思考题与习题7-答案

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思考题与习题7

7–1基本概念题:

(1)填空题

①一个EPROM有18条地址输入线,其内部存储单元有()个。

②某SRAM芯片有13条地址线和8条数据线,其存储容量为()。

③RAM根据所采用的存储单元工作原理的不同,可分为()存储器和()存储器;一个12位地址码、4位输出的ROM,若需将该ROM容量扩展为4K×8,则需对其进行()扩展;为构成8K×8的RAM,需要()片1024×1的RAM,并且需要有()位地址译码以完成寻址操作。

④半导体存储器是一种能存储()的半导体器件。用1024×4位的RAM芯片2114构成8K×8位RAM,需要()片2114和一个()译码器。

⑤半导体存储器按存取功能分为()存储器和()存储器。

(2)选择题

①下列哪些存储器具有非易失性()。

(a)PROM (b)SRAM (c)DRAM (d)FPGA

②以下哪种记忆体不是()半导体器件?

(a)U盘(b)硬盘(c)内存(d)缓存(3)判断题

①具有8根地址线的ROM其存储容量为256。()

②静态随机存储器的基本特点是可随时快速读写,断电后数据易丢失,因而工作时必须不断刷新。()

【解】

(1)填空题

① 218;② 213×8bits;

③静态随机/SRAM,动态随机/DRAM,位,64,13;

④大量二值信息,16,3线-8线;⑤只读,读写。

(2)选择题:

① a;② b。

(3)判断题:

① ×;② ×。

7–2已知SRAM2112组成的存储器电路如题7–2图所示,其中2线-4线译码器功能表如题7–2表所示,分析该存储器电路的容量及地址范围。

【解】该存储器电路的容量为:28×8位=2K位。

内存地址的范围为:10 0000 0000~10 1111 1111,即200H~2FFH。

A

A

7–3 试用两片1024×4的RAM组成1K×8位的存储器。【解】见题7–3图解。

A9

A0

CS

D0

D3

D4

D7

8

题7–3图解

7–4 比较PROM、PLA、PAL、GAL等4种SPLD的编程特性。

【解】PROM、PLA、PAL、GAL等4种SPLD的编程特性见题7–4表解。

题7–4表解SPLD的编程特性

7–5 用1片16×4位的ROM 设计一个将两个2位二进制数相乘的乘法器电路,列出ROM

【解】设被乘数和乘数分别为A 3A 2和A 1A 0,乘积用D 3D 2D 1D 0表示,则ROM 数据表见题7–5表解。将A 3A 2A 1A 0作为ROM 的地址输入端A 3A 2A 1A 0,实现电路图如题7–5图解。

题7–5表解

7–6 试将题7–6图中PLA 的各输出函数写成∑m 的形式。

Y

Z

F F 56

W

X

F F 34F F 12

【解】 1F (W,X,Y,Z)WXY WXZ m(5,7,10,11)=+=∑

2F (W,X,Y,Z)WXZ WXY m(5,7,14,15)=+=∑ 3F (W,X,Y,Z)WXY 0m(14,15)=+=∑ 4F (W,X,Y,Z)WXZ m(0,2)==∑

5F (W,X,Y,Z)WXZ XYZ m(0,2,5,13)=+=∑ 6F (W,X,Y,Z)XYZ WYZ m(5,10,13,14)=+=∑

题7–6图 图2-71

7–7CPLD和FPGA有哪些特点?

【解】CPLD和FPGA主要有以下五个优点:

①芯片规模越来越大。随着超大规模集成电路(Very Large Scale IC,VLSI)工艺的不断提高,单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管,CPLD和FPGA芯片的规模越来越大。芯片的规模越大,所能实现的功能就越强,同时更适用于实现片上系统(SOC)。

②芯片投资小。CPLD和FPGA芯片在出厂前都已做过100%的测试,而且CPLD/FPGA 设计灵活,发现错误时可以直接更改设计,降低了设计人员投片的风险,节省了许多潜在的开销,因此,CPLD和FPGA芯片的投资小。

③芯片可以反复编程、擦除、使用。在不改变外围电路的情况下,设计不同的片内逻辑就可实现不同的电路功能,当电路有少量改动时,更能显示出CPLD/FPGA的优势。

④芯片运算速度高于单片机。CPLD和FPGA的工作方式与单片机相比,单片机的指令有固定的执行方式,至少需要4个时钟周期且时钟频率较低,而CPLD和FPGA的运算执行方式会根据实现该运算的硬件电路方式不同而改变,因此,CPLD和FPGA的运算速度会高于单片机。

⑤规模大、集成度高、可靠性高、灵活性好。

7–8CPLD和FPGA之间有什么区别?

【解】CPLD和FPGA的不同之处如下:

①FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。

②CPLD逻辑寄存器少,更适合完成各种算法和组合逻辑;FPGA 逻辑弱而寄存器多,更适合完成时序逻辑。换句话说,CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构;FPGA 更适合于触发器丰富的结构。

③CPLD的速度比FPGA快,并且具有较大的时间可预测性。这是由于CPLD的逻辑块之间的互联是集总式的,而FPGA的互连则是分布式的。

④CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术,无需外部存储器芯片,使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上,使用方法复杂。

⑤在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或Flash存储器编程,编程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程,编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置。

⑥在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程,FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程;FPGA可在逻辑门下编程,而CPLD是在逻辑块下编程。

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