電子技術(shù)基礎(chǔ)(數(shù)字部分)：7-1只讀存儲器 Read-Only-Memory

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1、7.存儲器、復(fù)雜可編程邏輯器存儲器、復(fù)雜可編程邏輯器 和現(xiàn)場可編程門陣列和現(xiàn)場可編程門陣列7.1 只讀存儲器只讀存儲器7.2 隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取存儲器7.3 復(fù)雜可編程邏輯器件復(fù)雜可編程邏輯器件教學(xué)基本要求：教學(xué)基本要求： 掌握半導(dǎo)體存儲器字、位、存儲容量、地址、等掌握半導(dǎo)體存儲器字、位、存儲容量、地址、等基本概念?；靖拍?。 掌握掌握RAM、ROM的工作原理及典型應(yīng)用。的工作原理及典型應(yīng)用。 了解存儲器的存儲單元的組成及工作了解存儲器的存儲單元的組成及工作原理。原理。概概 述述半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器能存放大量二值信息的半導(dǎo)體器件。能存放大量二值信息的半導(dǎo)體器件。按照集成度劃分，半導(dǎo)體存

2、儲器屬于大規(guī)模集成電路。按照集成度劃分，半導(dǎo)體存儲器屬于大規(guī)模集成電路?？删幊踢壿嬈骷且环N通用器件，其邏輯功能是由用戶可編程邏輯器件是一種通用器件，其邏輯功能是由用戶通過對器件的編程來設(shè)定的。它具有集成度高、結(jié)構(gòu)靈通過對器件的編程來設(shè)定的。它具有集成度高、結(jié)構(gòu)靈活、處理速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)?；?、處理速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。存儲器的主要性能指標(biāo)存儲器的主要性能指標(biāo):存儲量和存取速度存儲量和存取速度存取速度快存取速度快存儲時間短存儲時間短存儲數(shù)據(jù)量大存儲數(shù)據(jù)量大存儲容量大存儲容量大7.1 只讀存儲器只讀存儲器 Read-Only-Memory7.1 .1 ROM的的 定義與基本結(jié)構(gòu)定義與基本結(jié)

3、構(gòu)7.1.2 兩維譯碼兩維譯碼7.1.3 可編程可編程ROM7.1.4 集成電路集成電路ROM7.1.5 ROM的讀操作與時序圖的讀操作與時序圖7.1.6 ROM的應(yīng)用舉例的應(yīng)用舉例存儲器存儲器 RAM (Random-Access Memory) ROM(Read-Only Memory)RAM(隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取存儲器): 在運(yùn)行狀態(tài)可以隨時進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。在運(yùn)行狀態(tài)可以隨時進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?存儲的數(shù)據(jù)必須有電源供應(yīng)才能保存存儲的數(shù)據(jù)必須有電源供應(yīng)才能保存, 一旦掉電一旦掉電, 數(shù)據(jù)全部丟失。數(shù)據(jù)全部丟失。ROM(只讀存儲器只讀存儲器)：在正常工作狀態(tài)只能讀出信息。：在正常工作狀態(tài)只能

4、讀出信息。 斷電后信息不會丟失，常用于存放固定信息（如程序、常數(shù)等）。斷電后信息不會丟失，常用于存放固定信息（如程序、常數(shù)等）。固定固定ROM可編程可編程ROMPROMEPROME2PROMSRAM(Static RAM)：靜態(tài)：靜態(tài)RAMDRAM (Dynamic RAM)：動態(tài)動態(tài)RAM7.1 只讀存儲器只讀存儲器幾個基本概念：幾個基本概念：存儲容量（存儲容量（M)：存儲二值信息的總量。：存儲二值信息的總量。字?jǐn)?shù)：字的總量。字?jǐn)?shù)：字的總量。字長（位數(shù)）：表示一個信息的多位二進(jìn)制碼稱為一個字，字長（位數(shù)）：表示一個信息的多位二進(jìn)制碼稱為一個字， 字的位數(shù)稱為字長。字的位數(shù)稱為字長。存儲容量（

5、存儲容量（M)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)位數(shù)位數(shù)地址：每個字的編號。地址：每個字的編號。字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)=2n （n為存儲器外部地址線的線數(shù)）為存儲器外部地址線的線數(shù)） Y0 Y1 Y7 A4 X1 X31 X0 列列 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 行行 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 A5 A3 A2 A1 A0 A6 A7 只讀存儲器，工作時內(nèi)容只能讀出，不能隨時寫入，所只讀存儲器，工作時內(nèi)容只能讀出，不能隨時寫入，所以稱為只讀存儲器。以稱為只讀存儲器。(Read-Only Memory)ROM的分類的分類按寫入情況劃分按寫入情況劃分 固定固定ROM可編程可編程ROMPROMEPROME2PROM按存貯單元中按存貯單

6、元中器件劃分器件劃分 二極管二極管ROM三極管三極管ROMMOS管管ROM7.1 .1 ROM的的 定義與基本結(jié)構(gòu)定義與基本結(jié)構(gòu)存儲矩陣存儲矩陣 地址譯碼器地址譯碼器地址輸入地址輸入7.1.1 ROM的定義與基本結(jié)構(gòu)的定義與基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出控制信號輸入控制信號輸入輸出控制電路輸出控制電路地址譯碼器地址譯碼器存儲矩陣存儲矩陣輸出控制電路輸出控制電路1）ROM（二極管（二極管PROM）結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 D3 D2 D1 D0 +5V R R R R OE A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 線線- -4 線線 譯譯碼碼器器 存儲存儲矩陣矩陣位線位線字線字線輸出控制電路輸

7、出控制電路M=4 4地址譯碼器地址譯碼器 D3 D2 D1 D0 +5V R R R R OE A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 線線- -4 線線 譯碼器譯碼器 字線與位線的交點(diǎn)都是一個字線與位線的交點(diǎn)都是一個存儲單元。交點(diǎn)處有二極管存儲單元。交點(diǎn)處有二極管相當(dāng)存相當(dāng)存1 1，無二極管相當(dāng)存，無二極管相當(dāng)存0 0當(dāng)當(dāng)OE=1時輸出為高阻狀態(tài)時輸出為高阻狀態(tài)000101111101111010001101地地 址址A1A0D3D2D1D0內(nèi)內(nèi) 容容當(dāng)當(dāng)OE=0時時 Y0 Y1 Y7 A4 X1 X31 X0 列列 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 行行 地地 址址 譯譯 碼碼 器

8、器 A5 A3 A2 A1 A0 A6 A7 7.1.2 兩維譯碼兩維譯碼 A6 A7 A4 A5 D0 +VDD R R R R Y0 Y1 Y14 Y15 4線線 | 1 16 6線線 譯譯碼碼器器 1 16 6 線線-1線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器 A2 A3 A0 A1 A2 A3 A0 A1 S2 S3 S0 S1 I0 I1 I14 I15 Y 字線字線存儲存儲矩陣矩陣位線位線字線與位線的字線與位線的交點(diǎn)都是一個交點(diǎn)都是一個存儲單元。存儲單元。交點(diǎn)處有交點(diǎn)處有MOS管相當(dāng)存管相當(dāng)存0，無，無MOS管管相當(dāng)存相當(dāng)存1。7.1.2 兩維譯碼兩維譯碼該存儲器的容量該存儲器的容量=?ROMRO

9、M，按存儲內(nèi)容存入方式的不同，按存儲內(nèi)容存入方式的不同，可以分成固定可以分成固定ROMROM和可編程和可編程ROM.ROM.可編程可編程ROM又可以細(xì)分為又可以細(xì)分為:n一次可編程存儲器一次可編程存儲器 PROM(Programmable ReadOnly Memory )、n光可擦除可編程存儲器光可擦除可編程存儲器 EPROM(Erasable Programmable ReadOnly Memory )、n電可擦除可編程存儲器電可擦除可編程存儲器E2PROM(Electrical Erasable Programmable ReadOnly Memory )n快閃存儲器快閃存儲器(Flas

10、h Memory)等。等。一、固定一、固定ROMROM：又稱掩模又稱掩模ROMROM，這種，這種ROMROM在制造時，生產(chǎn)廠家利用掩模技術(shù)把數(shù)據(jù)寫入存儲器在制造時，生產(chǎn)廠家利用掩模技術(shù)把數(shù)據(jù)寫入存儲器中，一旦中，一旦ROMROM制成，其存儲的數(shù)據(jù)也就固定不變了。制成，其存儲的數(shù)據(jù)也就固定不變了。二、二、PROM: (Programmable ReadOnly Memory ) PROMPROM在出廠時，存在出廠時，存儲內(nèi)容全為儲內(nèi)容全為1(1(或或者全為者全為0)0)，用戶，用戶可以根據(jù)自己的可以根據(jù)自己的需要，利用通用需要，利用通用或?qū)Ｓ玫木幊唐鳎驅(qū)Ｓ玫木幊唐?，將某些單元改寫將某些單元改?/p>

11、為為0(0(或或1)1)。 三、 EPROM (Erasable Programmable ReadOnly Memory )最早研制成功并投入使用的最早研制成功并投入使用的EPROM是用紫外線照射擦除的，因此，是用紫外線照射擦除的，因此，現(xiàn)在提到現(xiàn)在提到EPROM就是用這種紫外線照射擦除的可編程的就是用這種紫外線照射擦除的可編程的ROM (Ultra-Violet Erasable Programmable ReadOnly Memory簡稱簡稱 UV EPROM)四、四、 E2PROM (Electrical Erasable Programmable ReadOnly Memory )隧

12、道區(qū)隧道區(qū) 五、快閃存儲器五、快閃存儲器 (Flash Memory)(Flash Memory) 小結(jié)：固固定定又掩模又掩模ROM廠家根據(jù)其專用功能，制作時已把內(nèi)容寫入，廠家根據(jù)其專用功能，制作時已把內(nèi)容寫入，出廠后，用戶不能改寫。出廠后，用戶不能改寫?？煽删幘幊坛蘌ROM用戶可通過編程器寫入一次數(shù)據(jù)，以后不能用戶可通過編程器寫入一次數(shù)據(jù)，以后不能改寫。改寫。EPROM可改寫可改寫20次左右。每次改寫前，用紫外線擦次左右。每次改寫前，用紫外線擦除器照射抹掉原數(shù)據(jù)，在通過編程器寫入新除器照射抹掉原數(shù)據(jù)，在通過編程器寫入新的數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)。E2PROM用戶可隨時改寫數(shù)據(jù)。不需要專用的擦除器用戶可隨

13、時改寫數(shù)據(jù)。不需要專用的擦除器和專用的編程器，掉電后仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)。和專用的編程器，掉電后仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)?？扉W存儲快閃存儲器器集成度更高，擦除更快捷。成本更低。使用集成度更高，擦除更快捷。成本更低。使用更方便。更方便。7.1.3 可編程可編程ROM（256X1位位EPROM）256個存儲單元排成個存儲單元排成16 16的矩陣的矩陣行譯碼器從行譯碼器從16行中選出要行中選出要讀的一行讀的一行列譯碼器再從選中的一行存列譯碼器再從選中的一行存儲單元中選出要讀的一列的儲單元中選出要讀的一列的一個存儲單元。一個存儲單元。如選中的存儲單元的如選中的存儲單元的MOS管管的浮柵注入了電荷，該管截的浮柵注入了電荷，

14、該管截止，讀得止，讀得1；相反讀得；相反讀得07.1.4 集成電路集成電路ROM D7 D0 PGM 輸輸出出緩緩沖沖器器 Y 選選通通 存存儲儲陣陣列列 CE OE 控控制制邏邏輯輯 Y 譯譯碼碼 X 譯譯碼碼 A16 A0 VPP GND VCC AT27C010， 128K 8位位ROM CEOEPGM工作模式工作模式A16 A0VPPD7 D0讀讀00XAiX數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出輸出無效輸出無效X1XXX高阻高阻等待等待1XXAiX高阻高阻快速編程快速編程010AiVPP數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入編程校驗(yàn)編程校驗(yàn)001AiVPP數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出7.1.5 ROM的讀操作與時序圖的讀操作與時序圖（2）

15、加入有效的片選信號）加入有效的片選信號CEOE（3）使輸出使能信號）使輸出使能信號 有效，經(jīng)過一定延時后，有效數(shù)有效，經(jīng)過一定延時后，有效數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上；據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上；CEOE（4）讓片選信號）讓片選信號 或輸出使能信號或輸出使能信號 無效，經(jīng)過一定延無效，經(jīng)過一定延時后數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，本次讀出結(jié)束。時后數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，本次讀出結(jié)束。（1）欲讀取單元的地址加到存儲器的地址輸入端；）欲讀取單元的地址加到存儲器的地址輸入端； tCE tAA 讀讀出出單單元元的的地地址址有有效效 CE tOE OE D7 D0 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出有有效效 tOZ tOH A16 A0 （1） 用于存儲固定的專

16、用程序用于存儲固定的專用程序（2） 利用利用ROM可實(shí)現(xiàn)查表或碼制變換等功能可實(shí)現(xiàn)查表或碼制變換等功能 查表功能查表功能 查某個角度的三角函數(shù)查某個角度的三角函數(shù) 把變量值（角度）作為地址碼，其對應(yīng)的函數(shù)值作把變量值（角度）作為地址碼，其對應(yīng)的函數(shù)值作為存放在該地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，這稱為為存放在該地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，這稱為 “造表造表”。使用時，。使用時，根據(jù)輸入的地址根據(jù)輸入的地址(角度角度)，就可在輸出端得到所需的函數(shù)，就可在輸出端得到所需的函數(shù)值，這就稱為值，這就稱為“查表查表”。 碼制變換碼制變換 把欲變換的編碼作為地址，把最終的把欲變換的編碼作為地址，把最終的目的編碼作為相應(yīng)存儲單元中的內(nèi)容即可

17、。目的編碼作為相應(yīng)存儲單元中的內(nèi)容即可。7.1.6 ROM的應(yīng)用舉例的應(yīng)用舉例CI3 I2 I1 I0二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼O3O2O1O0格雷碼格雷碼CI3 I2 I1 I0格雷碼格雷碼O3O2O1O0二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼00 0 0 00 0 0 010 0 0 00 0 0 000 0 0 10 0 0 110 0 0 10 0 0 100 0 1 00 0 1 110 0 1 00 0 1 100 0 1 10 0 1 010 0 1 10 0 1 000 1 0 00 1 1 010 1 0 00 1 1 100 1 0 10 1 1 110 1 0 10 1 1 000 1 1 00 1 0

18、 110 1 1 00 1 0 000 1 1 10 1 0 010 1 1 10 1 0 101 0 0 01 1 0 011 0 0 01 1 1 101 0 0 11 1 0 111 0 0 11 1 1 001 0 1 01 1 1 111 0 1 01 1 0 001 0 1 11 1 1 011 0 1 11 1 0 101 1 0 01 0 1 011 1 0 01 0 0 001 1 0 11 0 1 111 1 0 11 0 0 101 1 1 01 0 0 111 1 1 01 0 1 101 1 1 11 0 0 011 1 1 11 0 1 0用用ROM實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格

19、雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路 C(A4)I3 I2 I1 I0(A3A2A1A0)二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼O3O2O1O0(D3D2D1D0)格雷碼格雷碼C(A4)I3 I2 I1 I0(A3A2A1A0) 格雷碼格雷碼O3O2O1O0(D3D2D1D0)二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼00 0 0 00 0 0 010 0 0 00 0 0 000 0 0 10 0 0 110 0 0 10 0 0 100 0 1 00 0 1 110 0 1 00 0 1 100 0 1 10 0 1 010 0 1 10 0 1 000 1 0 00 1 1 010 1 0 00 1 1 100 1 0

20、 10 1 1 110 1 0 10 1 1 000 1 1 00 1 0 110 1 1 00 1 0 000 1 1 10 1 0 010 1 1 10 1 0 101 0 0 01 1 0 011 0 0 01 1 1 101 0 0 11 1 0 111 0 0 11 1 1 001 0 1 01 1 1 111 0 1 01 1 0 001 0 1 11 1 1 011 0 1 11 1 0 101 1 0 01 0 1 011 1 0 01 0 0 001 1 0 11 0 1 111 1 0 11 0 0 101 1 1 01 0 0 111 1 1 01 0 1 101 1 1 11 0 0 011 1 1 11 0 1 0C=A4I3 I2 I1 I0=A3A2A1A0O3O2O1O0=D3D2D1D0 A4 A3 A2 A1 C I3 I2 I1 ROM D1 D2 D3 D4 CE OE A0 I0 O3 O2 O1 O0 用用ROM實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路 Hw:7.1.1Hw:7.1.1 2. 2.試問固定試問固定ROMROM、PROMPROM、EPROMEPROM、E E2 2PROMPROM在使用在使用時有什么區(qū)別？時有什么區(qū)別？EPROMEPROM在寫操作之前要進(jìn)行在寫操作之前要進(jìn)行什么處理？什么處理？