数字电子技术第七章存储器课件

数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础本章的重点：本章的重点：本章的重点：本章的重点：1 1 1 1存储器的基本工作原理、分类和每种类型存储器的特存储器的基本工作原理、分类和每种类型存储器的特存储器的基本工作原理、分类和每种类型存储器的特存储器的基本工作原理、分类和每种类型存储器的特点；点；点；点；2 2 2 2扩展存储器容量的方法；扩展存储器容量的方法；扩展存储器容量的方法；扩展存储器容量的方法；3 3 3 3用存储器设计组合逻辑电路的原理和方法。用存储器设计组合逻辑电路的原理和方法。用存储器设计组合逻辑电路的原理和方法。用存储器设计组合逻辑电路的原理和方法。因为存储器几乎都作成因为存储器几乎都作成因为存储器几乎都作成因为存储器几乎都作成LSILSILSILSI器件，所以这一章的重点内容器件，所以这一章的重点内容器件，所以这一章的重点内容器件，所以这一章的重点内容是如何正确使用这些器件。存储器内部的电路结构不是课程是如何正确使用这些器件。存储器内部的电路结构不是课程是如何正确使用这些器件。存储器内部的电路结构不是课程是如何正确使用这些器件。存储器内部的电路结构不是课程的重点。的重点。的重点。的重点。第七章第七章 半导体存储器半导体存储器数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础l 7.1 概述概述 存储器：存储大量二值信息（或称为二值数据）存储器：存储大量二值信息（或称为二值数据）的半导体器件。的半导体器件。用途：在计算机或数字系统中存储数据。用途：在计算机或数字系统中存储数据。与寄存器的区别：以与寄存器的区别：以字字为单位存取，每字包含若为单位存取，每字包含若 干干 位位。各个字的相同位通过。各个字的相同位通过同一引脚同一引脚与外界联系。与外界联系。每个字分配一个每个字分配一个地址地址，因此内部有地址译码器。，因此内部有地址译码器。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 主要指标：存储容量、存取速度。主要指标：存储容量、存取速度。存储容量存储容量:用字数用字数位数表示，也可只用位数表示。位数表示，也可只用位数表示。如，某动态存储器的容量为如，某动态存储器的容量为109位位/片。片。存取速度：用完成一次存取所需的时间表示。高速存取速度：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存储器的存取时间仅有10ns左右。左右。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础分类：分类：掩模掩模ROM可编程可编程ROM（PROM）可擦除可编程可擦除可编程ROM（EPROM）随机存储器随机存储器RAM静态存储器静态存储器SRAM动态存储器动态存储器DRAM按按功功能能(Read-Only Memory)(Random Access Memory)(Programmable ROM)(Erasable PROM)UVEPROMEEPROM只读存储器只读存储器ROMFlash Memory(Ultra-Violet)(Electrically)电可擦除电可擦除紫外线擦除紫外线擦除(Static RAM)快闪存储器快闪存储器(Dynamic RAM)只能读出不能只能读出不能写入写入,断电不失断电不失数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础7.2 只读存储器只读存储器(ROM)7.2.1 掩掩模只读存储器模只读存储器 ROM主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部分组成，三部分组成，其基本结构如图其基本结构如图 所示。所示。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 存存储储矩矩阵阵是是存存放放信信息息的的主主体体，它它由由许许多多存存储储单单元元排排列列组组成成。每每个个存存储储单单元元存存放放一一位位二二值值代代码码(0 或或 1)，若若干干个个存存储储单单元元组组成成一一个个“字字”(也也称称一一个个信信息息单单元元)。地地址址译译码码器器有有n条条地地址址输输入入线线A0An-1，2n条条译译码码输输出出线线W0W2n-1，每每一一条条译译码码输输出出线线Wi称称为为“字字线线”，它它与与存存储储矩矩阵阵中中的的一一个个“字字”相相对对应应。因因此此，每每当当给给定定一一组组输输入入地地址址时时，译译码码器器只只有有一一条条输输出出字字线线Wi被被选选中中，该该字字线线可可以以在在存存储储矩矩阵阵中中找找到到一一个个相相应应的的“字字”，并并将将字字中中的的m位位信信息息Dm-1D0送送至至输输出出缓缓冲冲器器。读读出出Dm-1D0的的每每条条数数据据输输出出线线Di也也称称为为“位线位线”，每个字中信息的位数称为，每个字中信息的位数称为“字长字长”。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 ROM的的存存储储单单元元可可以以用用二二极极管管构构成成，也也可可以以用用双双极极型型三三极极管管或或MOS管管构构成成。存存储储器器的的容容量量用用存存储储单单元元的的数数目目来来表表示示，写写成成“字字数数乘乘位位数数”的的形形式式。对对于于上上图图的的存存储储矩矩阵阵有有2n个个字字，每每个个字字的的字字长长为为m，因因此此整整个个存存储储器器的的存存储储容容量量为为2nm位位。存存储储容容量量也也习习惯惯用用K(1 K=1024)为为单单位位来来表表示示，例例如如1 K4、2 K 和和 64 K1的的存存储储器器，其其容容量量分分别别是是 10244 位、位、20488 位位 和和 655361 位。位。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 地址译码器：根据地址输入，在存储矩阵中选地址译码器：根据地址输入，在存储矩阵中选出指定的字对应的单元，把数据送往输出缓冲器。出指定的字对应的单元，把数据送往输出缓冲器。输出缓冲器是输出缓冲器是ROM的数据读出电路，通常用三的数据读出电路，通常用三态门构成，它不仅可以实现对输出数据的三态门构成，它不仅可以实现对输出数据的三态控制，态控制，以便与系统总线联接，以便与系统总线联接，还可以提高存储器的带负载还可以提高存储器的带负载能力。能力。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础A1,A0A1,A0的四个的四个最小项最小项字线字线位线位线二四线二四线译码器译码器数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础按组合电路进行分析。按组合电路进行分析。当当EN=0时时，。D1=D3=A0D0=W1+W0=A1D3=W1+W3=A1A0+A1A0=A0D2=W1=A1+A00 00 01 11 1D D0 01 10 01 10 0D D1 11 11 10 01 1D D2 21 10 01 10 0D D3 31 10 01 10 0A A0 01 11 10 00 0A A1 1真值表真值表数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础7.2.2 可编程只读存储器（可编程只读存储器（PROM）产品出厂时存的全是产品出厂时存的全是1，用户可一次性写入，即，用户可一次性写入，即把某些把某些1改为改为0。但不能多次擦除。但不能多次擦除。存储单元多采用熔丝低熔点金属或多晶硅。存储单元多采用熔丝低熔点金属或多晶硅。写入时设法在熔丝上通入较大的电流将熔丝烧断。写入时设法在熔丝上通入较大的电流将熔丝烧断。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础16字字8位的位的PROM十十六六条条字字线线八八条条位位线线20V十几微秒十几微秒编程脉冲编程脉冲数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 读出时读出时,读出放大器读出放大器AR工作工作,写入放大器写入放大器AW不工作。不工作。写入时写入时,在位线输入编程脉冲使写入放大器工作在位线输入编程脉冲使写入放大器工作,且输且输出低电平出低电平,同时相应的字线和同时相应的字线和VCC提高到编程电平提高到编程电平,将对应的将对应的熔丝烧断。熔丝烧断。缺点：不能重复擦除。缺点：不能重复擦除。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础7.2.3 可擦除的可编程只读存储器（可擦除的可编程只读存储器（EPROM）这类这类ROM利用特殊结构的浮栅利用特殊结构的浮栅MOS管进行编程管进行编程,ROM中存储的数据可以进行多次擦除和改写。中存储的数据可以进行多次擦除和改写。最早出现的是用紫外线照射擦除的最早出现的是用紫外线照射擦除的EPROM(Ultra-Violet Erasable Programmable Read-Only Memory,简称简称UVEPROM)。不久又出现了用电信号可擦除的可编程不久又出现了用电信号可擦除的可编程ROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称简称E2PROM)。后来又研制成功的快闪存储后来又研制成功的快闪存储器器(Flash Memory)也是一种用电信号擦除的可编程也是一种用电信号擦除的可编程ROM。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 一、紫外线擦除的只读存储器（一、紫外线擦除的只读存储器（UVEPROM）EPROM的存储单元采用浮栅雪崩注入的存储单元采用浮栅雪崩注入MOS管管(Floating-gate Avalanche-Injuction Metal-Oxide-Semiconductor,简称简称FAMOS管管)或叠栅注入或叠栅注入MOS管管(Stacked-gate Injuction Metal-Oxide-Semiconductor,简称简称SIMOS管管)。图图 9-8是是SIMOS管的管的结构示意图和符号，它是一个结构示意图和符号，它是一个N沟道增强型的沟道增强型的MOS管，有管，有Gf和和Gc两个栅极。两个栅极。Gf栅没有引出线，而是被包围在二氧化硅栅没有引出线，而是被包围在二氧化硅(SiO2)中，称之为浮栅，中，称之为浮栅，Gc为控制栅，它有引出线。为控制栅，它有引出线。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 若在漏极若在漏极D端加上约几十伏的脉冲电压，使得沟道中的端加上约几十伏的脉冲电压，使得沟道中的电场足够强，则会造成雪崩，产生很多高能量的电子。此时电场足够强，则会造成雪崩，产生很多高能量的电子。此时若在若在Gc上加高压正脉冲，形成方向与沟道垂直的电场，便可上加高压正脉冲，形成方向与沟道垂直的电场，便可以使沟道中的电子穿过氧化层面注入到以使沟道中的电子穿过氧化层面注入到Gf，于是于是Gf栅上积累栅上积累了负电荷。由于了负电荷。由于Gf栅周围都是绝缘的二氧化硅，泄漏电流很栅周围都是绝缘的二氧化硅，泄漏电流很小，所以一旦电子注入到浮栅之后，就能保存相当长小，所以一旦电子注入到浮栅之后，就能保存相当长时间时间(通通常浮栅上的电荷常浮栅上的电荷10年才损失年才损失30%)。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 如果浮栅如果浮栅Gf上积累了电子，则使该上积累了电子，则使该MOS管的开启电压变管的开启电压变得很高。此时给控制栅得很高。此时给控制栅(接在地址选择线上接在地址选择线上)加加+5V电压时，该电压时，该MOS管仍不能导通，相当于存储了管仍不能导通，相当于存储了“0”；反之，若浮栅；反之，若浮栅Gf上上没有积累电子，没有积累电子，MOS管的开启电压较低，因而当该管的控制管的开启电压较低，因而当该管的控制栅被地址选中后，该管导通，相当于存储了栅被地址选中后，该管导通，相当于存储了“1”。可见，可见，SIMOS管是利用浮栅是否积累负电荷来表示信息管是利用浮栅是否积累负电荷来表示信息的。这种的。这种EPROM出厂时为全出厂时为全“1”，即浮栅上无电子积累，即浮栅上无电子积累，用户可根据需要写用户可根据需要写“0”。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 擦除擦除EPROM的方法是将器件放在紫外线下照射的方法是将器件放在紫外线下照射约约20分钟，分钟，浮栅中的电子获得足够能量，从而穿过浮栅中的电子获得足够能量，从而穿过氧化层回到衬底中，氧化层回到衬底中，这样可以使浮栅上的电子消失，这样可以使浮栅上的电子消失，MOS管便回到了未编程时的状态，从而将编程信息管便回到了未编程时的状态，从而将编程信息全部擦去，相当于存储了全全部擦去，相当于存储了全“1”。对对EPROM的编程是在编程器上进行的，编程器的编程是在编程器上进行的，编程器通常与微机联用。通常与微机联用。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础l二、二、电可擦除电可擦除EPROM(EEPROM或或E2ROM)用紫外线擦除操作复杂，速度很慢。必须寻找新用紫外线擦除操作复杂，速度很慢。必须寻找新的存储器件，使得可以用电信号进行擦除。的存储器件，使得可以用电信号进行擦除。使用浮栅隧道氧化层使用浮栅隧道氧化层MOS管管Flotox(Floating gate Tunnel Oxide)特点：浮栅与漏区间的氧化物层极薄（特点：浮栅与漏区间的氧化物层极薄（20纳米以纳米以下），称为隧道区。当隧道区电场大于下），称为隧道区。当隧道区电场大于107V/cm时隧道时隧道区双向导通。区双向导通。当隧道区的等效电容极小时，加在控制栅和漏极当隧道区的等效电容极小时，加在控制栅和漏极间的电压大部分降在隧道区，有利于隧道区导通。间的电压大部分降在隧道区，有利于隧道区导通。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础写入（写写入（写0）擦除（写擦除（写1）擦除和写入均利擦除和写入均利用隧道效应用隧道效应10ms读出读出数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 EEPROM的缺点：擦写需要高电压脉冲；擦写的缺点：擦写需要高电压脉冲；擦写时间长；存储单元需两只时间长；存储单元需两只MOS管。管。三、快闪存储器三、快闪存储器(Flash Memory）采用新型隧道氧化层采用新型隧道氧化层MOS管。管。该管特点：该管特点：1.隧道层在源区；隧道层在源区；2.隧道层更薄隧道层更薄1015nm。在控制栅和源极在控制栅和源极间加间加12V电压即可使隧道导通。电压即可使隧道导通。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 存储单元的工作原理：存储单元的工作原理：1.写入利用雪崩注入法。源极接地；漏极接写入利用雪崩注入法。源极接地；漏极接6V；控制栅控制栅12V脉冲，宽脉冲，宽10s。2.擦除用隧道效应。控制栅接地；源极接擦除用隧道效应。控制栅接地；源极接12V脉脉冲，宽为冲，宽为100ms。因为片内所有叠栅管的源极都连因为片内所有叠栅管的源极都连 在一起，所以一个脉冲就可擦除全部单元。在一起，所以一个脉冲就可擦除全部单元。3.读出：源极接地，字线为读出：源极接地，字线为5V逻辑高电平。逻辑高电平。快闪存储器特点：集成度高，容量大，成本低，快闪存储器特点：集成度高，容量大，成本低，使用方便。已有使用方便。已有64兆位产品问世。很有发展前途。兆位产品问世。很有发展前途。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础7.3 随机存储器（随机存储器（RAM）特点：特点：RAM在工作时在工作时可随时对任意指定单元进行可随时对任意指定单元进行读或写操作。使用方便、灵活。但切断电源后，所存读或写操作。使用方便、灵活。但切断电源后，所存信息就会丢失。信息就会丢失。分为静态随机存储器分为静态随机存储器SRAM和动态随机存储器和动态随机存储器DRAM两种。也可称为读写存储器。两种。也可称为读写存储器。7.3.1 静态随机存储器静态随机存储器SRAM1)一、基本结构和工作原理一、基本结构和工作原理 SRAM主要由存储矩阵、地址译码器和读主要由存储矩阵、地址译码器和读/写控写控制电路三部分组成，其框图如图制电路三部分组成，其框图如图 9-12 所示。所示。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 存存储储矩矩阵阵由由许许多多存存储储单单元元排排列列组组成成，每每个个存存储储单单元元能能存存放放一一位位二二值值信信息息(0或或1)，在在译译码码器器和和读读/写写电电路路的控制下，进行读的控制下，进行读/写操作。写操作。地地址址译译码码器器一一般般都都分分成成行行地地址址译译码码器器和和列列地地址址译译码码器器两两部部分分，行行地地址址译译码码器器将将输输入入地地址址代代码码的的若若干干位位A0Ai译译成成某某一一条条字字线线有有效效，从从存存储储矩矩阵阵中中选选中中一一行行存存储储单单元元；列列地地址址译译码码器器将将输输入入地地址址代代码码的的其其余余若若干干位位(Ai+1An-1)译译成成某某一一根根输输出出线线有有效效，从从字字线线选选中中的的一一行行存存储储单单元元中中再再选选一一位位(或或n位位)，使使这这些些被被选选中中的的单单元元与与读读/写写电电路路和和I/O(输输入入/输输出出端端)接接通通，以以便便对对这这些些单单元元进行读进行读/写操作。写操作。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 读读/写写控控制制电电路路用用于于对对电电路路的的工工作作状状态态进进行行控控制制。CS称称为为片片选选信信号号，当当CS=0时时，RAM工工作作，CS=1时时，所所有有I/O端端均均为为高高阻阻状状态态，不不能能对对RAM进进行行读读/写写操操作作。称称为为读读/写写控控制制信信号号。R/W=1 时时，执执行行读读操操作作，将将存存储储单单元元中中的的信信息息送送到到I/O端端上上；当当R/W=0时时，执执行写操作，加到行写操作，加到I/O端上的数据被写入存储单元中端上的数据被写入存储单元中。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础1024字字4位（位（2114）SRAM结构结构数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础二、二、SRAM的静态存储单元的静态存储单元图图 9-13 SRAM存储单元存储单元(a)六管六管NMOS存储单元；存储单元；(b)六管六管CMOS存储单元存储单元 数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 是是由由六六个个NMOS管管(V1V6)组组成成的的存存储储单单元元。V1、V2构构成成的的反反相相器器与与V3、V4构构成成的的反反相相器器交交叉叉耦耦合合组组成成一一个个RS触触发发器器，可可存存储储一一位位二二进进制制信信息息。Q和和Q是是RS触触发发器器的的互互补补输输出出。V5、V6是是行行选选通通管管，受受行行选选线线X(相相当当于于字字线线)控控制制，行行选选线线X为为高高电电平平时时Q和和Q的的存存储储信信息息分分别别送送至至位位线线D和和位位线线D。V7、V8是是列列选选通通管管，受受列列选选线线Y控控制制，列列选选线线Y为为高高电电平平时时，位位线线D和和D上上的的信信息息被被分分别别送送至至输输入入输输出出线线I/O和和I/O，从从而而使使位线上的信息同外部数据线相通。位线上的信息同外部数据线相通。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 读读出出操操作作时时，行行选选线线X和和列列选选线线Y同同时时为为“1”，则则存存储储信信息息Q和和Q被被读读到到I/O线线和和I/O线线上上。写写入入信信息息时时，X、Y线线也也必必须须都都为为“1”，同同时时要要将将写写入入的的信信息息加加在在I/O线线上上，经经反反相相后后I/O线线上上有有其其相相反反的的信信息息，信信息息经经V7、V8 和和V5、V6加加到到触触发发器器的的Q端端和和Q端端，也也就就是是加加在在了了V3和和V1的的栅栅极极，从从而而使使触触发发器器触触发发，即信息被写入。即信息被写入。由由于于CMOS电电路路具具有有微微功功耗耗的的特特点点，目目前前大大容容量量的的静静态态RAM中中几几乎乎都都采采用用CMOS存存储储单单元元，其其电电路路如如图图9-13(b)所所示示。CMOS存存储储单单元元结结构构形形式式和和工工作作原原理理与与图图 9-13(a)相相似似，不不同同的的是是图图(b)中中，两两个个负负载载管管V2、V4改改用用了了P沟沟道道增增强强型型MOS管管，图图中中用用栅栅极极上上的的小小圆圆圈圈表表示示V2、V4为为P沟沟道道MOS管管，栅栅极极上上没有小圆圈的为没有小圆圈的为N沟道沟道MOS管。管。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 7.3.2 动态随机存储器动态随机存储器(DRAM)动动态态RAM的的存存储储矩矩阵阵由由动动态态MOS存存储储单单元元组组成成。动动态态MOS存存储储单单元元利利用用MOS管管的的栅栅极极电电容容来来存存储储信信息息，但但由由于于栅栅极极电电容容的的容容量量很很小小，而而漏漏电电流流又又不不可可能能绝绝对对等等于于0，所所以以电电荷荷保保存存的的时时间间有有限限。为为了了避避免免存存储储信信息息的的丢丢失失，必必须须定定时时地地给给电电容容补补充充漏漏掉掉的的电电荷荷。通通常常把把这这种种操操作作称称为为“刷刷新新”或或“再再生生”，因因此此DRAM内内部部要要有有刷刷新新控控制制电电路路，其其操操作作也也比比静静态态RAM复复杂杂。尽尽管管如如此此，由由于于DRAM存存储储单单元元的的结结构构能能做做得得非非常常简简单单，所所用用元元件件少少，功功耗耗低低，所所以以目目前前已已成成为为大大容容量量RAM的的主流产品。主流产品。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础7.4 存储器容量的扩展存储器容量的扩展7.4.1 位扩展方式位扩展方式 存存储储器器芯芯片片的的字字长长多多数数为为一一位位、四四位位、八八位位等等。当当实实际际的的存储系统的字长超过存储器芯片的字长时，需要进行位扩展。存储系统的字长超过存储器芯片的字长时，需要进行位扩展。位位扩扩展展可可以以利利用用芯芯片片的的并并联联方方式式实实现现，图图9-15是是用用八八片片 10241 位位的的RAM扩扩展展为为10248 位位RAM的的存存储储系系统统框框图图。图图中中八八片片RAM的的所所有有地地址址线线、R/W、CS分分别别对对应应并并接接在在一一起起，而每一片的而每一片的I/O端作为整个端作为整个RAM的的I/O端的一位。端的一位。ROM芯片上没有读芯片上没有读/写控制端写控制端R/W，位扩展时其余引出端位扩展时其余引出端的连接方法与的连接方法与RAM相同。相同。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础7.4.2.字扩展方式字扩展方式 字字数数的的扩扩展展可可以以利利用用外外加加译译码码器器控控制制芯芯片片的的片片选选(CS)输输入入端端来来实实现现。图图 9-16 是是用用字字扩扩展展方方式式将将四四片片2568 位位的的RAM扩展为扩展为10248 位位RAM的系统框图。的系统框图。图图中中，译译码码器器的的输输入入是是系系统统的的高高位位地地址址A9、A8，其其输输出出是是各各片片RAM的的片片选选信信号号。若若A9A8=01，则则RAM(2)片片的的CS=0，其其余余各各片片RAM的的CS均均为为1，故故选选中中第第二二片片。只只有有该该片片的的信信息息可可以以读读出出，送送到到位位线线上上，读读出出的的内内容容则则由由低低位位地地址址A7A0决决定定。显显然然，四四片片RAM轮轮流流工工作作，任任何何时时候候，只只有有一一片片RAM处处于于工工作作状状态态，整整个个系系统统字字数数扩扩大大了了四四倍倍，而而字字长长仍仍为八位。为八位。ROM的字扩展方法与上述方法相同。的字扩展方法与上述方法相同。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础7.5 用存储器实现组合逻辑函数用存储器实现组合逻辑函数 从从存存储储器器的的角角度度看看，只只要要将将逻逻辑辑函函数数的的真真值值表表事先存入事先存入ROM，便可用便可用ROM实现该函数。实现该函数。ROM的数据表的数据表 地地 址址 数数 据据 A A1 1 A A0 0D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 00 00 00 10 11 01 01 11 11 0 0 11 0 0 10 1 1 10 1 1 11 1 1 01 1 1 00 1 0 10 1 0 1数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 在在ROM数数据据表表中中，如如果果将将输输入入地地址址A1、A0看看成成两两个个输输入入逻逻辑辑变变量量，而而将将数数据据输输出出D3、D2、D1、D0看看成成一一组组输输出出逻逻辑辑变变量量，则则D3、D2、D1、D0就就是是A1、A0的的一一组组逻逻辑辑函函数数，表表 9-1就就是是这这一一组组多多输输出出组组合合逻逻辑辑函函数数的的真真值值表表，因因此此该该ROM可可以以实实现现表表 9-1 中中的的四四个个函函数数(D3、D2、D1、D0)，其表达式为：其表达式为：数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 从从组组合合逻逻辑辑结结构构来来看看，ROM中中的的地地址址译译码码器器形形成成了了输输入入变变量量的的所所有有最最小小项项，即即每每一一条条字字线线对对应应输输入入地地址址变变量量的的一一个最小项。前面所述：个最小项。前面所述：因此又可以写为：因此又可以写为：数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 用用ROM实现逻辑函数一般按以下步骤进行：实现逻辑函数一般按以下步骤进行：根根据据逻逻辑辑函函数数的的输输入入、输输出出变变量量数数目目，确确定定ROM的容量，选择合适的的容量，选择合适的ROM。写写出出逻逻辑辑函函数数的的最最小小项项表表达达式式，画画出出ROM的阵列图。的阵列图。根据阵列图对根据阵列图对ROM进行编程。进行编程。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 【例例 9-1】用用ROM设设计计一一个个四四位位二二进进制制码码转转换换为为格格雷雷码的代码转换电路。码的代码转换电路。解解：输输入入是是四四位位自自然然二二进进制制码码B3B0，输输出出是是四四位位格格雷码雷码G3G0，故选故选244 的的ROM。四四位位二二进进制制码码转转换换为为格格雷雷码码的的真真值值表表，即即ROM的的编编程程数数据据表表如如表表 9-2 所所示示。由由此此可可写写出出输输出出函函数数的的最最小小项项之之和和式为式为 数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础表 9-2 二进制码转换为格雷码的真值表 数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 用用ROM实实现现码码组组转转换换的的阵阵列列图图及及逻逻辑辑符符号号图图分分别别如如图图 9-5(a)、(b)所示。所示。图图 9-5 例例 9-1 阵列图和逻辑符号图阵列图和逻辑符号图(a)二进制码转为格雷码的阵列图；二进制码转为格雷码的阵列图；(b)逻辑符号图逻辑符号图