数电 第七章：存储器和可编程逻辑器件

考纲：熟悉可编程逻辑器件组成、原理及应用；掌握存储器容量扩展方法。

7.1 存储器

半导体存储器：一种能存储大量二值信息的半导体器件。

分类：

①. 从存/取功能分：

• 只读存储器：掩膜ROM，可编程ROM，可擦除的可编程EPROM
• 随机读/写：静态RAM，动态RAM

②. 从工艺分：

• 双极型
• MOS型

存储器容量的扩展

存储容量：

• 位容量：每个数据位数，以数据线的多少来表示：$D_0D_1…D_n$或$I/O_0I/O_1…I/O_n$
• 字容量：数据字数，以地址线的多少表示：$A_0A_1…A_n$

位扩展

如果每片ROM和RAM中的字数已经够用而每个字的位数不够用，则应采用位扩展的连接方式。

字扩展

如果每片存储器的数据位数够用而字数不够用，则需要采用字扩展方式。

7.2 可编程逻辑器件

可编程逻辑器件：PLD

分类：

• PAL: 可编程阵列逻辑
• FPLA：现场可编程阵列逻辑
• GAL: 通用阵列逻辑
• EPLD: 可擦除的可编程逻辑器件
• CPLD: 复杂的可编程逻辑器件
• FPGA: 现场可编程门阵列

7.2.1 现场编程逻辑阵列FPLA

是最早使用的PLD。

7.2.2 可编程阵列逻辑PAL

采用双极型熔丝工艺，工作速度较高。出厂编程前，所有交叉点均有熔丝。

适用环境：小批量定型产品中的中规模逻辑电路

7.2.3 通用阵列逻辑GAL

采用电可擦除的CMOS（E2CMOS）制作，可用电压信号擦除并可重新编程。

结构：可编程“与阵列”（编程单元）+固定“或”阵列+可编程输出电路（OLMC，输出逻辑宏单元）

适用环境：产品研制过程中需要不断修改的中、小规模逻辑电路。

通过编程可将OLMC设置成不同的工作状态，GAL就可在功能上代替前面讨论过的PAL各种输出类型及其派生类型。

7.2.4 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD

基本结构和PAL、GAL类似，由可编程的与逻辑阵列、固定的或逻辑阵列和输出逻辑宏单元（OLMC）组成。

相比PAL、GAL之下的特点：低功耗、高噪声容限，集成度高，灵活性强

7.2.5 复杂的可编程逻辑器件CPLD

将若干个类似于GAL的功能模块和实现互连的开关矩阵集成于同一芯片上，就形成了所谓的CPLD。CPLD多采用E2CMOS工艺制作。

同时，为了使用方便，越来越多的CPLD都做成了在系统可编程器件isp-PLD

一般结构：若干个可编程的逻辑模块、输入/输出模块和一些可编程的内部连线阵列组成。

7.2.6 现场可编程门阵列（FPGA）

电路结构形式：由若干独立的可编程逻辑模块组成

上图由三种可编程单元和一个用于存放编程数据的静态存储器组成。三种可编程的单元是输入/输出模块IOB、可编程逻辑模块CLB和互连资源IR.

数据通常都存放在一片EPROM中，掉电丢失，而且要读出并送到FPGA的SRAM中，因而不便于保密。

题型总结