数字电路第8章存储器
第八章扩展存储器方案
#1楼
00 01 10 11
常用的存储器地址分配的方法有3种：全译码、部分译码和线选 法。
1. 全译码 利用系统的全部的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯 片）的片选信号。 特点：地址与存储单元一一对应，地址空间的利用率高。
例8-1： 利用全译码为80C51扩展16KB的外部数据存储器，存 储芯片选用SRAM6264，要求外部数据存储器占用从0000H开 始的连续地址空间。
读选通、写选通信号。
思考题： 请问执行 MOVX A,@DPTR指令时，RD和WR引脚的状态？
8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器
8.3.1 存储器地址空间分配
存储器空间分配除考虑地址线连接外，还讨论各存储器芯片在整个存 储空间中所占据的地址范围。
单片机地址总线为16条，可寻址的最大空间为64KB，用户可根据系统的 需要确定扩展存储器容量的大小。
使用MOVX A,@Ri和MOVX @Ri,A。这时通过P0口输出Ri中 的内容（低8位地址），而把P2口原有的内容作为高8位地址 输出。
例8-4 将程序存储器中以TAB为首址的32个单元的内容依次传 送到外部RAM以7000H为首地址的区域去。
分析：DPTR指向标号TAB的首地址。R0既指示外部RAM的地址， 又表示数据标号TAB的位移量。本程序的循环次数为32，R0 的值：0～31，R0的值达到32就结束循环。程序如下：
MOV P2,#70H MOV DPTR,#TAB MOV R0,#0 AGIN: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOVX @R0,A INC R0 CJNE R0,#32,AGIN HERE: SJMP HERE TAB: DB ……
第八章 数字集成电路基本单元及版图(续)
漏极开路输出单元
如果希望系统支持多个集成电路的正常逻辑 输出同时到总线以实现某种操作，就必须对集成 电路的输出单元进行特殊的设计以支持“线逻 辑”。同时，总线也将做适当的改变。 漏极开路输出单元结构就是其中的一种。下 图给出了两种漏极开路结构的输出单元，其中 （a）图的内部控制信号是通过反相器反相控制 NMOS管工作的方式，（b）图是同相控制的方 式。
动态存储器DRAM (Dynamic RAM)
主要指标：存储容量、存取速度。
存储容量: 用字数×位数表示，也可只用位数表 示。如，某动态存储器的容量为109位/片。 存取速度：用完成一次存取所需的时间表示。 高速存储器的存取时间仅有10ns左右。
存储单元的等效电路（1）
字线 字线
VP 位线 (a) DRAM 位线 (b) SRAM 位线
漏极开路输出单元
（a）反相器反相控制方式
（b）同相控制的方式
漏极开路结构实现的线逻辑
Vcc bi
A1
A2
目的：减少电 AN
表达式为
路结构和成本
bi A1 A 2 A N A1 A 2 A Nห้องสมุดไป่ตู้
输入、输出双向三态单元（I/O PAD）
在许多应用场合，需要某些数据端同时具有输入、输 出的功能，或者还要求单元具有高阻状态。在总线结构的 电子系统中使用的集成电路常常要求这种I/O PAD。下 图是一个输入、输出双向三态的I/O PAD单元电路。
存储单元的等效电路（2）
字线 Cut 位线 (c) 熔丝型ROM 位线 (d) EROM(EEPROM) 位线 (e) FRAM 字线 浮栅 字线
DRAM
随着高密度存储器的不断发展，存 储单元尺寸逐渐减小，这种趋势使得结 构简单的动态RAM成为首选。 DRAM单元发展过程中出现几个阶 段，这些阶段的发展使得DRAM的单元 面积越来越小。
课后习题答案第8章_存储器和可编程逻辑器件
第8章半导体存储器和可编程逻辑器件8-1存储器按读写功能以及信息的可保存性分别分为哪几类？并简述各自的特点。
解答：存储器按读写功能可分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。
随机存取存储器在工作过程中，既可从其任意单元读出信息，又可以把外部信息写入任意单元。
因此，它具有读、写方便的优点，但由于具有易失性，所以不利于数据的长期保存。
只读存储器在正常工作时其存储的数据固定不变，只能读出，不能随时写入。
ROM为非易失性器件，当器件断电时，所存储的数据不会丢失。
存储器按信息的可保存性可分为易失性存储器和非易失性存储器。
易失性存储器在系统关闭时会失去存储的信息，它需要持续的电源供应以维持数据。
非易失存储器在系统关闭或无电源供应时仍能保持数据信息。
8-2什么是SRAM？什么是DRAM？它们在工作原理、电路结构和读/写操作上有何特点？解答：SRAM（Static Random Access Memory）为静态随机存储器，其存储单元是在静态触发器的基础上附加控制电路构成的。
DRAM（Dynamic Random Access Memory）为动态随机存储器，常利用MOS管栅极电容的电荷存储效应来组成动态存储器，为了避免存储信息的丢失，必须定时地对电路进行动态刷新。
SRAM的数据由触发器记忆，只要不断电，数据就能保存，但其存储单元所用的管子数目多，因此功耗大，集成度受到限制。
DRAM一般采用MOS管的栅极电容来存储信息，由于电荷保存时间有限，为避免存储数据的丢失，必须由刷新电路定期刷新，但其存储单元所用的管子数目少，因此功耗小，集成度高。
SRAM速度非常快，但其价格较贵；DRAM的速度比SRAM慢，不过它比ROM 快。
8-3若RAM的存储矩阵为256字⨯4位，试问其地址线和数据线各为多少条？解答：存储矩阵为256字⨯4位的RAM地址线为8根，数据线为4根。
8-4某仪器的存储器有16位地址线，8位数据线，试计算其最大存储容量是多少？解答：最大存储容量为216⨯8=524288=512k bit（位）8-5用多少片256⨯4位的RAM可以组成一片2K⨯8位的RAM？试画出其逻辑图。
数字电子技术基础习题册答案
第7章 时序逻辑电路【7-1】已知时序逻辑电路如图所示，假设触发器的初始状态均为0。
(1 )写出电路的状态方程和输出方程。
(2) 分别列出X =0和X =1两种情况下的状态转换表，说明其逻辑功能。
(3) 画出X =1时，在CP 脉冲作用下的Q 1、Q 2和输出Z 的波形。
1J 1KC11J 1KC1Q 1Q 2CPXZ1图解：1．电路的状态方程和输出方程n 1n2n 11n 1Q Q Q X Q +=+n 2n 11n 2Q Q Q ⊕=+ CP Q Q Z 21=2．分别列出X =0和X =1两种情况下的状态转换表，见题表所示。
逻辑功能为 当X =0时，为2位二进制减法计数器；当X =1时，为3进制减法计数器。
3．X =1时，在CP 脉冲作用下的Q 1、Q 2和输出Z 的波形如图(b)所示。
题表Q Q Z图(b)【7-2】电路如图所示，假设初始状态Q a Q b Q c =000。
(1) 写出驱动方程、列出状态转换表、画出完整的状态转换图。
(2) 试分析该电路构成的是几进制的计数器。
Q c图解：1．写出驱动方程1a a ==K J ncn a b b Q Q K J ⋅== n b n a c Q Q J = n a c Q K = 2．写出状态方程n a 1n a Q Q =+ n a n a n a n a n c n a 1n b Q Q Q QQ Q Q +=+ nc n a n c n b n a 1n b Q Q Q Q Q Q +=+3．列出状态转换表见题表，状态转换图如图(b)所示。
图7.2(b)表7.2状态转换表CP na nbc Q Q Q 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 16 0 0 0n4．由FF a 、FF b 和FF c 构成的是六进制的计数器。
【7-3】在二进制异步计数器中，请将正确的进位端或借位端（Q 或Q ）填入下表解：题表7-3下降沿触发 由 Q 端引出进位 由Q 端引出借位触发方式 加法计数器 减法计数器上升沿触发 由Q 端引出进位 由Q 端引出借位【7-4】电路如图(a)所示，假设初始状态Q 2Q 1Q 0=000。
数字电路第8章存储器
说，它的存储容量为2 n×m位。
存储器的容量＝字数×位数 或门阵列来实现。
ROM的容量由
JHR
数字电路第8章存储器
2. 4×4ROM的电路结构和简化框图
JHR
数字电路第8章存储器
JHR
数字电路第8章存储器
单位有位、字节、字、字长等的基本概念。
（1）位
计算机系统中，一个二进制的取值单位称为 二进制位，简称“位”，用b表示（bit的缩写），是表 示信息的最小单位。
JHR
数字电路第8章存储器
（2）字节
通常将8个二进制位称为一个字节，即连续8个 比特，就是一个字节。简称B（Byte的缩写），是 表示的基本单元。在微型计算机中，往往以字节 为单位来表示文件或数据的长度以及存储器容量 的大小。除此之外，还可用K，M，G或T为单位。 例如，一台电脑的内存是128兆字节，就是说这台 电脑有128个百万字节的内存。
3. 4×4ROM电路的工作原理
（1）当使能控制S＝1时，A0、A1在“00～11”中 取值，W0～W3中必有一根被选中为“1”。此时，若 位线与该字线交叉点上跨接有二极管，则该二极管 导通，使相应的位线输出为“1”；若位线与字线交叉 点无二极管，则相应的位线输出为“0”。
存储器（Memory ）：是数字系统中记忆大量 信息的部件。
存储器的功能：是存放不同程序的操作指令及 各种需要计算、处理的数据，所以它相当于系统存 储信息的仓库。
典型的存储器：由数以千万计的有记忆功能的 存储单元组成，每个存储单元可存放一位二进制数 码和信息。
随着大规模集成电路制作技术的发展，半导体 存储器因其集成度高、体积小、速度快，目前广泛 应用于各种数字系统中。
随机存储器RAM和顺序存储器
自动化学院应用电子教学中心
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图8.2.9 Flotox管结构图和符号
图8.2.12 闪烁存储器中叠栅 MOS管的结构图和符号
Flotox 管与 SIMOS 管相 似，也是 N 沟道增强型 MOS 管 ，具有隧道效 应。
闪烁存储器由闪烁叠栅 MOS 管 构成，结构与 SIMOS 管相似， 区别在于浮置栅与衬底间氧化层 的厚度不同， EPROM 中的氧化 层厚度一般为 30 ～ 40nm ，而在 闪烁存储器中仅为 10 ～ 15nm 。 功耗低、擦写便捷。
VDD 字线
T
熔丝F 位线 数据线 R D
熔丝的通断状态与是否通电 无关，因为正常工作电压远低 图8.2.5 PROM的基本存储单元 于编程电压。
自动化学院应用电子教学中心 10
8.2.4可擦除的可编程只读存储器
根据擦除手段和条件的不同， EPROM 又可分 为 UVEPROM 、 E2PROM 和 Flash 三 种 ， 其 中 UVEPROM常简称为EPROM。
解：（1）
写出各函数的标准与或表达式，按A、B、C、
D顺序排列变量，将Y1、Y2扩展成为四变量逻辑函数。则最 小项表达式为：
Y1 m（2， 3， 4， 5， 8， 9， 14， 15 ）
Y2 m（6， 7， 10， 11 ， 14， 15 ）
脉冲与数字电路第八章 存储器与可编程逻辑器件
阵。
为 了存 取方便 ， 给 它们编上号。
32 行 编 号 为 X0 、
X1、…、X31， 32 列 编 号 为 Y0 、
Y1、…、Y31。
这 样每 一个存 储 单 元都有了一个固
定的编号，称为
地址。
2 ．地址译码器 —— 将寄存器 地址所对应的二进制数译 成有效的行选信号和列选 信号，从而选中该存储单 元。
8.2 随机存取存储器（RAM）
一． RAM的基本结构
由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、 片选控制等几部分组成。
地 址 码 输 入 片选 读 /写 控 制 输 入 /输 出 地 址 译 码 器
存 储矩 阵
读 /写 控 制器
1. 存储矩阵
图 中 ， 1024 个 字 排 列成 32×32 的矩
1．位扩展
三． RAM的容量扩展
用8片1024（1K）×1位RAM构成的1024×8位RAM系统。
I/O 0 I/O 1024×1R AM A0 A1 A0 A1 A9 R /W CS I/O1 I/O 1024×1R AM A0 A1 I/O7
... A
9
R /WC S
... A
...
I/O 1024×1R AM A0 A 1
tW C
ADD CS
写入单元的地址
R/W
t AS
tW P t
WR
I/O
写入数据
t DW t DH
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； （2）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。 （3）在 线上加低电平，进入写工作状态； （4）让选片信号CS无效，I/O端呈高阻态。
数字电子技术第8章存储器与可编程逻辑器件习题及答案
第8章存储器与可编程逻辑器件8.1存储器概述自测练习1．存储器中可以保存的最小数据单位是（）。
（a）位（b）字节（c）字2．指出下列存储器各有多少个基本存储单元？多少存储单元？多少字？字长多少？（a） 2K×8位（）（）（）（）（b） 256×2位（）（）（）（）（c） 1M×4位（）（）（）（）3．ROM是（）存储器。
（a）非易失性（b）易失性（c）读/写（d）以字节组织的4．数据通过（）存储在存储器中。
（a）读操作（b）启动操作（c）写操作（d）寻址操作5．RAM给定地址中存储的数据在（）情况下会丢失。
（a）电源关闭（b）数据从该地址读出（c）在该地址写入数据（d）答案（a）和（c）6．具有256个地址的存储器有（ ）地址线。
（a）２５６条（b）６条（c）8条（d）16条7．可以存储２５６字节数据的存储容量是（ ）。
（a）２５６×１位（b）２５６×８位（c）１Ｋ×４位 （d）２Ｋ×１位答案：1．a2．（a）2048×8；2048；2048；8（b）512；256；256；2（c）1024×1024×4；1024×1024；1024×1024；43．a4．c5．d6．c7．b8.2随机存取存储器（RAM）自测练习1.动态存储器（DRAM）存储单元是利用（）存储信息的，静态存储器（SRAM）存储单元是利用（）存储信息的。
2.为了不丢失信息，DRAM必须定期进行（）操作。
3.半导体存储器按读、写功能可分成（）和（）两大类。
4.RAM电路通常由（）、（）和（）三部分组成。
5.6116RAM有（）根地址线，（）根数据线，其存储容量为（）位。
答案：1．栅极电容，触发器2．刷新3．只读存储器，读/写存储器4．地址译码，存储矩阵，读/写控制电路5．11，8，2K×8位8.3 只读存储器（ROM）自测练习1．ROM可分为（）、（）、（）和（）几种类型。
数字电子技术(王连英)5-9章 (4)
第8章 半导体存储器 图8.2.3 16×4位RAM
第8章 半导体存储器
8.2.2 SRAM与DRAM 1． SRAM 静态存储单元是在静态触发器的基础上附加门控管而构成
的。 它是靠触发器的自保持功能来存储数据的。 SRAM的优点是： 工作稳定、 工作速度快， 使用方便，
不需要附加再生电路； 缺点是： 功耗较大， 集成度较低， 成本较高。 SRAM一般用在小容量存储系统中。
第8章 半导体存储器 图8.2.2 双译码器RAM的结构框图
第8章 半导体存储器
图8.2.3所示的是一个16×4位的RAM。 当CS＝0时， RAM芯片被选中， 处于工作状态。 设 A3A2A1A0＝0011， 行地址译码线X3有效， 列地址译码器Y0有效， 即共同选中了单元［3， 0］。 若R/W＝1， 执行读操作， 将 存储单元［3， 0］中的数据送到I/O数据总线上。 若R/W＝0， 执行写操作， 将I/O数据总线上的数据写入存储单元［3， 0］ 中。 当CS＝1时， 片选无效， 不能对RAM进行读/写操作， 所 有I/O端均为高阻状态。
第8章 半导体存储器
2． DRAM 动态存储单元是利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理 制成的， 其结构比较简单。 DRAM的优点是： 集成度高、 成本低、 功耗低； 缺点是： 由于MOS管栅极电容上的电荷会因漏电而释放， 即使在电源正 常接通情况下， 也会发生信息丢失， 因此在使用DRAM时必须 附加再生电路， 不断地刷新电容器上的电荷， 给使用带来麻 烦。 DRAM一般用于大容量存储系统中。
第8章 半导体存储器 4. 电擦除可改写ROM（E2PROM E2PROM是一种可在线电擦除和编程的只读存储器， 其存 储单元采用了浮栅隧道氧化层MOS管。 它既有RAM在线可读可 改写的特点， 又具有非易失性存储器ROM在掉电后仍然能保持 所存数据的优点。 写入的数据在常温下至少可以保存10年， 擦除/写入次数为1万次～10万次， 而且既可整片擦除， 也可 按字节擦除。 相比EPROM， 其擦除、 写入速度更快， 操作 更加简单方便。
数电课后习题及答案
第1章 数字电路基础知识1 电子电路主要分为两类：一类是电子电路主要分为两类：一类是 模拟电路 ，另一类是，另一类是 数字电路 。
2 模拟电路处理的是模拟电路处理的是 模拟信号 ，而数字电路处理的是，而数字电路处理的是 数字信号 。
3 晶体管（即半导体三极管）的工作状态有三种：晶体管（即半导体三极管）的工作状态有三种：截止截止、 放大和 饱和。
在模拟电路中，晶体管主要工作在体管主要工作在 放大状态 。
4 在数字电路中，晶体管工作在在数字电路中，晶体管工作在 截止与 饱和状态，也称为状态，也称为 “开关”状态。
状态。
5 模拟信号是一种模拟信号是一种大小随时间连续变化大小随时间连续变化的电压或电流，数字信号是一种的电压或电流，数字信号是一种突变突变的电压和电流。
6 模拟信号的电压或电流的大小是模拟信号的电压或电流的大小是随时间连续缓慢变化的随时间连续缓慢变化的，而数字信号的特点是“保持”（一段时间内维持低电压或高电压）和“段时间内维持低电压或高电压）和“突变突变”（低电压与高电压的转换瞬间完成）。
7 在数字电路中常将0~1v 范围的电压称为范围的电压称为低电平低电平，用，用““0”来表示；将3~5v 范围的电压称为高电平，用，用““1”来表示。
来表示。
介绍了数字电路的发展状况和数字电路的一些应用领域，并将数字电路和模拟电路进行了比较，让读者了解两者的区别，以利于后面数字电路的学习。
以利于后面数字电路的学习。
第2章 门电路1 基本门电路有基本门电路有与门与门、或门、非门三种。
三种。
2 与门电路的特点是：只有输入端都为只有输入端都为 高电平 时，输出端才会输出高电平；只要有一个输入端为“0”，输出端就会输出输出端就会输出 低电平 。
与门的逻辑表达式是与门的逻辑表达式是 Y A B =· 。
3 或门电路的特点是：只要有一个输入端为只要有一个输入端为 高电平 ，输出端就会输出高电平。
只有输入端都为 低电平 时，输出端才会输出低电平。
第8章 扩展存储器
P2.4），8条输出线，如何获得16片存储器的
16个片选信号呢？ 解决方法：使用两片74LS138。 注意：采用译码器划分的地址空间块都是相等的，如果将地 址空间块划分为不等的块，可采用可编程逻辑器件FPGA对 其编程来代替译码器进行非线性译码。
15
8000H 9000H A000H B000H C000H D000H E000H F000H
总线信号：P0和P2.
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2．操作时序
AT89S51对片外ROM的操作时序分两种，即执行非MOVX指令
片外锁存 的时序和执行MOVX指令的时序. 器用
（1）应用系统中无片外RAM
28
29
8.3.3 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计
当片内FLASH容量不够用的时候，就要扩展片外的程序存储
控制信号： （1）ALE：用于低8位地址锁存控制。 （2） PSEN ：片外程序存储器“读选通”控制信号。它接 外
OE
（3）EA ：片内、片外程序存储器访问的控制信号。 扩EPROM的 引脚。
EA =1时，在单片机发出的地址小于片内程
序存储器最大地址时，访问片内程序存储器；
EA =0时，只访问片外程序存储器。
20
8.3 程序存储器EPROM的扩展
程序存储器分类：
（1）掩模ROM： 特征：在制造过程中编程，是以掩模工艺实现的，因此称
为掩模ROM。存储结构简单，集成度高;
使用：掩模工艺成本较高，因此只适合于大批量生产。 （2）可编程ROM（PROM）：
特征： 芯片出厂时没有任何程序信息，用独立的编程器
写入。 使用：PROM只能写一次，写入内容后，就不能再修改。
8FFFH 9FFFH AFFFH BFFFH CFFFH DFFFH EFFFH FFFFH
数字电路中的存储器和寄存器
数字电路中的存储器和寄存器在数字电路中，存储器和寄存器是两个重要的组成部分。
它们被广泛应用于计算机系统、通信系统和各种数字设备中，发挥着重要的存储和数据传输功能。
一、存储器存储器是计算机系统中用于存储和读取数据的设备。
它可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两大类。
RAM是一种易失性存储器，它能够实现数据的随机读写。
RAM按存储方式又可分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）两种。
SRAM采用触发器作为存储单元，性能较好，但面积较大，功耗较高。
DRAM采用电容存储单元，相对于SRAM，它存储单元面积小、功耗低，但需要周期性的刷新操作，读写速度相对较慢。
ROM是一种只读存储器，它用于存储不能被修改的程序和数据。
ROM有很多种类，如只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦写可编程只读存储器（EPROM）和电可擦写可编程只读存储器（EEPROM）。
其中，EPROM和EEPROM可以通过特定的操作擦除和重新编程，具有一定的可修改性。
二、寄存器寄存器是一种用于存储和传输数据的设备。
它是存储器的一种特殊形式，通常用于暂时存储和传输数据、地址和控制信号。
在数字电路中，寄存器可以实现多种功能。
例如，它可以作为计数器用于计数操作；它也可以作为移位寄存器用于数据的移位操作；此外，寄存器还可以用于存储指令和控制信号，实现计算机的指令译码和执行功能。
寄存器的宽度决定了它能够存储和传输的数据量。
现代计算机系统中，寄存器的宽度通常为32位或64位，能够存储和传输多个字节的数据。
寄存器的宽度直接影响了计算机系统的数据处理能力和运算速度。
总结存储器和寄存器在数字电路中起着重要的作用。
存储器用于存储和读取数据，可以分为RAM和ROM两大类。
RAM能够实现数据的随机读写，而ROM用于存储不可修改的程序和数据。
寄存器是一种用于存储和传输数据的设备，可以实现多种功能，如计数、移位、指令存储等。
数字电子技术基础第8章可编程逻辑器件
数字电子技术基础第8章可编程逻辑 器件
PLD是70年代发展起来的新型逻辑器件，是一种通用大规模 集成电路，用于LSI和VLSI设计中，采用软件和硬件相结合的方 法设计所需功能的数字系统。相继出现了ROM、PROM、PLA、 PAL、GAL、EPLD和FPGA等，它们组成基本相似。
数字电子技术基础第8章 可编程逻辑器件
2020/11/21
数字电子技术基础第8章可编程逻辑 器件
传统的逻辑系统，当规模增大时 （SSI MSI)
焊点多，可靠性下降 系统规模增加成本升高 功耗增加 占用空间扩大
连接线与点增多 抗干扰下降
数字电子技术基础第8章可编程逻辑 器件
从逻辑器件的功能和使用方法看，最初的逻辑器件全部采用标准通用 片，后来发展到采用用户片和现场片。
通用片的功能是器件厂制造时定死的，用户只能拿来使用而不能改变 其内部功能。
通用片有门、触发器、多路开关、加法器、寄存器、计数器、译码器 等逻辑器件和随机读写存储器件。
用户片是完全按用户要求设计的VLSI器件。它对用户来讲是优化的， 但是设计周期长，设计费用高，通用性低，销售量少。用户片一般称为专 用集成电路(ASIC)，但是它也向通用方向发展。
PROM----可编程存储器
P
PLA----可编程逻辑阵列
L
PAL----可编程阵列逻辑
D
GAL----通用可编程阵列逻辑
FPGA----现场可编程门阵列
ispLSI----在系统可编程大规模集成电路
数字电子技术基础第8章可编程逻辑 器件
1.与固定、或编程： 与阵列全固定，即全译码；ROM和PROM
数字电子技术基础第8章可编程逻辑 器件
第8章 MCS-51系统扩展
8.1.3 存储器常用芯片 1．程序存储器 EPROM（紫外线擦除的可编程存储 器）：2716、2732、2764、27128、 27256、27512。型号名称“27”后面 的数字表示其位存储容量，如果转换 成字节存储容量，将该数字除以8即 可。 1）A0～A12——地址引脚，可寻址 8KB。 2）D0 OE～D7——数据线引脚。 3） CE ——输出允许控制端。 4） PGM ——片选控制端。 5） ——编程脉冲信号。编程时， 编程脉冲输入端。 6）VPP——编程电压。编程时，编 程电压（+12.5V）输入端。
系统扩展的首要问题,构造系统 总线。系统总线上“挂”存储器 芯片或I/O接口芯片: “挂”存储器芯片就是存储器扩展 “挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。 1．以P0口作为低8位地址/数据 总线 MCS-51由于受引脚数目的限制， 数据线和低8位地址线复用。为 了将它们分离出来，需要外加地 址锁存器，从而构成与一般CPU 相类似的片外三总线，见图。
3．译码器 译码器是典型的组合数字电路，译码器是将一种编 码转换为另一种编码的逻辑电路，译码器的种类很多， 但它们的工作原理和分析设计方法大同小异。常用的地 址译码器74LS138是3-8译码器，有3个地址输入端A、B、 C，3个使能端、、G3和8个输出端组成。
8.2.4 编址技术 MCS-51 单片机外部存储器的扩展包括外部程序存储器 和外部数据存储器两种。 如何把外部各自的64KB空间分配给各个程序存储器、 数据存储器芯片，并且使程序存储器的各个芯片之间，数 据存储器各芯片之间，为避免发生数据冲突，一个存储器 单元对应一个地址，这就是存储器的地址空间的分配问题。 在外扩的多片存储器芯片中， MCS-51要完成这种功能， 必须进行两种选择： 一是必须选中该存储器芯片（或I/O接口芯片），这称 为“片选”，只有被“选中”的存储器芯片才能被MCS-51 读出或写入数据。为了片选的需要，每个存储器芯片都有 片选信号引脚， 二是在“片选”的基础上再选择该芯片的某一单元，称 为“单元选择”。
电路基础原理电路中的存储器与寄存器设计
电路基础原理电路中的存储器与寄存器设计在电子技术的领域中，存储器和寄存器是非常重要的组成部分。
它们在数字电路中扮演着存储和传输数据的关键角色。
本文将从基础原理的角度探讨存储器和寄存器的设计。
一、存储器的基本原理存储器是用于存储和检索数据的电子设备。
在数字电路中，存储器通常由一组电子元件（如触发器）组成，能够以二进制的形式存储数据。
最常用的存储器类型是随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM是一种易失性存储器，它能够在电源关闭之前保存数据。
它的存储单元通常由触发器和传输门组成。
在写入操作时，信号会从输入线传输到存储单元的触发器中，从而改变存储器中的位。
读取操作则反过来，数据从存储单元的触发器传输到输出线。
ROM是一种非易失性存储器，它的内容在电源关闭之后依然可以保持。
ROM的存储单元通常由门电路组成，它们的输出端连接到输出线上。
在制作ROM时，门电路的连接方式和逻辑函数被预先编程，因此只能读取而不能写入。
二、寄存器的设计原理寄存器是一种特殊类型的存储器，用于存储和传输数据。
它由多个触发器组成，每个触发器能够存储一个位的数据。
寄存器通常用于临时存储中间结果或控制信号。
常用的寄存器类型有移位寄存器和计数器。
移位寄存器用于数据的移位操作，可以将数据向左或向右移动一位或多位。
它的存储单元通过连接多个触发器来实现。
计数器则是一种特殊的寄存器，用于计数和存储数字。
它可以按照预定的顺序递增或递减。
计数器通常由多个触发器和逻辑门组成。
在递增模式下，每次时钟信号触发时，计数器的值会增加一个固定的数值。
三、存储器与寄存器的设计要考虑的因素在设计存储器和寄存器时，需要考虑以下几个因素：1. 存储容量：存储器和寄存器的容量应根据需求来确定。
容量过小可能无法存储足够的数据，容量过大则会占用更多的资源。
2. 读写速度：存储器和寄存器的读写速度对于整个系统的性能影响很大。
较高的读写速度能够提供更快的数据处理能力。
《数字电子技术》康华光 习题&解答 第八章 半导体存储器和可编程逻辑器件
第八章半导体存储器和可编程逻辑器件一、填空题1、一个10位地址码、8位输出的ROM，其存储容量为或。
2、将一个包含有32768个基本存储单元的存储电路设计16位为一个字节的ROM。
该ROM有根地址线，有根数据读出线。
二、综合题1、试写出图6-1所示阵列图的逻辑函数表达式和真值表，并说明其功能。
01F2F3图6-1 例6-1逻辑图2、试用256×4位的RAM扩展成1024×8位存储器。
3、下列RAM各有多少条地址线？⑴512×2位⑵1K×8位⑶2K×1位⑷16K×1位⑸256×4位⑹64K×1位4、写出由ROM所实现的逻辑函数的表达式。
(8分)Y1Y25、四片16×4RAM 和逻辑门构成的电路如图6-7所示。
试回答：AB AB 4AB AB 0地址线数据线图6-7 多片RAM 级联逻辑图⑴单片RAM 的存储容量，扩展后的RAM 总容量是多少？⑵图6-7所示电路的扩展属位扩展，字扩展，还是位、字都有的扩展？ ⑶当地址码为00010110时，RAM0~RAM3，哪几片被选中？6.用ROM 设计一个组合逻辑电路，用来产生下列一组逻辑函数。
画出存储矩阵的点阵图。
D C B A D C B A D C B A D C B A Y ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=1 D C B A D C B A D C B A D C B A Y ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=2 D C B D B A Y ⋅⋅+⋅⋅=3D B D B Y ⋅+⋅=47、画出实现下面双输出逻辑函数的PLD 表示。
D C AB CD B A D C B A D C B A D C B A f ABCC B A C B A C B A f ),,,( ),,(21+++=++=三、简答题1、可编程逻辑器件是如何进行分类的？2、GAL16V8的OLMC 中4个数据选择器各有多少功能？3、ROM 和RAM 有什么相同和不同之处？ROM 写入信息有几种方式？4、为什么用ROM 可以实现逻辑函数式？第八章 习题答案一、填空题1、2138K 2、11 16 二、综合题1、解：根据与阵列的输出为AB 的最小项和阵列图中有实心点·为1，无·为0，可以写出AB W F ==30B A AB B A B A W W W F +=++=++=3211B A B A B A F ⊕=+=2AB B A B A B A B A W W W F =+=++=++=2103从上述逻辑表达式可以看出，图6-1所示阵列图实现了输入变量A 、B 的四种逻辑运算：与、或、异或和与非。
数字逻辑课后习题(填空题)
第1章数字电路基础知识1 电子电路主要分为两类：一类是模拟电路，另一类是数字电路。
2 模拟电路处理的是模拟信号，而数字电路处理的是数字信号。
3 晶体管（即半导体三极管）的工作状态有三种：截止、放大和饱和。
在模拟电路中，晶体管主要工作在放大状态。
4 在数字电路中，晶体管工作在截止与饱和状态，也称为“开关”状态。
5 模拟信号是一种大小随时间连续变化的电压或电流，数字信号是一种突变的电压和电流。
6 模拟信号的电压或电流的大小是随时间连续缓慢变化的，而数字信号的特点是“保持”（一段时间内维持低电压或高电压）和“突变”（低电压与高电压的转换瞬间完成）。
7 在数字电路中常将0~1v范围的电压称为低电平，用“0”来表示；将3~5v范围的电压称为高电平，用“1”来表示。
第2章 门电路1 基本门电路有与门、或门、非门三种。
2 与门电路的特点是：只有输入端都为 高电平 时，输出端才会输出高电平；只要有一个输入端为“0”，输出端就会输出 低电平 。
与门的逻辑表达式是 Y A B =∙ 。
3 或门电路的特点是：只要有一个输入端为 高电平 ，输出端就会输出高电平。
只有输入端都为 低电平 时，输出端才会输出低电平。
或门的逻辑表达式是Y A B =+ 。
4 非门电路的特点是：输入与输出状态总是 相反 。
非门的逻辑表达式是 Y A -= 。
5 与非门的特点是：只有输入全为“1”，输出为 0 ，只要有一个输入端为“0”，输出端就会输出 1 。
与非门的逻辑表达式是 。
6 或非门的特点是：只有输入全为“0”时，才输出 1 ，只要输入有“1”，输出就为 0 。
或非门的逻辑表达式是 。
7 与或非的特点是：A 、B 或C 、D 两组中有一组全为“1”，输出就为 0 ，否则输出就为 1 。
与或非门的逻辑表达式是 。
8 异或门的特点是：当两个输入端一个为“0”，另一个为“1”，输出为 1 ，当两个输入端均为“1”或“0”时，输出为 0 。
异或门的逻辑表达式是 。
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【本章讲授主要内容】
1.存储器的概念 2.只读存储器（ROM） 3.可编程序逻辑阵列（PLA） 4.随机存取存储器（RAM） 【本章重点难点】
1.重点：RAM存储器的工作原理、扩展， ROM的工作原理以及存储器版
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第一节 存储器的概念 一、存储器的定义
存储器（Memory ）：是数字系统中记忆大量 信息的部件。
存储器的功能：是存放不同程序的操作指令及 各种需要计算、处理的数据，所以它相当于系统存 储信息的仓库。
典型的存储器：由数以千万计的有记忆功能的 存储单元组成，每个存储单元可存放一位二进制数 码和信息。
随着大规模集成电路制作技术的发展，半导体 存储器因其集成度高、体积小、速度快，目前广泛 应用于各种数字系统中。
（1）位
计算机系统中，一个二进制的取值单位称为 二进制位，简称“位”，用b表示（bit的缩写），是 表示信息的最小单位。
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（2）字节
通常将8个二进制位称为一个字节，即连续8个 比特，就是一个字节。简称B（Byte的缩写），是 表示的基本单元。在微型计算机中，往往以字节 为单位来表示文件或数据的长度以及存储器容量 的大小。除此之外，还可用K，M，G或T为单位。 例如，一台电脑的内存是128兆字节，就是说这台 电脑有128个百万字节的内存。
2. 内存储器（主存储器）
内存储器是数据和代码的临时存放设备，存放 输入／输出数据以及CPU进行计算、处理的数据。
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内存储器可分为RAM（Random Access Memory ，随 机存储器）和ROM（Read Only Memory ，只读存储 器）。目前，内存储器一般为半导体存储器。
（1）随机存储器RAM
RAM的特点是可读可写，但关机后存储的信 息将自动消失。RAM又分为动态存储器DRAM （Dynamic Random Access Memory ）和静态存储器 SRAM（Static Random Access Memory ）。
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◆动态存储器DRAM DRAM主要用于主存储器（俗称内存条）的制造。 ◆静态存储器SRAM
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二、存储器的分类 从信息的存取情况来分，可分为：
存储器（Memory）
随机存取存储器（RAM） Random Access Memory
只读存储器（ROM） Read Only Memory
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1.随机存取存储器（RAM） 在操作过程中能任意“读取”某个单元信息，
或在某个单元“写入”需存储的信息，常称为“读 写存储器”。
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3.外存储器
外存储器与内存储器相比，存储容量大，可 靠性高，价格低，在脱机情况下可永久保存信息。 但速度较内存储器慢得多，它属外部设备。
主要有：软盘存储器、硬盘、光盘等。
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第二节 只读存储器（ROM）
只读存储器(ROM)中的信息一旦写入，在正常 工作时，只能读出信息而不能修改，其所存信息在 断电后仍能保持，常用于存放固定的信息。
个基本存储电路的位线（D0～Dm－1），即可读出存 储单元的内容。对于有n位地址和m位字长的ROM来
说，它的存储容量为2 n×m位。
存储器的容量＝字数×位数 或门阵列来实现。
ROM的容量由
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2. 4×4ROM的电路结构和简化框图
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3. 4×4ROM电路的工作原理
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1KB＝210B＝1024B 1MB＝1024KB 1GB＝1024MB 1TB＝1024MB
如IBM－PC各微型机的基本内存空间是640KB。 常用的3.5HD软盘容量是1.44MB，硬盘容量有 1GB、4GB、6GB、10GB、20GB、30GB、40GB、 80GB等。
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（3）字
计算机在执行存储、传送等操作时，作为一 个整体单位进行操作的一组二进制，称为一个 计算机字，简称字。计算机的存储器中，每个 单元通常存储一个字，因此，每个字都是可以 寻址的。
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（4）字长
每个字所包含的位数称为字长。由于字长是计 算机一次可处理的二进制数的位数，所以，它与计 算机处理数据的速率有关，是衡量计算机性能的一 个重要因素。如，APPLEII等微型机的字长是8位， 称为8位机，IBM－PC／AT微机是16位机，486、 586微型机是32位机等。一般计算机的字长越大，其 性能越高。
（1）当使能控制S＝1时，A0、A1在“00～11” 中取值，W0～W3中必有一根被选中为“1”。此时， 若位线与该字线交叉点上跨接有二极管，则该二极
管导通，使相应的位线输出为“1”；若位线与字线 交叉点无二极管，则相应的位线输出为“0”。
SRAM主要用于高速缓存，其存取速度比 DRAM分快得多。
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（2）只读存储器ROM
ROM中通常用来存放一些不能改写而用于管理 机器本身的监控程序和其它基本的服务程序。它存 储的信息一般由厂商在制造时写入的。如主板上用 以存储基本输入输出系统——BIOS的ROM。 （BIOS是电脑基本输入输出系统），在开机时， CPU首先执行ROM BIOS中的指令来搜索磁盘上的 操作系统文件。早期的ROM不能改写，随着科学技 术的发展，ROM中的数据已经可以更新。
一、功能与结构
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1.只读存储器（ROM）的结构
ROM的一般结构，它由地址译码器、存储矩阵
和读出电路三部分组成。图中n位地址（A0～An－1） 经译码器译出后使2n字线
（W0～ W 2n 1 ）中的一条有效，从而在存储矩阵2n 个存储单元中选中其中之一。通过被选通单元的m
2.只读存储器（ROM） 在正常工作时，它存储的数据固定不变，存储器
的数据只能读出，不能写入。要在存储器中存入数 据，须具备特定的条件。
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三、计算机中信息的表示方法
1.信息单位
计算机系统中，对信息表示的
单位有位、字节、字、字长等，它们是用来表示信
息的量的大小以及信息存储传输方式的基本概念。