思考题与习题7
7–1基本概念题：
（1）填空题
① 一个EPROM有18条地址输入线，其内部存储单元有（ ）个。
② 某SRAM芯片有13条地址线和8条数据线，其存储容量为（ ）。
③ RAM根据所采用的存储单元工作原理的不同，可分为（ ）存储器和
（ ）存储器；一个12位地址码、4位输出的ROM，若需将该ROM容量扩展为4K×8，
则需对其进行（ ）扩展；为构成8K×8的RAM，需要（ ）片1024×1的RAM，
并且需要有（ ）位地址译码以完成寻址操作。
④ 半导体存储器是一种能存储（ ）的半导体器件。用1024×4位的RAM芯
片2114构成8K×8位RAM，需要（ ）片2114和一个（ ）译码器。
⑤ 半导体存储器按存取功能分为（ ）存储器和（ ） 存储器。
（2）选择题
① 下列哪些存储器具有非易失性（ ）。
（a）PROM （b）SRAM （c）DRAM （d）FPGA
② 以下哪种记忆体不是（ ）半导体器件？
（a）U盘 （b）硬盘 （c）内存 （d）缓存
（3）判断题
① 具有8根地址线的ROM其存储容量为256。 （ ）
② 静态随机存储器的基本特点是可随时快速读写，断电后数据易丢失，因而工作时
必须不断刷新。 （ ）
【解】
（1）填空题
① 218；② 213×8bits；
③ 静态随机/SRAM，动态随机/DRAM，位，64，13；
④ 大量二值信息，16，3线-8线；⑤ 只读，读写。
（2）选择题：
① a；② b。
（3）判断题：
① ×；② ×。
7–2已知SRAM2112组成的存储器电路如题7–2图所示，其中2线-4线译码器功能表如
题7–2表所示，分析该存储器电路的容量及地址范围。
【解】该存储器电路的容量为：28×8位＝2K位。
内存地址的范围为：10 0000 0000～10 1111 1111，即200H~2FFH。
2112-12112-2
8
A
8
A
9
I/O1 I/O
4
I/O1 I/O
4
D
7
D
0
CSCS
0
Y
2
Y
2线-4线译
码器
1
B
0
B
A7A0A7A0A
7
A
0
7–3 试用两片1024×4的RAM组成1K×8位的存储器。
【解】见题7–3图解。
D0…D3A0A9…1024×4RAMCS……D
0
…
D
3
A0A
9
…
1024×4
RAM
CS
…
…
A
9
A
0
…
CS
D
0
D
3
…
D
4
D
7
…
8
位
数
据
输
出
题7–3图解
7–4 比较PROM、PLA、PAL、GAL等4种SPLD的编程特性。
【解】PROM、PLA、PAL、GAL等4种SPLD的编程特性见题7–4表解。
题7–4表解 SPLD的编程特性
器件类型 与阵列 或阵列 实现函数 输出电路
PROM
固定 可编程 标准与或式 固定
PLA
可编程 可编程 最简与或式 固定
PAL
可编程 固定 最简与或式 固定
GAL
可编程 固定 最简与或式 可编程
题7–2表
1
B
0
B
0Y1Y2Y3
Y
000 1 1 1
011 0 1 1
101 1 0 1
111 1 1 0
题7–2图
7–5 用1片16×4位的ROM设计一个将两个2位二进制数相乘的乘法器电路，列出
ROM的数据表，并画出ROM存储矩阵的电路图。
【解】设被乘数和乘数分别为A3A2和A1A0，乘积用D3D2D1D0表示，则ROM数据表见
题7–5表解。将A3A2A1A0作为ROM的地址输入端A3A2A1A0，实现电路图如题7–5图解。
题7–5表解
被乘数 乘数 乘积 被乘数 乘数 乘积
A3 A2 A1 A0 D3 D2 D1 D0 A3 A2 A1 A0 D3 D2 D1 D0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0
0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0
0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1
0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0
0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1
7–6 试将题7–6图中PLA的各输出函数写成∑m的形式。
YZFF56WXFF34FF
12
【解】 1F(W,X,Y,Z)WXYWXZm(5,7,10,11)
2
F(W,X,Y,Z)WXZWXYm(5,7,14,15)
3
F(W,X,Y,Z)WXY0m(14,15)
4
F(W,X,Y,Z)WXZm(0,2)
5
F(W,X,Y,Z)WXZXYZm(0,2,5,13)
6
F(W,X,Y,Z)XYZWYZm(5,10,13,14)
ROM
16×4
A
0
A
1
A
2
A
3
D
0
D
1
D
2
D
3
被
乘
数
乘
数
乘
积
题7–5图解
题7–6图
图2－71
7–7 CPLD和FPGA有哪些特点？
【解】CPLD和FPGA主要有以下五个优点：
① 芯片规模越来越大。随着超大规模集成电路（Very Large Scale IC，VLSI）工艺的不
断提高，单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管，CPLD和FPGA芯片的规模越来越大。芯
片的规模越大，所能实现的功能就越强，同时更适用于实现片上系统（SOC）。
② 芯片投资小。CPLD和FPGA芯片在出厂前都已做过100%的测试，而且CPLD/FPGA
设计灵活，发现错误时可以直接更改设计，降低了设计人员投片的风险，节省了许多潜在的
开销，因此，CPLD和FPGA芯片的投资小。
③ 芯片可以反复编程、擦除、使用。在不改变外围电路的情况下，设计不同的片内逻
辑就可实现不同的电路功能，当电路有少量改动时，更能显示出CPLD/FPGA的优势。
④ 芯片运算速度高于单片机。CPLD和FPGA的工作方式与单片机相比，单片机的指
令有固定的执行方式，至少需要4个时钟周期且时钟频率较低，而CPLD和FPGA的运算
执行方式会根据实现该运算的硬件电路方式不同而改变，因此，CPLD和FPGA的运算速度
会高于单片机。
⑤ 规模大、集成度高、可靠性高、灵活性好。
7–8 CPLD和FPGA之间有什么区别？
【解】CPLD和FPGA的不同之处如下：
① FPGA的集成度比CPLD高，具有更复杂的布线结构和逻辑实现。
② CPLD逻辑寄存器少，更适合完成各种算法和组合逻辑；FPGA 逻辑弱而寄存器多，
更适合完成时序逻辑。换句话说，CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构；FPGA
更适合于触发器丰富的结构。
③ CPLD的速度比FPGA快，并且具有较大的时间可预测性。这是由于CPLD的逻辑
块之间的互联是集总式的，而FPGA的互连则是分布式的。
④ CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术，
无需外部存储器芯片，使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上，使用方法
复杂。
⑤ 在编程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或Flash存储器编程，编程次数可达1
万次，优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程
两类。FPGA大部分是基于SRAM编程，编程信息在系统断电时丢失，每次上电时，需从
器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次，可在工作中快速编程，
从而实现板级和系统级的动态配置。
⑥ 在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的
逻辑功能来编程，FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程；FPGA可在逻辑门下编程，
而CPLD是在逻辑块下编程。