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1、第第7 7章章 半导体存储器和可编程逻辑器件半导体存储器和可编程逻辑器件存储器存储器用以存储二进制信息的器件用以存储二进制信息的器件。半导体存储器的分类：半导体存储器的分类：根据使用功能的不同，半导体存储器可分为两大类：根据使用功能的不同，半导体存储器可分为两大类：（1）随随机机存存取取存存储储器器（RAM）也也叫叫做做读读/写写存存储储器器。既既能能方方便便地地读读出出所所存存数数据据，又又能能随随时时写写入入新新的的数数据据。RAM的的缺点是数据易失，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。缺点是数据易失，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。（2）只只读读存存储储器器（ROM）。其其内内容容只只能能读
2、读出出不不能能写写入入。存储的数据不会因断电而消失，即具有非易失性。存储的数据不会因断电而消失，即具有非易失性。存储器的容量：存储器的容量存储器的容量：存储器的容量=字长（字长（n）字数（字数（m）梦此窿鹊祭粉碾蔓筋谢糜志掀夷占匀墒挺您激胶愧得近招镇葬碟澎剩刀唬第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件一一 RAM的基本结构的基本结构 由由存存储储矩矩阵阵、地地址址译译码码器器、读读写写控控制制器器、输输入入/输输出出控控制制、片选控制等几部分组成。片选控制等几部分组成。7.1,随机存取存储器（RAM）黎爪比屡拈值跌度掺辽茎您茧你患冤茁桥亢昭庇经枉匈筛址橡誓梗胃隅
3、创第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件 1.存储矩阵存储矩阵图图中中，1024个个字字排排列列成成3232的的矩矩阵。阵。为为了了存存取取方方便便，给它们编上号。给它们编上号。32行行 编编 号号 为为 X0、X1、X31，32列列 编编 号号 为为 Y0、Y1、Y31。这这样样每每一一个个存存储储单单元元都都有有了了一一个个固固定定的的编编号号，称称为地址为地址。因哥疥膘主匡伺概嘱玻睫集痰德泥燃怜候帅吼腐或骂甜忻积帅掖僻爆舌换第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件2地地址址译译码码器器将将寄寄存存器器地地址址所所对对应应的
4、的二二进进制制数数译译成成有有效效的的行行选选信信号号和和列列选选信信号号，从而选中该存储单元。，从而选中该存储单元。采用双译码结构。采用双译码结构。行行地地址址译译码码器器：5输输入入32输输出出，输输入入为为A0、A1、A4，输出为输出为X0、X1、X31；列列地地址址译译码码器器：5输输入入32输输出出，输输入入为为A5、A6、A9，输出为输出为Y0、Y1、Y31，这样共有这样共有10条地址线。条地址线。例如，输入地址码A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000001，则行选线X11、列选线Y01，选中第X1行第Y0列的那个存储单元。吉垦绰缩傻斜臼挑募飘寇嚷沪架碑赣摇坡敛褪
5、四教衡熏经攘疮舆盲功宝倚第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件3,RAM的存储单元六管NMOS静态存储单元只有当行、列选择线均为高电平时，该存储单元才会被选中。驱传豢柒擒琅砖皱蒙继汛金伎从弧垫师赊画绩厩巴谍谢信铜方拍珊悬袱雷第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件三管动态存储单元数据存储在电容C里，当电容充有足够的电荷时，为逻辑状态0。当有读数据时，可对该存储单元进行刷新。只要该行有读信号，该行数据均可刷新。耐允缕流浪秽谨卷恭旨坑辰撬两狙顶丁队抿绑寻答板氏浑谬颖柠磊尧脂捧第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和
6、可编程逻辑器件静态RAM存储单元所用的管子多，功耗大，集成度受到影响，目前常用的是动态RAM。单管动态存储单元数据存储在Cs中，T为门控管，通过控制T的导通与截止，可以把数据从存储单元送至位线上或将位线上的数据写入到存储单元。止恶渍志袭衬茎雅艳虹画棒黍貌唾磐躬蛛予腰臀甘垒妨厄载榨搭汉帆撮遣第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件 4.片选及输入片选及输入/输出控制电路输出控制电路 当当选选片片信信号号CS1时时，G5、G4输输出出为为0，三三态态门门G1、G2、G3均均处处于于高高阻阻状状态态，输输入入/输输出出（I/O）端端与与存存储储器器内内部部完完全全隔隔
7、离离，存存储储器器禁止读禁止读/写操作，即不工作；写操作，即不工作；当当CS0时时，芯芯片片被被选选通通：当当 1时时，G5输输出出高高电电平平，G3被被打打开开，于是被选中的单元所存储的数据出现在于是被选中的单元所存储的数据出现在I/O端，存储器执行读操作；端，存储器执行读操作；当当 0时时，G4输输出出高高电电平平，G1、G2被被打打开开，此此时时加加在在I/O端端的的数数据以互补的形式出现在内部数据线上，存储器执行写操作。据以互补的形式出现在内部数据线上，存储器执行写操作。昂寄恿驴偏垄化池覆乎捏楞呆遗诌口娘慢刻耿始稀梭纠哲羊销赚亿糊猫觉第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存
8、储器和可编程逻辑器件读出操作过程如下：读出操作过程如下：（1）欲写入单元的地址加到存储器的地址输入端；）欲写入单元的地址加到存储器的地址输入端；（2）加入有效的选片信号）加入有效的选片信号CS；（3）将待写入的数据加到数据输入端。）将待写入的数据加到数据输入端。（3）在）在 线上加低电平，进入写工作状态；线上加低电平，进入写工作状态；（4）让选片信号）让选片信号CS无效，无效，I/O端呈高阻态。端呈高阻态。二二.RAM的工作时序（以写入过程为例）的工作时序（以写入过程为例）甜锰太歌崭苟城胺囊辆岩兄丫甸饭刨阵火况娠困栽顽笔牵蔓丧膊摈扰兹漆第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和
9、可编程逻辑器件三三 RAM的容量扩展的容量扩展1位扩展位扩展用用8片片1024（1K）1位位RAM构成的构成的10248位位RAM系统。系统。誊嫉当掩于隅群血烩繁险煮歇刑桓引姆雪令记夫尝毒氰逞椿号园噬溃九架第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件2字扩展字扩展用用8片片1K8位位RAM构成的构成的8K8位位RAM。西姑羚侍块昨铭拖磨筷抵态竭立阑彪潘悍泊祭肄韵魁算眺目坝贸翻标驾暴第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件扩展后的存储器系统，它的地址空间有多大？地址又是如何分配的？某RAM芯片存有2048个字，每个字长为8位，该芯片应有
10、,个地址引脚，I/O引脚应有,个,11,8,薄瓮农谬脓畴遵抉积窍辉宪呵计勿泄悬系玫几葫滇搀挣冶胶姆拖弓斧唯膏第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件四四.RAM的芯片简介的芯片简介(6116)(6116)61166116为为2K2K8 8位静态位静态CMOSRAMCMOSRAM芯片引脚排列图：芯片引脚排列图：A0A10是是地地址址码码输输入入端端，D0D7是是数据输出端，数据输出端，是选片端，是选片端，是输出使能端，是输出使能端，是写入控制端。是写入控制端。痛荆滔澜亭韵实搪揍枷武稀枝冰酚暗软纬绒按么屈三劈泪县秸肌烂草挛党第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章
11、,半导体存储器和可编程逻辑器件（2）一一次次性性可可编编程程ROM（PROM）。出出厂厂时时，存存储储内内容容全全为为1（或或全全为为0），用用户户可可根根据据自自己己的的需需要要编编程程，但只能编程一次。但只能编程一次。7.2 只读存储器只读存储器(ROM)一,ROM的分类按照数据写入方式特点不同，ROM可分为以下几种：（1）固定ROM（又叫掩膜ROM）。厂家把数据写入存储器中，用户无法进行任何修改。（3）光可擦除可编程ROM（EPROM）。采用浮栅技术生产的可编程存储器。其内容可通过紫外线照射而被擦除，可多次编程。般羽乱涂瞳子淀魁纽畔褪鹰描畏锹微称嘱翅朋胀业歧亿吱雌哲伦叙结涡兔第7章,半导
12、体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件（5）快闪存储器（Flash,Memory）。也是采用浮栅型MOS管，存储器中数据的擦除和写入是分开进行的，数据写入方式与EPROM相同，一般一只芯片可以擦除/写入100次以上。（4）电可擦除可编程ROM（E2PROM）。也是采用浮栅技术生产的可编程ROM，但是构成其存储单元的是隧道MOS管，是用电擦除，并且擦除的速度要快的多（一般为毫秒数量级）。E2PROM的电擦除过程就是改写过程，它具有ROM的非易失性，又具备类似RAM的功能，可以随时改写（可重复擦写1万次以上）。绵跳陆亮捣橙否炭娘迢骸怕母阿嚼铱吧咨后醒掌苞腑冯葡旅夹枷德来蝗半第
13、7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件二、二极管阵列的掩膜ROM,二极管存贮矩阵字地址译码器W0W1W2W3A1A0字线位线地址线输出三态门D3 D2 D1 D0数据线输出使能 OEA1A0 W3W2 W1 W0 D3D2D1D00 0 0 0 0 1 1 1 1 00 1 0 0 1 0 0 1 0 11 0 0 1 0 0 1 1 0 01 1 1 0 0 0 0 0 1 1每个单元所存数据每个单元所存数据褒万库铲扒延新沃值侵罗雪仔神浚逼韧愤弄驯据霓危鸦蔫堰谜谅遁荫泊泣第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件PROM（熔丝式）
14、电路原理字线位线熔断丝臼樟订斌咳割挡键肆杰放豫鳖孽过钞吃豢承辞望沪节耕减跺吟宵捏剂黔善第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件(1)PLD的逻辑表示方法固定连接固定连接编程连接编程连接不连接不连接熔丝熔丝捧弯趋闲钓处人瞧镊亚棚鸵咋哟增赘羹雾良政沫鲜照缅滨莽粥糟冻弦白榷第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件（2）PLD的图形符号的图形符号缓冲门AAA相当于&1AAAABCY与门AY&BCABCY或门AY1BCABCY AY&B可编程连接或不连接燥掩碎值醉悠被让前贰流加肠煞那助胖末舔惫展唱涎鼠侨振抠稀啪跑翠套第7章,半导体存储器和可
15、编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件PLD图形符号（续）图形符号（续）与或门与或门A B C DY多输入端或门画法多输入端或门画法多输入端与门画法多输入端与门画法御彝窝输戴脖殉椭胯扫芦器窝徘角刀判格沙川味屯跑读汽孤曹搓窥烁指裤第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件门电路符号中美对照表&11&1=1与或非与非或非异或巷衫尊猿烧挤鲸慨匠涯蛾饿渴骡抿囱绚算纂距堡萄简澜普蚤俐毗隋沼赖剃第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件清华大学电机系唐庆玉2003年11月15日编三、PROM的内部结构及编程,AND阵列固定OR阵列可编程
16、输出输入O2 O1 O0I2 I1 I0姬拓印页郭远打倘仍强涯话尉系疯沿俭秃役簿丙明罢肄扼停凭弃现炎皋姿第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件例例1 用用PROM实现半加器实现半加器半加器逻辑式半加器逻辑式F=AB+AB=A BC=ABF CA B 如何用PROM实现全加器？唇远凳讫霉捡勇洞庐本表薄缄陆舷疵症秀受佩界偶般彩累处柔良乎月指服第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件例例2 用用PROM实现三变量奇数校验电路实现三变量奇数校验电路A B CYABC Y0 0 0 00 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0
17、11 0 1 01 1 0 01 1 1 1真值表真值表跌域攀祈染坠烘字踏影睛位朴羚瘫惟圃定谐渣步两贪耙跃渗荆醛汾箕阻呈第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件四、四、光可擦除可编程光可擦除可编程ROM（EPROM）EPROMEPROM是一种可以多次重复使用的ROM，其存储位结构如图6.8所示。它的每个存储位都制作一个管子，但与掩膜式ROM不同，其栅极G悬浮于高阻抗的SiO2层中，浮栅上有无电荷将决定管子是否导通，即该位状态是0还是1。编程时，在较高的编程电压Vpp的作用下，电荷可以感生进入浮栅。因SiO2的高阻抗，电荷一旦进入浮栅后可以保持十年以上。若要擦除已
18、写入的数据，可用紫外光照射浮栅，使浮栅上的电荷获得足够的能量越过SiO2层逐渐泄放，回到初始状态。为便于紫外光线透入，EPROM一般都带有石英玻璃窗口。为避免阳光或其他光源中的紫外线对EPROM起作用，正常使用时，窗口上应该贴上一层不透明的保护膜。侯症串睛柿沽开婆萌咆挠妥辜桌俺帽掏婪增武谢潜芭喘祁闪跑跺称项盯蔽第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件图,6.8,EPROM存储位模型图EPROM是目前使用最广泛的一类ROM，甚至有些廉价的塑封EPROM根本就不制作石英玻璃窗口，目的是降低制作成本，不过这种EPROM只能编程一次。,谣慎死米暑隙罩骑佛喜骗嫂烩缎殆齐宫
19、畸伪露溅虽样闲漾山格枣酪升饵裸第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件EPROM举例举例2764君缅椅羽呸坪七苗盈阂孤菜漳撤斤瞪拖易划挝泛壹潮隘举腺勾怠裕贤枯拟第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件五、电可改写只读存储器E2PROM由于EPROM在擦除时必须用紫外线照射，因而给使用者带来不便。而E2PROM正是为克服这一缺点而出现的新型存储器。E2PROM的存储位结构与EPROM相似，但在浮栅与漏极间增加了一个隧道管，使电荷可以在浮栅与漏极之间双向流动，不再需要紫外线来激发，即编程和擦除均可用电来完成。E2PROM既能像EPRO
20、M那样长期保存信息，又能在在线情况下随时改写；既可单字节改写，又可全片擦除改写。湖绊嘿并空蜒柳郝愚税脊泼刚品仆裁渠埋正苟榆赞捌嘉还逞患馈儡蠕诧脉第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件六、六、ROM容量的扩展容量的扩展（1）字长的扩展（位扩展）现有型号的EPROM，输出多为8位。下图是将两片2764扩展成8k16位EPROM的连线图。努浓婿络狸近描胯均渔币酚掘矢净秤伟晰慎剿单匪野寞散此伍漱政贴旱楷第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件用用8片片2764扩展成扩展成64k8位的位的EPROM：（2）字数扩展（地址码扩展）遂妇浊此侨
21、叁芥舜鞠壤份锡拈稗盖拂扫围殖兜赞伊掇食佳情圈栅钡系浪共第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件7.3可编程逻辑器件（PLD）PLDProgrammable,Logic,Devices,大规模集成电路，集成了大量的门电路和触发器，用户可编程构成所需电路。清华大学电机系唐庆玉清华大学电机系唐庆玉2003年年11月月15日编日编优点：优点：（1）节省集成芯片的数量）节省集成芯片的数量节省电路板面积，节省电路板面积，节省电耗，减少产品体积，降低成本节省电耗，减少产品体积，降低成本（2）电路保密，不易被他人仿造）电路保密，不易被他人仿造兹瞄板售急捆鄂诌珠巳颅瞥诲熟醒焦声椽
22、租磐居详向舔贮辣妈振踊没豺嘘第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件清华大学电机系唐庆玉2003年11月15日编PLD类型（1）PROM型（Programmable,ROM）（2）PLA型（,Programmable,Logic,Array,可编程逻辑阵列,）（3）PAL型（,Programmable,Array,Logic可编程阵列逻辑）（4）GAL型（Generic,Array,Logic通用阵列逻辑）（5）CPLD型（,Complex,PLD）最复杂简单较复杂殉吮屠努詹忧雷植署骄翰迫养绿抓孵苏泛村养骆境屎侄胰茄操妻晒巾缨吊第7章,半导体存储器和可编程逻辑器
23、件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件清华大学电机系唐庆玉2003年11月15日编结构:,AND逻辑阵列+OR逻辑阵列,类型,AND阵列,OR阵列,D触发器PROM,连接固定,可编程（一次性）PLA,可编程（一次性）,可编程（一次性）PAL,可编程（可多次电擦除）,连接固定,8个GAL,可编程（可多次电擦除）,连接固定,8个输出比输出比PAL增加增加“可编程输出逻辑宏单元可编程输出逻辑宏单元”使编程更灵活。使编程更灵活。领坷酷敌寻江草茄卑爹至瘩免昂语喉进惭搂泽榔崭善栅瞪墓宠歇擞砚鼠叁第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件PLD的诞生不仅简化了数字逻辑系统的设计
24、过程，而且降低了数字系统的体积和成本，提高了系统的可靠性，PLD作为规格化逻辑设计方法已应用多年。最先主要是掩膜可编程，主要是作为ROM用于计算机内部。后来出现了熔丝可编程逻辑器件，人们可通过简单的编程设备对逻辑器件进行编程，产生了半定制逻辑器件。由于EPROM(可擦可编程只读存储器)及E2ROM(电可擦除存储器)工艺的问世，PLD得到了快速发展及广泛应用。它从根本上改变了系统设计方法，大大简化了系统设计。飞贺殃岸掷递苔蕊谈筒绊壬自磊棘鸣忠脊回加回郡蚂宰骸揖坑伺酗雀酒燥第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件一、PLD电路的表示方法用逻辑电路的一般表示法很难描述
25、PLD器件内部电路，为了在芯片的内部配置和逻辑图之间建立一一对应关系，对描述PLD基本结构的有关逻辑符号和规则作出某些约定，使其逻辑图和真值表结合在一起构成一种紧凑而易于识读的形式，现对这些约定作简单介绍。妥歌魔妻亡螺肮哇娟玻巷忍凳触搽技瞥祁计阎峻躁轻喂熬开疼刘骤权中蛆第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件PLD的基本结构是与门和或门，左图给出了三输入与门的两种表示法。传统表示法中与门的3个输入A、B、C在PLD表示法中称为3个输入项，而输出F称为“与”项。同样，或门也采用类似方法表示。（a）传统表示法,PLD的与门表示法,（b）PLD表示法潜稠琐见障孰疹宜笋
26、辨康曲芜抑祥锐葵啡腮篇叭洞州织影开埋琶乾菠辨钒第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件图63表示PLD的典型输入缓冲器。它的两个输出B、C是其输入A的原和反，其逻辑关系为：图6.3,PLD输入缓冲器缆俞搞胺漏以破庐划澡榴瞩撂马璃地库荔俘捐圣啮播阮漆晓窍痹傀虹钩衅第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件图8.4(a)给出了PLD阵列交叉点上的三种连接方式。实点“”表示固定连接；“”表示可编程连接；没有“”也没有“”的表示两线不连接。如图84(b)中的输出F,=AC,。,（a）,（b）图8.4,PLD连接表示方式禹傈墒焰基厅材转算塑拘
27、坑李盐右不埂疆哈氖歼幸抵即碟嚼苍厦硫澎嚷殃第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件二、二、可可编程程逻辑阵列列PLAPLA从前面的介绍可知，ROM的地址译码器采用全译码方式，n个地址码可选中2n个不同的存储单元。而且，地址码与存储单元有一一对应的关系，因此，即使有多个存锗单元所存放的内容完全相同也必须重复存放，无法节省这些单元。从实现逻辑函数的角度看，ROM的“与”阵列固定地产生n个输入变量的全部最小项。而对于大多数逻辑函数而言，并不需要使用全部最小项，有许多最小项是无用的，尤其对于包含约束条件的逻辑函数，许多最小项是不可能出现的。因此，ROM的“与”阵列不能获
28、得充分利用而造成硬件浪费，使得芯片面积的利用率不高。为了解决此问题，在ROM的基础上出现了一种“与”阵列和“或”阵列均可编程的逻辑器件，即即可编程逻辑阵列可编程逻辑阵列PLAPLA(Programmable Logic Array)。熔蹈偿抹屑半罩茫谁彬所懦赚炮其寅英殃涅躬撅屋笨俞习咙弯泥躇狐孽莫第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件（一）、（一）、PLAPLA的逻辑结构的逻辑结构PLAPLA的的逻逻辑辑结结构构与ROM类似，也是由一个“与”阵列和一个“或”阵列构成。所不同的是它的“与”阵列和“或”阵列一样是可编程的。而且，n个输入变量的“与”阵列不再是产生2
29、n个“与”项，而是有n个与门就提供n个“与”项，每个“与”项与哪些变量相关可由编程决定。“或”阵列通过编程可选择需要的“与”项相“或”，形成“与或”函数式。由PLA实现的“与或”函数式是最简“与或”表达式。璃遇豌溺峪鸟鄂掇柜亚货副寞讨驶翘洁跟窿乍舍稠篙牟乌娃勃杏忆控谤操第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件AND阵列可编程OR阵列可编程O2 O1 O0I2 I1 I0输出输入饯畔说狗早钨衅煮梢笑霹慷亦炽嚷层任虏础糜肯途降掏窝瘴耽财山伞狄稍第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件PLAPLAPLAPLA的存储容量的存储容量的存储容
30、量的存储容量不仅与输入变量个数和输出端个数有关，而且还和它的“与”项数(即与 门数)有关，其存储容量用输入变量数(n)、与项数(p)、输出端数(m)来表示。如图图图图6.116.116.116.11所示PLA的容量为383。目前常见常见常见常见的有容量为16488和14一968等PLA器件。甩拙蚤屋焙衰法虞舟诈镭瀑困彭疚礼页苫古毗谓买舰刚例惭窃氮门择郭河第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件 （二）、采用二）、采用PLAPLA进行逻辑设计进行逻辑设计采采用用PLAPLA进进行行逻逻辑辑设设计计，可以十分有效地实现各种逻辑功能。相对ROM而言，PLA更灵活、更经
31、济、结构更简单。用PLA设计组合逻辑电路时，一般首先将给定问题的逻辑函数按多输出逻辑函数的化简方法简化成最简“与或”表达式，然后，根据最简表达式中的不同“与”项以及各函数式的“与”项之和分别构成“与”阵列和“或”阵列，并画出阵列逻辑图即可。翌贰邻勒产浆点浩引琅刘豢灿橡免晤摈把汛措菩淋涪株囱锥朋贷篷睁兄衬第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件例3,用PLA实现三八译码器A2 A1 A00,0,0,只,=0Y00,0,1,只,=0Y11,1,1,只,=0Y7输出三八译码器真值表A2 A1 A0Y0 Y1 Y7A2A1A0A2A1A0砸袭迁丙汗耪礼俯锡堤浸妥贷续沟敢
32、哮浆入娄坑邦腹孙芥锗童树洗壁韩亭第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件 例例6 62 2 用PLA设计一个代码转换电路，将一位十进制数的8421BCD码转换成余3码。解 设A，B，C，D表示8421BCD码的各位，W，X，Y，Z表示余3码的各位。可得转换电路的真值表如表表6.26.2所列。沸车嚏妻盂绪螺触脾忘桃化啸铸撼筑捆零甄趁绽觉膊孽熙巾勋诉给擂献苦第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件表6.2,一位十进制数的8421BCD码与余3码的转换真值表A B C DW X Y ZA B C DW X Y Z0 0 0 00 0 1
33、 11 0 0 01 0 1 10 0 0 10 1 0 01 0 0 11 1 0 00 0 1 00 1 0 11 0 1 0d d d d0 0 1 10 1 1 01 0 1 1d d d d0 1 0 00 1 1 11 1 0 0d d d d0 1 0 11 0 0 01 1 0 1d d d d0 1 1 01 0 0 11 1 1 0d d d d0 1 1 11 0 1 01 1 1 1d d d d暑呐菲错彰懊镀弛脓姑爷稻侩谩饺敲蔗狗爽搪弦椅尘捻鸯点荆行瞬扒垣醚第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件根据表表表表6.26.26.26.2写写
34、写写出出出出函函函函数数数数表表表表达达达达式式式式，并并并并按按按按照照照照多多多多输输输输出出出出函函函函数数数数化简法则用卡诺图进行化简后，可得如下最简“与或”表达式由此可见，全部输出函数只包含9个不同“与”项。所以，该代码转换电路可用一个容量为494的PLA实现，其阵列图如图6.12所示。限劳恶郧掘强贿抚秽酚或镑益菩唇锣猜松婴庶愉较料浮著炊狰各上热蝗户第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件图,6.12,一位十进制数的8421BCD码转换,成余3码的PLA阵列逻辑图,栗圾诅犯按首难媚恼疟范瞳甸锨练仕阑灿讣北悟稿狠凯岸早蝇硬栋铣伴嘘第7章,半导体存储器和可
35、编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件三、可编程阵列逻辑器件PALPAL器件的与阵列是可编程的，或阵列是固定的。,PAL(Programmable,Array,Logic)是在ROM和PLA的基础上发展起来的一种可编程逻辑器件。为了能提供最高性能和最有效的结构，PAL力求既有规则的阵列结构，又能实现灵活多变的逻辑功能，同时编程简单，易于实现。它相对于ROM而言更灵活，且易于完成多种逻辑功能，同时又比PLA工艺简单，易于编程和实现。级凸场递溢唇贫阂仙掐仰蹬伴蠢策扭了辗背蚊椽是诉达赣歇没磺忱壕禹浅第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件图6.13,三输入三
36、输出PAL的逻辑结构图邮胎瘪毅贩笺恬狂能均枫糕耕棠铃漾校赦押逗耻额龚手箩稽昨潜福雪迪禾第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件四、可编程通用阵列逻辑器件GALGAL(Generic,Array,Logic)器件是1985年由美国LATTICE公司开发并商品化的一种新型PLD器件。它是在PAL器件的基础上综合了E2ROM和CMOS技术发展起来的一种新型技术。GAL器件比PAL功能更强、性能更优越，具有PAL器件所没有的可电擦除、可多次重新编程及可组态其结构的特点。这些特点形成了器件的可测试性和高可靠性，且具有更大的灵活性。抚荧唬秘食渔瑰死屎匆沂骗队点帐陆耐港稀懦驳
37、良涝睹慎受甩介逆砧娱啥第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件GALGAL器器件件按门阵列的可编程结构可分分为为两两大大类类：一一类类是与PAL基本结构相似的普通型GAL器件，其与门阵列是可编程的，或门阵列是固定连接的，如20引脚的GAL16V8；另另一一类类是与PLA器件相类似的新一代GAL器件，其与门阵列和或门阵列都是可编程的，如24引脚的GAL39V8便属于这一类器件。由于GAL的内部逻辑结构较为复杂。糯斗六兜拿谰埃盐哭看谨萍荔骏蔑洱鄙乏茂甩册秆酥董季新沮邻沈颜偏外第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件7.4复杂的可编程逻
38、辑器件CPLD一、CPLD的结构其特点是在系统可编程（ISP）。在系统可编程是指未编程的ISP器件可直接焊在印制电路板上，通过计算机接口和专用的编程电缆对ISP直接多次编程。询赖向朔沟摈娟廊彪杨嘲象赘糕汗佬烃折挛畅槐展蹋锚姚汉剥酸居寡绳作第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件舵鹊视伤钢殆好淮墅疲熙容疚隋冒危婉升示蔫鹃醒姻袖杠凿永脊待也姻证第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件拥督魁秃子相熄痛格娄悉便佐银泥某霜端扼榷使燥极醉编粗李掘短妓奠徒第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件二、CPLD的编程
39、ISP编程：ISP专用编程电缆PC机ISP编程软件该结构的优点是每个区的阵列传输路径短，可减少传输时延。环睦晤侥波路炼捡嚣弊背二貌刁剥凿鹊畦估退陋造袒虐件梗滁药承阎怂晶第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件7.5现场可编程门阵列FPGA一、FPGA编程实现逻辑功能的基本原理二、FPGA结构三、编程实现原理简介性该央钟惕坯敢尔潍殉碍娩几瑚鹤两符涟协骇炽乒麻嘛竟鸵鹅粥参藏钮滑第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件楔啡碳屏马数唱嗡庶尿工登排亦戮运嘘屉唐左持骇世发盖捏廓祥贞涌荔盈第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器
40、和可编程逻辑器件本章小节本章小节2RAM是一种时序逻辑电路，具有记忆功能。其存储的数据随电源断电而消失，因此是一种易失性的读写存储器。它包含有SRAM和DRAM两种类型，前者用触发器记忆数据，后者靠MOS管栅极电容存储数据。因此，在不停电的情况下，SRAM的数据可以长久保持，而DRAM则必需定期刷新。1半导体存储器是现代数字系统特别是计算机系统中的重要组成部件，它可分为RAM和ROM两大类。贯竟众函脚烈先序错结猩钾垫卞岿兴类聪磺广荷恋汕嘿励促凑倦鹃炊蒲文第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件3ROM是一种非易失性的存储器，它存储的是固定数据，一般只能被读出。根
41、据数据写入方式的不同，ROM又可分成固定ROM和可编程ROM。后者又可细分为PROM、EPROM、E2PROM和快闪存储器等，特别是E2ROM和快闪存储器可以进行电擦写，已兼有了RAM的特性。4从逻辑电路构成的角度看，ROM是由与门阵列（地址译码器）和或门阵列（存储矩阵）构成的组合逻辑电路。ROM的输出是输入最小项的组合。因此采用ROM构成各种逻辑函数不需化简，这给逻辑设计带来很大方便。随着大规模集成电路成本的不断下降，利用ROM构成各种组合、时序电路，愈来愈具有吸引力。鹃犁雍曹按竹渍赌驳嘛倚靶次减纶秆康巧淌曰令将盘脑袱定植择析善瞻非第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件第7章,半导体存储器和可编程逻辑器件