受位扩而每个字的位数不够用时，可接受位扩而每个字的位数不够用时，可接受位扩而每个字的位数不够用时，可接受位扩展连接方式解决。其数据位的扩展方法展连接方式解决。其数据位的扩展方法展连接方式解决。其数据位的扩展方法展连接方式解决。其数据位的扩展方法是：将各个是：将各个是：将各个是：将各个RAMRAM的地址码并联片选端并的地址码并联片选端并的地址码并联片选端并的地址码并联片选端并联即可。联即可。联即可。联即可。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4字扩展方式字扩展方式 若每
28、一片若每一片若每一片若每一片RAMRAM的数据位已经够用，但的数据位已经够用，但的数据位已经够用，但的数据位已经够用，但字数不够用时，可接受字扩展连接方式（或字数不够用时，可接受字扩展连接方式（或字数不够用时，可接受字扩展连接方式（或字数不够用时，可接受字扩展连接方式（或称为地址扩展方式）解决。由于存储数据的称为地址扩展方式）解决。由于存储数据的称为地址扩展方式）解决。由于存储数据的称为地址扩展方式）解决。由于存储数据的数量增加，必定要增加地址码的位数，如数量增加，必定要增加地址码的位数，如数量增加，必定要增加地址码的位数，如数量增加，必定要增加地址码的位数，如1K81K8扩展为扩展为扩展为扩
29、展为4K84K8，地址码由，地址码由，地址码由，地址码由1010位变为位变为位变为位变为1212位，位，位，位，通常通常通常通常1212位地址中的低位地址中的低位地址中的低位地址中的低1010位，接各存储器原有位，接各存储器原有位，接各存储器原有位，接各存储器原有的地址端，高两位经的地址端，高两位经的地址端，高两位经的地址端，高两位经2 2线线线线44线译码器后四路线译码器后四路线译码器后四路线译码器后四路输出分别连接一个存储器的片选端。输出分别连接一个存储器的片选端。输出分别连接一个存储器的片选端。输出分别连接一个存储器的片选端。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4字、
30、位同时扩展字、位同时扩展 将将将将1616片片片片2114(102442114(10244位的位的位的位的RAM)RAM)和和和和3 3线线线线8 8线译码器线译码器线译码器线译码器74LS13874LS138接成一个接成一个接成一个接成一个8K88K8位的位的位的位的RAMRAM。分析：分析：分析：分析：21142114有有有有1010根地址线，根地址线，根地址线，根地址线，4 4根位线根位线根位线根位线8K88K8位要位要位要位要1313根地址线，根地址线，根地址线，根地址线，8 8根位线根位线根位线根位线结论：结论：结论：结论：用用用用3 38 8译码器扩展译码器扩展译码器扩展译码器扩展
31、3 3个地址输入端接成个地址输入端接成个地址输入端接成个地址输入端接成8K48K4位；位；位；位；用用用用2 2片片片片8K48K4位接成位接成位接成位接成8K88K8位。位。位。位。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/48K4位位第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4检验学习结果检验学习结果检验学习结果检验学习结果RAMRAM有几种类型的存有几种类型的存有几种类型的存有几种类型的存储单元？各适用于什么储单元？各适用于什么储单元？各适用于什么储单元？各适用于什么场合？场合？场合？场合？什么是随机存储器？随什么是随机存储器？随什么是随机存储器？随什么是随机
32、存储器？随机存储器有何特点？机存储器有何特点？机存储器有何特点？机存储器有何特点？多看多练多做多看多练多做多看多练多做多看多练多做 存储器的容量由什存储器的容量由什存储器的容量由什存储器的容量由什么来决定？么来决定？么来决定？么来决定？第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/411.2 可编程逻辑器件可编程逻辑器件n n正常工作时正常工作时正常工作时正常工作时ROMROM只能读出不能写入；只能读出不能写入；只能读出不能写入；只能读出不能写入；n n电源断开时，电源断开时，电源断开时，电源断开时，ROMROM中的信息仍旧保留不会丢失；中的信息仍旧保留不会丢失；中的信息仍旧保留不会
33、丢失；中的信息仍旧保留不会丢失；1.1.只读存储器（只读存储器（只读存储器（只读存储器（ROMROM）的基本概念）的基本概念）的基本概念）的基本概念存储信息依据用户须要写入存储信息依据用户须要写入存储信息依据用户须要写入存储信息依据用户须要写入，断电状况下可以长期保存，断电状况下可以长期保存，断电状况下可以长期保存，断电状况下可以长期保存，须要时可改写。，须要时可改写。，须要时可改写。，须要时可改写。PROMPROM特点：特点：特点：特点：与阵列与阵列与阵列与阵列固定固定固定固定 或阵列或阵列或阵列或阵列可编程可编程可编程可编程只读存储器按写入方式可分为：只读存储器按写入方式可分为：只读存储器
34、按写入方式可分为：只读存储器按写入方式可分为：固定固定固定固定ROMROM：存储信息制造时存入，封闭后无法更改；存储信息制造时存入，封闭后无法更改；存储信息制造时存入，封闭后无法更改；存储信息制造时存入，封闭后无法更改；可编程可编程可编程可编程PROMPROM可擦除可擦除可擦除可擦除EPROMEPROM电改写可编程电改写可编程电改写可编程电改写可编程EEPROMEEPROM第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/42.2.可编程逻辑器件的存储单元可编程逻辑器件的存储单元可编程逻辑器件的存储单元可编程逻辑器件的存储单元 早期制造的早期制造的早期制造的早期制造的PROMPROM可编
35、程逻辑器件的存储单元是利用其内部可编程逻辑器件的存储单元是利用其内部可编程逻辑器件的存储单元是利用其内部可编程逻辑器件的存储单元是利用其内部的熔丝是否被烧断来写入数据的，因其只能写入一次，使其应用受的熔丝是否被烧断来写入数据的，因其只能写入一次，使其应用受的熔丝是否被烧断来写入数据的，因其只能写入一次，使其应用受的熔丝是否被烧断来写入数据的，因其只能写入一次，使其应用受到很大限制。目前运用的到很大限制。目前运用的到很大限制。目前运用的到很大限制。目前运用的PROMPROM可多次写入的存储单元是在可多次写入的存储单元是在可多次写入的存储单元是在可多次写入的存储单元是在MOSMOS管中置入浮置栅的
36、方法实现的。管中置入浮置栅的方法实现的。管中置入浮置栅的方法实现的。管中置入浮置栅的方法实现的。P+P+P+P+N N型衬底型衬底型衬底型衬底S S 浮置栅浮置栅浮置栅浮置栅 D D字线字线字线字线位位位位线线线线浮置栅浮置栅浮置栅浮置栅MOSMOS管管管管U UDDDD 左图是浮置栅左图是浮置栅左图是浮置栅左图是浮置栅PMOSPMOS管的结构图，管的结构图，管的结构图，管的结构图，浮置栅被包围在绝缘的二氧化硅之中。浮置栅被包围在绝缘的二氧化硅之中。浮置栅被包围在绝缘的二氧化硅之中。浮置栅被包围在绝缘的二氧化硅之中。写入时，在漏极和衬底之间加足够高写入时，在漏极和衬底之间加足够高写入时，在漏极
37、和衬底之间加足够高写入时，在漏极和衬底之间加足够高的反向脉冲电压（的反向脉冲电压（的反向脉冲电压（的反向脉冲电压（30V30V45V45V），），），），将将将将PNPN结击穿，雪崩击穿产生的高能结击穿，雪崩击穿产生的高能结击穿，雪崩击穿产生的高能结击穿，雪崩击穿产生的高能电子穿透二氧化硅绝缘层进入浮置栅电子穿透二氧化硅绝缘层进入浮置栅电子穿透二氧化硅绝缘层进入浮置栅电子穿透二氧化硅绝缘层进入浮置栅中。脉冲电压消逝后，浮置栅中的电中。脉冲电压消逝后，浮置栅中的电中。脉冲电压消逝后，浮置栅中的电中。脉冲电压消逝后，浮置栅中的电子无放电回路而被保留下来。带电荷子无放电回路而被保留下来。带电荷子无放
38、电回路而被保留下来。带电荷子无放电回路而被保留下来。带电荷的浮置栅使浮置栅的浮置栅使浮置栅的浮置栅使浮置栅的浮置栅使浮置栅MOSMOS管的源漏之管的源漏之管的源漏之管的源漏之间导通，当字线选中该存储单元时，间导通，当字线选中该存储单元时，间导通，当字线选中该存储单元时，间导通，当字线选中该存储单元时，位线为低电平；若浮置栅中无电荷，位线为低电平；若浮置栅中无电荷，位线为低电平；若浮置栅中无电荷，位线为低电平；若浮置栅中无电荷，浮置栅浮置栅浮置栅浮置栅MOSMOS管截止，位线为高电平。管截止，位线为高电平。管截止，位线为高电平。管截止，位线为高电平。第第第第2 2页页页页2022/11/4202
39、2/11/4 用户须要改写存储单元的内容时，要先用紫外用户须要改写存储单元的内容时，要先用紫外用户须要改写存储单元的内容时，要先用紫外用户须要改写存储单元的内容时，要先用紫外灯光线照射石英盖板下集成芯片中的灯光线照射石英盖板下集成芯片中的灯光线照射石英盖板下集成芯片中的灯光线照射石英盖板下集成芯片中的FAMOSFAMOS管，管，管，管，在光的作用下，浮置栅上注入的电荷就会形成光电在光的作用下，浮置栅上注入的电荷就会形成光电在光的作用下，浮置栅上注入的电荷就会形成光电在光的作用下，浮置栅上注入的电荷就会形成光电流而泄漏掉，流而泄漏掉，流而泄漏掉，流而泄漏掉，EPROMEPROM便可复原原态。便可
40、复原原态。便可复原原态。便可复原原态。利用光抹掉写入的内容须要的时间较长（利用光抹掉写入的内容须要的时间较长（利用光抹掉写入的内容须要的时间较长（利用光抹掉写入的内容须要的时间较长（3030分分分分钟以上），为了缩短抹去时间，目前通常运用电擦钟以上），为了缩短抹去时间，目前通常运用电擦钟以上），为了缩短抹去时间，目前通常运用电擦钟以上），为了缩短抹去时间，目前通常运用电擦除的方式。在这种类型的存储单元中，除的方式。在这种类型的存储单元中，除的方式。在这种类型的存储单元中，除的方式。在这种类型的存储单元中，N N沟道浮置沟道浮置沟道浮置沟道浮置栅栅栅栅MOSMOS管的浮置栅上面又增加一个有外接引
41、线的栅管的浮置栅上面又增加一个有外接引线的栅管的浮置栅上面又增加一个有外接引线的栅管的浮置栅上面又增加一个有外接引线的栅极极极极G2G2，称为叠栅，称为叠栅，称为叠栅，称为叠栅MOSMOS管。当浮置栅管。当浮置栅管。当浮置栅管。当浮置栅G1G1中注入高能中注入高能中注入高能中注入高能电子后，电子后，电子后，电子后，G2G2加正常工作电压时，无法使叠栅加正常工作电压时，无法使叠栅加正常工作电压时，无法使叠栅加正常工作电压时，无法使叠栅MOSMOS管导通；当浮置栅管导通；当浮置栅管导通；当浮置栅管导通；当浮置栅G1G1中未注入高能电子时，中未注入高能电子时，中未注入高能电子时，中未注入高能电子时，
42、G2G2加加加加正常工作电压可使叠栅正常工作电压可使叠栅正常工作电压可使叠栅正常工作电压可使叠栅MOSMOS管导通。管导通。管导通。管导通。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/43.3.可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件依据编程方式的不同可分为依据编程方式的不同可分为依据编程方式的不同可分为依据编程方式的不同可分为掩膜编程掩膜编程掩膜编程掩膜编程现场编程现场编程现场编程现场编程 随意一个逻辑函数都可以写成与随意一个逻辑函数都可以写成与随意一个逻辑函数都可以写成与随意一个逻辑函数都可以写成与或表达形式，或表达形式，或表达形式，或表达形式，所以可编程逻辑器
43、件的基本结构是一个与阵列和一个所以可编程逻辑器件的基本结构是一个与阵列和一个所以可编程逻辑器件的基本结构是一个与阵列和一个所以可编程逻辑器件的基本结构是一个与阵列和一个或阵列。或阵列。或阵列。或阵列。P P0 0P Pm-1m-1 I I0 0 I In-1n-1 OO0 0 OOb-1b-1N N 个输入个输入个输入个输入b b 个输出个输出个输出个输出mm个乘积项个乘积项个乘积项个乘积项与阵列与阵列与阵列与阵列或阵列或阵列或阵列或阵列 第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4（1 1）可编程逻辑阵列（可编程逻辑阵列（可编程逻辑阵列（可编程逻辑阵列（PLAPLA）特点：特点
44、：特点：特点：与阵列与阵列与阵列与阵列可编程可编程可编程可编程 或阵列或阵列或阵列或阵列可编程可编程可编程可编程固定连接固定连接固定连接固定连接逻辑连接逻辑连接逻辑连接逻辑连接逻辑断开逻辑断开逻辑断开逻辑断开 由于可编程逻辑器件内部元件数量众多，为简化原理结构由于可编程逻辑器件内部元件数量众多，为简化原理结构由于可编程逻辑器件内部元件数量众多，为简化原理结构由于可编程逻辑器件内部元件数量众多，为简化原理结构图，常用上述符号表示连接关系。图，常用上述符号表示连接关系。图，常用上述符号表示连接关系。图，常用上述符号表示连接关系。A+B+DA+B+DA B C DA B C D0 0 1 1&A B
45、 C DA B C DA B C DA B C DABDABD逻辑关系运算符号逻辑关系运算符号逻辑关系运算符号逻辑关系运算符号第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4nG3=B3nG2=B3B2+B3B2 nG1=B2B1+B2B1nG0=B1B0+B1B0 B B0 0B B0 0B B1 1 B B1 1B B2 2 B B2 2B B3 3B B3 3GG0 0GG1 1GG2 2GG3 3与与与与阵阵阵阵列列列列或或或或阵阵阵阵列列列列例例例例 用用用用PLAPLA实现实现实现实现 4 4 位二进制数转换为位二进制数转换为位二进制数转换为位二进制数转换为Gray Gr
46、ay 码的电路。码的电路。码的电路。码的电路。特点：与或阵列都可编程。特点：与或阵列都可编程。特点：与或阵列都可编程。特点：与或阵列都可编程。PLAPLAPLAPLA中的与阵列被编程中的与阵列被编程中的与阵列被编程中的与阵列被编程产生所需的全部与项；产生所需的全部与项；产生所需的全部与项；产生所需的全部与项；PLA PLA PLA PLA中的或阵列被编程中的或阵列被编程中的或阵列被编程中的或阵列被编程完成相应与项间的或运算并完成相应与项间的或运算并完成相应与项间的或运算并完成相应与项间的或运算并产生输出。产生输出。产生输出。产生输出。由此大大提高了芯片面由此大大提高了芯片面由此大大提高了芯片面
47、由此大大提高了芯片面积的有效利用率。积的有效利用率。积的有效利用率。积的有效利用率。第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4（2 2）可编程阵列逻辑（可编程阵列逻辑（可编程阵列逻辑（可编程阵列逻辑（PALPAL）特点：特点：特点：特点：与阵列与阵列与阵列与阵列可编程可编程可编程可编程 或阵列或阵列或阵列或阵列固定固定固定固定 与同样位数的与同样位数的与同样位数的与同样位数的PLAPLA相比，相比，相比，相比，PALPAL不但削减了编程点不但削减了编程点不但削减了编程点不但削减了编程点数数数数(或阵列固定或阵列固定或阵列固定或阵列固定)，而且也简化了编程工作，而且也简化了编程工
48、作，而且也简化了编程工作，而且也简化了编程工作(仅对与阵仅对与阵仅对与阵仅对与阵列编程，工作单一列编程，工作单一列编程，工作单一列编程，工作单一)。这样，更加有利于协助设计系统的开发。这样，更加有利于协助设计系统的开发。这样，更加有利于协助设计系统的开发。这样，更加有利于协助设计系统的开发。输入输入输入输入I I 0-(n-1)0-(n-1)组合组合组合组合PAL PAL 的基本结构框图的基本结构框图的基本结构框图的基本结构框图n nO O 0-(s-1)0-(s-1)s sl lk kP P 0-(k-1)0-(k-1)O O 输出输出输出输出IO IO 输出输出输出输出IO IO 0-(l
49、-1)0-(l-1)与阵列与阵列与阵列与阵列（可编程）（可编程）（可编程）（可编程）或阵列或阵列或阵列或阵列（固定）（固定）（固定）（固定）第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4（3 3）通用阵列逻辑（通用阵列逻辑（通用阵列逻辑（通用阵列逻辑（GALGAL）接受浮栅隧道氧化层接受浮栅隧道氧化层接受浮栅隧道氧化层接受浮栅隧道氧化层MOSMOS管，实现了在很短时管，实现了在很短时管，实现了在很短时管，实现了在很短时间完成电擦除和电改写，而且可以多次编程。间完成电擦除和电改写，而且可以多次编程。间完成电擦除和电改写，而且可以多次编程。间完成电擦除和电改写，而且可以多次编程。特点：
50、特点：特点：特点：与阵列与阵列与阵列与阵列可编程可编程可编程可编程 或阵列或阵列或阵列或阵列固定固定固定固定OLMC OLMC OO0 01 11 1&1 11 1OLMCOLMC OO0 01 1&1 11 1CPCPI I0 0I I7 71 1OEOEGALGAL内部原理图（局部）内部原理图（局部）内部原理图（局部）内部原理图（局部）第第第第2 2页页页页2022/11/42022/11/4问题与探讨问题与探讨可编程的含义是什可编程的含义是什可编程的含义是什可编程的含义是什么？有哪几种编程么？有哪几种编程么？有哪几种编程么？有哪几种编程方式？方式？方式？方式？PLDPLD有哪几种类型有哪