数字电路第8章存储器
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1KB= 1KB=210B=1024B 1MB= 1MB=1024KB 1GB= 1GB=1024MB 1TB= 1TB=1024MB
如IBM-PC各微型机的基本内存空间是640KB。 常用的3.5HD软盘容量是1.44MB,硬盘容量有 1GB、4GB、6GB、10GB、20GB、30GB、40GB、 80GB等。
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1.只读存储器(ROM)的结构 ROM的一般结构,它由地址译码器、存储矩阵 和读出电路三部分组成。图中n位地址(A0~An-1) 经译码器译出后使2n字线 (W0~ W2 −1 )中的一条有效,从而在存储矩阵2n 个存储单元中选中其中之一。通过被选通单元的m 个基本存储电路的位线(D0~Dm-1),即可读出存 储单元的内容。对于有n位地址和m位字长的ROM来 说,它的存储容量为2 n×m位。
【例1】用ROM电路构成一个码制转换器,将 四位二进制码制转换成四位Gray码(循环码)。
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[解](1)四位二进制码转换为格雷码的真值表 将四位二进制码B3B2B1B0作为ROM码制转换器的 四位地址输入,四位Gray 码G3G2G1G0作为ROM的 字输出。其转换真值表为:
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(2)由真值表写出最小项表达式 G3=∑(8、9、10、11、12、13、14、15) G2=∑(4、5、6、7、8、9、10、11) G1=∑(2、3、4、5、10、11、12、13) G0=∑(1、2、5、6、9、10、13、14) (3)根据最小项表达式,画出4位二进制码—格 雷码转换器的ROM阵列结构示意图
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[解](1)逻辑函数Y1、Y2由EPROM矩阵实现。 根据EPROM的结构特点,与阵列为固定结构,或 阵列为可编程结构。因此输入和输出间的逻辑关 系可直接写成与—或表达式,输入变量是A、B、 C,直接加在EPROM地址端,输出变量Y1、Y2由 EPROM数据输出端输出。
Y1 = A B C + AB C + AB C + ABC Y2 = A BC + AB C + ABC
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(2)字节 ) 通常将8个二进制位称为一个字节,即连续8个 比特,就是一个字节。简称B(Byte的缩写),是 表示的基本单元。在微型计算机中,往往以字节 为单位来表示文件或数据的长度以及存储器容量 的大小。除此之外,还可用K,M,G或T为单位。 例如,一台电脑的内存是128兆字节,就是说这台 电脑有128个百万字节的内存。
16×8位 16× PROM的结 PROM的结 构原理图 由存储矩阵、 地址译码器和 输出电路组成。
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2. EPROM (1)EPROM的概念 EPROM即光擦可编程只读存储器(Erasable Read Only Memory ), EPROM的存储内容不仅可以 根据需要来写入,而且当需要更新存储内容时还可 以将原存储内容抹去,再写入新的内容。这一特性, 取决于EPROM的内部结构。即它的存储元件是一 种特殊的FAMOS管,(浮栅雪崩注入MOS管)其 栅极是浮空的多晶硅。
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三、计算机中信息的表示方法 1.信息单位 信息单位 计算机系统中,对信息表示的
单位有位、字节、字、字长等,它们是用来表示信 息的量的大小以及信息存储传输方式的基本概念。 (1)位 ) 计算机系统中,一个二进制的取值单位称为 二进制位,简称“位”,用b表示(bit的缩写),是 表示信息的最小单位。
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4.用三极管构成的4×4ROM电路
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5.
4×4ROM简化图
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在简化形式的ROM图中,不再画出电源、电阻、 二极管(或三极管),只在与或阵列的交叉线处加 黑点表示有存储元件(在真值表中为1)。 不加黑点表示无存储元件(在真值表中表示为 0)。这种简化图又称作“ROM阵列逻辑图”,它 “ 阵列逻辑图” 阵列逻辑图 与ROM电路真值表具有一一对应关系。 如由4×4ROM阵列图有:
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◆动态存储器DRAM 动态存储器 DRAM主要用于主存储器(俗称内存条)的制造。 ◆静态存储器SRAM 静态存储器 SRAM主要用于高速缓存,其存取速度比 DRAM分快得多。
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(2)只读存储器ROM ROM中通常用来存放一些不能改写而用于管理 机器本身的监控程序和其它基本的服务程序。它存 储的信息一般由厂商在制造时写入的。如主板上用 以存储基本输入输出系统——BIOS的ROM。 ——BIOS ROM (BIOS是电脑基本输入输出系统),在开机时, CPU首先执行ROM BIOS中的指令来搜索磁盘上的 操作系统文件。早期的ROM不能改写,随着科学技 术的发展,ROM中的数据已经可以更新。别得到地址输入 变量的最小项的和
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D 3 = A1A 0 + A1A 0 + A1A 0 = A1 + A 0 D 2 = A1A 0 + A1A 0 = A1 ⊕ A 0 D1 = A1A 0 + A1A 0 = A 0 D 0 = A1A 0 + A1A 0 + A1A 0 = A1 + A 0
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二、存储器的分类 从信息的存取情况来分,可分为:
随机存取存储器(RAM) Random Access Memory 存储器(Memory) 只读存储器(ROM) Read Only Memory
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1.随机存取存储器(RAM) 随机存取存储器( 随机存取存储器 ) 在操作过程中能任意“读取”某个单元信息, 在操作过程中能任意“读取”某个单元信息, 或在某个单元“写入”需存储的信息,常称为“读 或在某个单元“写入”需存储的信息,常称为“ 写存储器”。 写存储器 2.只读存储器(ROM) 只读存储器( 只读存储器 ) 在正常工作时,它存储的数据固定不变, 在正常工作时,它存储的数据固定不变,存储器 的数据只能读出,不能写入。 的数据只能读出,不能写入。要在存储器中存入数 须具备特定的条件。 据,须具备特定的条件。
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D 3 = W3 + W1 + W0 = A1A 0 + A1A 0 + A1A 0 D 2 = W2 + W0 = A1A 0 + A1A 0 D1 = W2 + W0 = A1A 0 + A1A 0 D 0 = W3 + W1 + W0 = A1A 0 + A1A 0 + A1A 0
二、ROM应用举例 1.“字”的应用 单元的字 —— 由地址读出对应存储
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3.外存储器 外存储器与内存储器相比,存储容量大,可 靠性高,价格低,在脱机情况下可永久保存信息。 但速度较内存储器慢得多,它属外部设备。 主要有:软盘存储器、硬盘、光盘等。
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第二节 只读存储器(ROM) 只读存储器(ROM) 只读存储器(ROM)中的信息一旦写入,在正常 工作时,只能读出信息而不能修改,其所存信息 在断电后仍能保持,常用于存放固定的信息。 一、功能与结构
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[解]由图可知,逻辑函数F1、F2由EPROM矩阵组 成。因此可直接写出输入和输出间的与—或表达式。 即
内存储器是数据和代码的临时存放设备,存放 输入/输出数据以及CPU进行计算、处理的数据。
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内存储器可分为RAM(Random Access Memory ,随 机存储器)和ROM(Read Only Memory ,只读存储 器)。目前,内存储器一般为半导体存储器。 (1)随机存储器 )随机存储器RAM RAM的特点是可读可写,但关机后存储的信 息将自动消失。RAM又分为动态存储器DRAM (Dynamic Random Access Memory )和静态存储器 SRAM(Static Random Access Memory )。
由此可见,每一位Di均为输入A1、A0的逻辑函数, 说明ROM确实可用作组合逻辑函数发生器。
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三、PROM和EPROM PROM和 1.PROM PROM为可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory ),可由使用者根据编程要求, 将应该存储信息一次写入PROM中,写好后就不可 更改。所以它只能写入一次。 PROM电路的特点是在与或阵列的各个交叉点 上均有熔丝和存储元件串接的电路,如图所示:
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浮空多 晶硅栅 字线
SiO2
FAMOS
位线 FAMOS管连线图
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(2)典型EPROM集成芯片的介绍 典型EPROM存储器芯片型号、容量、引脚数:
容量=字数×位 如2732的容量为
1K=210=1024 4096字×8位
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[例题1]如图表示用EPROM实现组合逻辑函数的 点阵图。 (1)写出函数Y1、Y2的逻辑表达式。 (2)说明器件的特点和点阵存储容量大小。
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(3)字 计算机在执行存储、传送等操作时,作为一 个整体单位进行操作的一组二进制,称为一个 计算机字,简称字。计算机的存储器中,每个 单元通常存储一个字,因此,每个字都是可以 寻址的。
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(4)字长 每个字所包含的位数称为字长。由于字长是计 算机一次可处理的二进制数的位数,所以,它与计 算机处理数据的速率有关,是衡量计算机性能的一 个重要因素。如,APPLEII等微型机的字长是8位, 称为8位机,IBM-PC/AT微机是16位机,486、 586微型机是32位机等。一般计算机的字长越大,其 性能越高。 2. 内存储器(主存储器) 内存储器(主存储器)
第八章 存储器
【本章讲授主要内容】 1.存储器的概念 2.只读存储器(ROM) 3.可编程序逻辑阵列(PLA) 4.随机存取存储器(RAM) 【本章重点难点】 1.重点:RAM存储器的工作原理、扩展, ROM的工作原理以及存储器的应用。 2.难点:存储器的应用
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第一节 存储器的概念 一、存储器的定义 存储器(Memory ):是数字系统中记忆大量 信息的部件。 存储器的功能:是存放不同程序的操作指令及 各种需要计算、处理的数据,所以它相当于系统存 储信息的仓库。 典型的存储器:由数以千万计的有记忆功能的 存储单元组成,每个存储单元可存放一位二进制数 码和信息。 随着大规模集成电路制作技术的发展,半导体 存储器因其集成度高、体积小、速度快,目前广泛 应用于各种数字系统中。