2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路中存储器和可编程逻辑器件

电路中存储器和可编程逻辑器件 半导体存储器是用来存储大量二值数据的半导体器件， 衡量存储器性能的主要指标是：“存储容量”和“存取速度”。 对存储器的操作通常分为两类： 写——把信息存入存储器的过程 读——从存储器中取出信息的过程 存储容量—存储器能存放二值信息的多少。单位是位或 比特（bit）。1K=210=1024，1M=210K=220。 存取速度—存储器读出（或写入）数据的时间。一般用读（或写）周期来表示。 电路中存储器和可编程逻辑器件 一、半导体存储器的分类 1、按存取方式（存储功能）分为ROM和RAM。 （1）只读存储器ROM （ Read Only Memory） 在正常工作状态下，只能从存储器中读取数据，不能快速地随时修改或重新写入数据。 数据具有非易失性，断电后数据不会丢失。 （2）随机存取存储器RAM （Random Access Memory） 在正常工作状态下，可以随时向存储器写入或读出数据。 数据具有易失性，断电后数据会丢失。 2、按制造工艺分为TTL型和CMOS型。 二、半导体存储器的基本结构 地址译码器 存储 矩阵 输出控 制电路 地址输入 控制信号输入 数据输入/输出 半导体存储器的基本结构 三个组成部分： 存储矩阵、 地址译码器、 输出控制电路。 三类信号线： 地址线、 数据线、 控制线。 1、存储矩阵 存储矩阵由许多存储单元构成， 每个存储单元存放1位二值数据， 存储单元通常排列成矩阵形式。 字、字长和存储容量的概念： 存储器以字为单位组织内部结构， 1个字中所含的位数（存储单元个数）称为“字长”。 如：1位、4位、8位（1字节）、16位。 存储器的容量 字数 字长  如：容量为32k8位 2、地址译码器 存储器以字为单位进行数据的存取（读/写操作）。 为区别各个不同的字，给每个字赋予不同的地址代码， 地址译码器就用来实现地址的选择——“寻址”。 地址译码器的输入——地址线。 地址译码器的输出——字线， 每条字线控制存储矩阵中的一个字。 地址译码器 存储 矩阵 输出控 制电路 地址输入 控制信号输入 数据输入/输出 半导体存储器的基本结构 3、输出控制电路 地址译码器 存储 矩阵 输出控 制电路 地址输入 控制信号输入 数据输入/输出 半导体存储器的基本结构 为实现与系统的总线连接，输出电路都采用三态输出结构。 控制信号一般包括片选信号和读/写控制信号： 存储矩阵与输出电路的连线称为位线。 存储器数据线的数目等于存储器的字长。 40968位存储器的数据线数为： 8 只读存储器ROM 只读存储器属于组合逻辑电路。 ROM EPROM 闪烁存储器 PROM E2PROM 固定ROM （掩膜ROM） 可编程ROM 采用掩膜技术生产， 出厂时，存储器存储的内容全部为1（或0），用户可以根据自己的需要，利用通用或专用的编程器将某些单元改写为0（或1）。 数据由用户编程写入，可以多次擦除改写。 一旦制成，存储的数据固定不变，用户无法更改。 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 4×4位ROM 地址译码器 存储体 继续 8 A1=0A0=0 W0=1 W1=0 W2=0 W3=0 D3=1 D1=1 D0=1 D2=0 继续 9 A1=0A0=1 W0=0 W1=1 W2=0 W3=0 D3=0 D1=0 D0=1 D2=1 继续 10 A1=1A0=0 W0=0 W1=0 W2=1 W3=0 D3=1 D1=0 D0=0 D2=1 继续 11 A1=1A0=1 W0=0 W1=0 W2=0 W3=1 D3=0 D1=1 D0=1 D2=1 与或 12 & & & & ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 1 1 D3 D2 D1 D0 A1 A0 W0 W1 W2 W3 & & & & ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 1 1 D3 D2 D1 D0 A1 A0 W0 W1 W2 W3 地 址 A1 A0 字 线 W0 W1 W2 W3 存 储 内 容 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1