数字逻辑与数字系统--ROM..课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,数字逻辑与数字系统,余 文,北京邮电大学,计算机科学与技术学院,2,4.3,只读存储器,ROM,的特点和性能指标,ROM,的分类,ROM,的结构与工作原理,ROM,的应用,3,ROM,的特点和性能指标,ROM,只能读出,工作时，将地址加到,ROM,地址输入端，便可在数据输出端得到一个事先存入的数据。,优点,:,不易失性,.,断电后，存储数据不会丢失,.,可长久保存,.,常存放固定数据、程序和函数表。,缺点,:,不能重写或改写。,最初存入数据的过程，称为,对,ROM,进行编程,.,4,ROM,的性能指标,存储容量,和,存取时间,存储容量,存储器存放信息的能力，存储容量越大，所能存储的信息越多，功能越强。,存取时间,存取时间指一个读,(,或写,),周期。读,(,或写,),周期越短，存取时间越短，存储器工作速度越高。,5,ROM,的分类,根据编程方式，分为,固定,ROM,、,一次编程,ROM,、,多次改写编程,ROM,和,闪速存储器,四类。,固定,ROM,掩模式只读存储器,数据在芯片制造过程,“,固化,”,在,ROM,中，使用时读出，不能改写。,通常存放固定数据、程序和函数表等。可向厂家定做。固定,ROM,可靠性好，集成度高,适宜大批量生产。,一次编程只读存储器（,PROM,）,出厂时所有存储元全,0,或全,1,，用户可自行改,1,或,0,。用,熔丝烧断,或,PN,结击穿,法编程，烧断或,PN,击穿,不能恢复,一次性编程,.,编程完毕,内容永久保存,.,已少使用。,6,ROM,的分类,可多次编程的只读存储器,光擦可编程只读存储器,EPROM,电擦可编程只读存储器,E2PROM,电改写只读存储器,EAROM,可用,紫外光照射,或,加电,法,擦除,已写入的数据，用电方法可重新写入新的数据。可多次改写内容。,闪速存储器（,FLASH),英特尔上世纪,90,年代发明的一种高密度、非易失性的可读,/,写存储器,既有,EEPROM,的特点，又有,RAM,的特点，,无须编程器,.,7,ROM,的结构与工作原理,组成,:,由存储矩阵、地址译码器、输出缓冲电路组成。,存储矩阵,:,存储单元组成。存储单元中存储元个数为,字长,。,地址译码器,:,地址码到存储单元的映射,.,每个地址使,一条,字线,有效，该单元信息将送至,输出缓冲器读出,。,输出缓冲器,：,读出电路，数据输出线,D,01,D,m-1,又称,位线,8,一次编程只读存储器的结构,地址译码器,和,存储矩阵,分别由,与门,和,或门,阵列组成,.,与门阵列和或门阵列可用二极管构成,(,如图,),。,地址线,: A1,、,A0;,字线,(W0-W3);,与门,阵列的输出,.,位线,(,数据线,):D3-D0,;,或,门阵列的输出,.,存储容量,:,存储单元数,乘,位数,（,字数,乘,位数,）。,图例：存储容量为,4x4(,位,),9,二极管,ROM,模型,地址译码,-,与阵列,:,每个地址产生一条（高电平）有效,字线,(W0-W3),使或阵列一个单元输出数据,D3-D0,存储矩阵,-,或阵列,:,字线,W,与,位线,的,交叉点,是存储元。,交叉点接二极管,相当于,存储,1,，不接相当于,存储,0,如,A1A0=11 W,3,线有效,若,EN,=0,则,D3-D0=1110,10,二极管,ROM,模型,【,例,】A1A0=00,时，,W0,线高电平（左上两二极管截止）或门阵列中,D2,、,D0,为,1,（左下两个二极管导通），若,EN,=0,，,ROM,输出为,D,3,D,2,D,1,D,0,=0101,。,分析：,A1A0=01,时, ROM,输出,D,3,D,2,D,1,D,0,=,？,11,ROM,点阵结构表示法,ROM,的结构可用阵列图来表示：,地址线、字线，（数据）位线。,字线和位线相互垂直，与阵列在上（左）,或阵列在下（右）,.,与阵列交叉点,（黑点）表示有一个二极管,.,无黑点表示没有。,存储矩阵交叉点,(,黑点,),表示存储元存,1,， 无黑点表示存,0,。,12,ROM,工作原理,(,编程,),把,ROM,看作,组合电路,，地址码,A1A0,是输入变量，数据码,D3-D0,是输出变量，则输出：,13,ROM,的工作原理,把,ROM,看作存储单元,与阵列不编程,。,或阵列,（存储矩阵）,编程,。,或阵列不同，每个单元中存储的数据不同,.,14,如当地址码,A,2,A,1,A,0,000,时，使字线,P,0,1,，数据,0000,输出。,如当地址码,A2A1A0,011,时，数据输出是什么,?,。,若,n,条地址线，可产生字线为,2,n,条，寻址,2,n,个单元。若输出是,m,位，存储器的总容量是,2,n,m,。,示例,1,： 一个,8,（字线）,4,（数据）的存储器阵列图,15,多次改写编程的只读存储器,除,一次编程只读存储器（,PROM,）外，多次改写编程的只读存储器有,光（紫外线）擦可编程只读存储器,EPROM,电擦可编程只读存储器,E2PROM,电改写只读存储器,EAROM,16,图例：,下图是紫外线擦除、电可编程的,EPROM2716,器件逻辑框图和引脚图。,地址线,A,0,A,10,，字线,2048,条,.,数据输出,/,输入线,D,7,D,0,容量,: 2,11,8,位。,CS,为片选控制信号。,OE/PGM,为读出,/,写入控制端,:,低电平时输出有效，高电平时进行编程（写入数据）,17,ROM,的应用,组合逻辑设计,代码转换器,组合逻辑函数,计算机系统,初始引导和加载程序的固化,;,微程序控制器的设计,;,函数运算表,字符图形发生器,控制系统中用户程序的固化。,18,ROM,的应用（,代码转换器）,例,用,ROM,实现,4,位二进制码,到,格雷码,的转换,【,解,】,1,）输入：二进制码,B0-B3,，输出：格雷码,G3-G0,，,16,个字,每个字四位,故选容量为,2,4,4,的,ROM,2,）,真,值,表,3,）位线编程和字线编程,19,ROM,的应用,方法一：,位线编程,-,输出函数为若干,最小项之和,20,ROM,的应用,输出为某些最小项之和,按位线编程,21,ROM,的应用（,代码转换器）,方法二：,按字线编程,-,输出是,各存储单元中数据,22,代码转换器,逻辑符号图,23,ROM,的应用,（组合逻辑函数）,ROM,实现逻辑函数的步骤：,列出函数最小项表达式,(,或真值表,),。,选择合适的,ROM,。,画出函数的阵列图。,示例,用,ROM,实现函数,24,解 方法一：,按位线编程,:,列出函数的最小项表达式,1),按,A,、,B,、,C,、,D,排列变量，将,Y1,，,Y2,Y3,Y4,视作,A,、,B,、,C,、,D,的逻辑函数，写出各函数的最小项表达式,2) ABCD,作为,ROM,地址输入，,4,个函数对应四输出。选容量为,164,位的,ROM .,25,3,由函数最小项表达式,按位线编程，画阵列图,26,ROM,的应用,方法二：按字线编程,:,列出函数的真值表,根据地址,0000,1111,，分别计算,Y1,Y2,Y3,Y4,依次写入到,ROM,中。,如地址,0000,， 则,Y1Y2Y3Y4,0001,。,对地址,0001,，,Y1Y2Y3Y4,1011,。,.,对地址,1111,，,Y1Y2Y3Y4,0110,。,27,ROM,的应用（,函数运算表）,基本思路,ROM,的地址视作输入,函数的取值作为地址中内容，事先写入到,ROM,中,.,通过地址输入,读出相应的函数值。,M,相当于是函数运算表电路。,实现方法与用,ROM,实现组合逻辑函数的方法相同。,示例,用,ROM,实现函数,y,x,2,的运算表电路。,28,示例,用,ROA,实现函数,y,x,2,的运算表电路。设,x,的取值范围为,0-15,的正整数,.,分析 ：,x,的取值范围为,0-15,的正整数，则对应的,4,位二进制数，用,B,B,3,B,2,B,1,B,0,表示。,算出,y,的最大值是,15,2,225,，用,8,位二进制,Y=Y,7,Y,6,Y,5,Y,4,Y,3,Y,2,Y,1,Y,0,表示。,由此可列出,y,x,2,的真值表。,29,方法,1,按字线编程，分别将,0,、,1,、,4,、,9,、,、,225,写入,到地址,0000,、,0001,、,0010,、,0011,、,、,1111,。,30,ROM,的应用,方法,2:,按位线编程,.,写出输出函数的最小项表达式,31,ROM,的应用,ROM,的连线图,按字线编程,:,按位线编程,:,32,FLASH,存储器,也称闪存，高密度,非易失性,的读写存储器。有,RAM,和,ROM,的优点。,FLASH,存储元,FLASH,的基本操作,FLASH,的阵列结构,33,FLASH,存储元,存储元,:,单个,MOS,晶体管组成,.,漏极,D,源极,S,，控制栅和浮空栅。,浮空栅,:,电子多,:,状态,0,电子少,:,状态,1,控制栅,正电压,:,状态,1:SD,导通,;,状态,0:SD,不导通,;,读出,源极,S,正电压,:,吸收,浮空栅,电子,擦除,写,1,控制栅,足够正电,:,浮空栅聚集电子,写,0,（编程）,.,34,三种基本操作,:,编程,:,控制栅为,编程电压,V,P,写,0,操作。,控制栅,无正电 ：,相当于,写,1,擦除,:,源极,S,为,正电压，,相当于,写,1,.,读出,：,:,控制栅加,读出电压,V,R,状态,1:SD,导通,;,状态,0:SD,不导通,;,35,FLASH,阵列结构,各种存储器性能比较,(,表,4.2,，,P,，,118,）,FLASH,主要优点,非易失,高密度,单晶体管存储元,可写性,37,小 结,ROM,主要由与门,或门,”,二级电路组成。与,阵列不可编程，,或门可,编程。,组合逻辑函数可写为标准与或表达式可用,PROM,实现但,PROM,只能实现函数的标准与或表达式。,PROM,能制作数码转换器、函数转换表、字符显示电路等。,PROM,的编程,:,按字线编程，按位线编程。,课堂 练习,写出电路逻辑表达 式,如图,2-2,：,1,）描述存储器,2716,的容量。,2,）用,2716,组成,8K16,的存储器需要几片？,C.,用,PLA,实现,D.,用,ROM,实,39,第四章 作 业,4,6,10,补充题,:,总结三种特殊存储部件的特点,40,练 习 题,