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计 算 机 电 路 基 础

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计 算 机 电 路 基 础

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  1. 计 算 机 电 路 基 础 第十章 存储器和可编程逻辑器件 • 上海第二工业大学计算机与信息学院

  2. 第10章 存储器和可编程逻辑器件 10.1 概述 10.2 随机存取存储器 10.3 只读存储器 10.4 可编程逻辑器件PLD 退出

  3. 10.1 概述 1、存储容量 衡量存储容量的常用单位为字节(Byte)、千字节(KB)、兆字节(MB)和吉字节(GB)。 1KB = 1 024Byte = 210Byte 1MB = 1024KB = 1 048 576Byte = 220Byte 1GB = l 024MB = 1 048 576KB = 1 073 741 824Byte = 230Byte 存储器的最大容量可以由存储器地址码的位数确定,若地址码位数为N,即可以产生2N个不同的地址码,存储器的最大容量为2N字节。

  4. 2、存取时间 信息存入存储器的操作称为写操作,信息从存储器取出的操作称为读操作。存取时间是描述存储器读/写速度的重要参数,通常用TA来表示。为了提高内存的工作速度使之与CPU的速度匹配,总是希望存取时间越短越好。 3、可靠性 存储器的可靠性是指在规定时间内存储器无故障工作的情况,一般用平均无故障时间衡量。平均无故障时间(MTBF)越长,表示存储器的可靠性越好。 4、性能/价格比 性能/价格比是衡量存储器的综合性指标。通常要根据对存储器提出的不同用途、不同环境要求进行对比选择。

  5. 10.2 随机存取存储器 1、RAM的结构及工作原理 一般计算机使用的RAM芯片都有自己独立的存储体阵列、译码电路、读写控制电路和I/O电路,如下图所示。

  6. 2、存储容量的扩展 • 位扩展

  7. 字扩展

  8. 位字扩展

  9. 10.3 只读存储器 通常把使用时只读出不写入的存储器称为只读存储器(ROM)。ROM中的信息一旦写入就不能进行修改,其信息断电之后仍然保留。 1、ROM的结构及工作原理

  10. 2、EPROM和E2PROM 为了适应程序调试的要求,针对—般PROM的不可修改特性,设计出可以多次擦写的可编程ROM(EPROM)。其特点是可以根据用户的要求用工具擦去ROM中存储的原有内容,重新写入新的编码。擦除和写入可以多次进行。同其它ROM一样,其中保存的信息不会因断电而丢失。 目前最常用的EPROM是通过电方法擦除其中的已有内容,通常也称为电可擦除可编程ROM(EEPROM),它和EPROM相比有许多优点,擦除时间短且工作可靠是最突出的特点,已逐渐替代了EPROM。

  11. 10.4 可编程逻辑器件PLD 1、PLD的基本结构和分类 • PLD的基本结构

  12. PLD的分类 PLD内部通常只有一部分或某些部分是可编程的,根据它们可编程情况可分为四类:可编程只读存储器PROM、可编程逻辑阵列PLA、可编程阵列逻辑PAL、通用阵列逻辑GAL。按可编程和改写方法分为:第一代PLD,采用一次性掩膜编程方式;第二代PLD,采用紫外光擦除方式;第三代PLD,采用一种电擦除的可编程器件;第四代PLD,是一种在系统可编程器件。

  13. 2、可编程逻辑阵列PLA • 基本原理

  14. 3、可编程阵列逻辑PAL • PAL的基本结构 PAL的基本逻辑结构由可编程的“与阵列”和固定的“或阵列”组成,“与阵列”的输出送给“或阵列”,如图所示。

  15. 优点 PAL器件在逻辑设计领域中具有独特的地位。它很多特性超越了常规的逻辑设计方法,给设计者带来很多好处。优点如下: 1)可编程方式代替常规逻辑设计,至少可减少器件数目4倍,从而节省了空间; 2)简化了电路布线过程,缩短了器件传输延迟时间,有利于提高系统速度; 3)具有保护特性; 4)直接地进行逻辑替换,在逻辑设计中,可用PAL替代多种逻辑功能标准器件。特别是在实现大规模的集成电路上进行优化设计; 5)设计灵活简便,能满足高性能的要求。

  16. 4、通用逻辑阵列GAL 通用逻辑阵列是Lattice公司研制的一种电可擦除、可多次编程的PLD器件,其功能比PLA更强,性能也较优越。它具有很强的可编程的输出级,能灵活地改变工作方式,既能用作组合逻辑器件,也可用作时序逻辑器件;其输入引脚,既能用作输出端,也可配置成输入端,而且GAL还可设置加密位。 GAL的优点: 1)GAL系列是简化系统设计的新一代器件,用户不必为寻找最适合某一特定的设计的结构而操心。GAL具有很强的通用性,便于设计。 2)便于生产、大大简化生产的流程。 3)具有可试验性强、低功耗和速度高等特点。

  17. 本章小结 本章主要介绍了随机存储器和只读存储器,以及存储器的定义和性能指标。讲述了随机存储器的结构、工作原理和存储器芯片进行扩展的三种方式:位扩展、字扩展和位字扩展。对只读存储器的分类、结构和工作原理也进行了介绍。 本章还讲述了可编程逻辑器件PLD的基本结构和分类。PLD根据可编程情况可分为四类:可编程只读存储器PROM、可编程逻辑阵列PLA、可编程阵列逻辑PAL、通用阵列逻辑GAL。文中分别介绍了可编程逻辑阵列PLA、可编程阵列逻辑PAL和通用阵列逻辑GAL的基本原理和结构,以及它们的优缺点。