第七章 用ROM实现组合逻辑函数
王海光数字电子技术基础 第7章 可编程逻辑器件
载了不同设计的同型号芯片，以及进行产品的质量跟踪等。
7.3 复杂可编程逻辑器件CPLD
随着数字电子系统功能日益复杂，规模迅速加大，GAL在集 成度和性能方面很快又难以满足要求，集成度高、功能更强大的 CPLD应运而生。为便于使用，如今的CPLD普遍集成了编程所需 的高压脉冲产生电路以及编程控制电路 ，成了在系统可编程 （ISP，In System Programmable）器件，编程时无须另外编 程器，也无须将器件从系统中拔出。
synac0ac1n工作模式电路结构组态简化电路图组合单向模式与用输入结构图716a与用输出结构图716b组合双向模式组合输入输出结构图716c寄存器模式时序电路中的组合io结构图716d寄存器输出结构图716e表721olmc的5种电路结构组态图724olmc的5种电路结构组态简化电路图中nc表示不连接722输出逡辑宏单元olmcsynac0ac1n工作模式电路结构组态简化电路图组合单向模式与用输入结构图716a与用输出结构图716b组合双向模式组合输入输出结构图716c寄存器模式时序电路中的组合io结构图716d寄存器输出结构图716e表721olmc的5种电路结构组态图724olmc的5种电路结构组态简化电路图中nc表示不连接722输出逡辑宏单元olmcsynac0ac1n工作模式电路结构组态简化电路图组合单向模式与用输入结构图716a与用输出结构图716b组合双向模式组合输入输出结构图716c寄存器模式时序电路中的组合io结构图716d寄存器输出结构图716e表721olmc的5种电路结构组态图724olmc的5种电路结构组态简化电路图中nc表示不连接722输出逡辑宏单元olmc需要说明的是结构控制字的内容无需设计人员逐位设定而是由eda设计开収工具软件根据用户的引脚安排以及要实现的电路功能自动生成于编程下载时自动写入芯片内部的
第七章 半导体存储器
三、知识点
1、重点掌握的知识点 （1）各种ROM的电路结构和工作原理； （2）SRAM的的电路结构和工作原理；
（3）存储器容量的扩展方法；
（4）用存储器实现组合逻辑函数的方法。 2、一般掌握的知识点
（1）各种ROM存储单元的特点； （2）SRAM的静态存储单元。
7.1 概述
半导体存储器是一种能存储大量二值信息的半导 体器件。 一、半导体存储器的一般结构形式 存储单元数目庞大，输入/输出引脚数目有限。
译成某一条字线有效，从存储矩阵中选中一行存储单元；
列地址译码器将输入地址代码的其余若干位(Ai+1~An-1)译 成某一根输出线有效，从字线选中的一行存储单元中再 选一位(或n位)，使这些被选中的单元与读/写电路和 I/O(输入/输出端)接通，以便对这些单元进行读/写操作。
读/写控制电路用于对电路的工作状态进行控 制。CS′称为片选信号，当CS′=0时，RAM工作， CS′=1时，所有I/O端均为高阻状态，不能对RAM 进行读/写操作。
11A7 ~ A0 768 ~ 1023
256 ~ 511
7.5 用存储器实现组合逻辑函数
ROM广泛应用于计算机、电子仪器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电子测量设备和数
控电路，其具体应用有专门的教材进行论述，这里仅介绍用
ROM在数字逻辑电路中的应用。 分析ROM的工作原理可知，ROM中的地址译码器可产
生地址变量的全部最小项，能够实现地址变量的与运算，即
A0~An-1
D0
W0
W2n-1
Dm
地
A1
址
A0 D3
数
D2
据
D1 D0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 0 1
rom 混合规则
rom 混合规则ROM（Read-Only Memory）混合规则引言在计算机科学和电子工程领域，ROM（Read-Only Memory）是一种非易失性存储器，用于存储固定数据和程序。
ROM混合规则是指将不同类型的ROM组合在一起，以满足特定需求的一种设计规则。
本文将介绍ROM混合规则的背景、应用和实现方式。
一、背景ROM是计算机系统中重要的存储介质之一，它具有只读的特性，可以在断电后保持数据不变。
根据存储介质的不同，ROM可以分为多种类型，如PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除可编程只读存储器）和EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）等。
每种类型的ROM都有自己的特点和适用场景。
二、应用ROM混合规则可以应用于各种计算机和电子设备中，以满足不同的需求。
下面将介绍几个常见的应用场景。
1. 嵌入式系统嵌入式系统通常需要存储大量的固定数据和程序，以实现特定的功能。
在嵌入式系统中，可以使用ROM混合规则来组合不同类型的ROM，以满足对存储容量、读取速度和可擦写性能的要求。
2. 游戏机和游戏卡带游戏机和游戏卡带需要存储大量的游戏程序和数据，以提供丰富的游戏体验。
通过使用ROM混合规则，可以将不同类型的ROM组合在一起，以满足对游戏程序的存储容量和读取速度的要求。
3. 物联网设备物联网设备通常需要存储大量的传感器数据和控制程序，以实现对环境的感知和控制。
通过使用ROM混合规则，可以将不同类型的ROM组合在一起，以满足对数据存储容量和实时性的要求。
三、实现方式实现ROM混合规则可以采用多种方式，下面介绍几种常见的实现方式。
1. 并联连接并联连接是将多个ROM并联在一起，以增加存储容量。
这种方式可以通过将ROM的地址线和数据线连接在一起来实现，并通过选择信号来选择不同的ROM进行数据读取。
2. 串联连接串联连接是将多个ROM串联在一起，以增加存储容量。
这种方式可以通过将ROM的地址线连接在一起，将数据线连接到下一个ROM的地址线上来实现。
第7章-只读存储器
Y2
Y3
Y4
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返回
RAM (2)
RAM (3) RAM (4)
11 00000000 ~ 11 11111111 (768) (1023)
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24
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返回
第一节 只读存储器
三、用存储器实现组合逻辑函数
一个ROM的数据表
A1 A0 D0 D1 D2 D3
A1 A0 D0 D1 D2 D3
0 0 0 1
0 1 1 0
0 1
解：将输出函数展开成标准与-或表达式：
Y1 Y2 Y3 Y 4 A BCD ABCD AB CD AB CDY1 m2 m3 m6 m7 ABCD ABCD ABCD ABCD Y2 m6 m7 m10 m14 ABCD ABC D Y3 m4 m14 Y m m A BCD ABCD 2 15 4
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返回
第一节 只读存储器
三、用存储器实现组合逻辑函数
[例7.5.1] 试用ROM产生如下的一组多输出逻辑函数。
Y1 Y2 Y3 Y 4 A BC ABC ABCD BCD ABCD ABCD ABC D A BCD ABCD
A0
A0
W0 W1 W2 W3
D3 W1 W3 A0
ROM中的数据表
d3
d2 d1
d0
D3
地 址 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
数 1 0 1 1
据
D2
数字电路第7章教程
数
据
位线 输
出 端
位扩展
8片1024×1位RAM接成1024×8位的RAM。
字扩展
4片256×8位的RAM接成1024 ×8位的RAM。
7.5 用存储器实现组合逻辑函数
例7.5.2 试用ROM产生如下一组多输出逻辑函数
Y1 ABC ABC
YY23
ABCD ABCD
BCD AB ABCD
7.3 随机存储器（RAM)
R. andom A. ccess M. emory 优点：读、写方便,使用灵活。
缺点：一旦停电所存储的数据将随之丢失（易
失性）。
基本结构：地址译码器、存储矩阵和读\写控
制电路构成。
P368图7.3.2
7.4 存储容量的扩展
存储容量＝ 字数×位数
地址输入端
字线
存储容量＝ 22×4＝4×4
7.1 概述
半导体存储器是一种能存储大量二 值信息的半导体器件。
按存储 功能分
只读存储器（ROM） 随机存储器（RAM）
按制造 工艺分
双极性 MOS型
பைடு நூலகம்
7.2 只读存储器（ROM)
Read Only Memory
优点：电路结构简单，断电后数据不丢失，具
有非易失性。
缺点：只适用于存储固定数据的场合。
第七章
半导体存储器
教学内容
§7.1 概述 §7.2 只读存储器 §7.3 随机存储器 §7.4 存储容量的扩展 §7.5 用存储器实现组合逻辑函数
教学要求
1.了解二极管、晶体管ROM的基本结构 和存储单元结构；会用ROM实现组合逻 辑函数。
2.熟悉RAM的结构和操作过程；了解 RAM的扩展方式。
用PLA实现组合逻辑函数
结合电路图及上表可以看出，接有二极管的交叉点存1， 末接二极管的交叉点存0。存储单元是存1还是存0，完全 取决于只读存储器的存储需要，设计和制造时已完全确定， 不能改变；而且信息存入后，即使断开电源，所存信息也 不会消失。所以，只读存储器又称为固定存储器。
第 9 章
存 储 器 与 可 编 程 逻 辑 器 件
存储单 元地址
读出电路
…
存储容量＝字线数×位线数＝N×M（位）
数据输出
第 9 章
9.1.2 ROM的工作原理
地址译码器 存储矩阵
存 储 器 与 可 编 程 逻 辑 器 件
二极管与门阵列
+U W0 W1 W2 W3 字线 A0 1 A1 地址输入 1 位线 D3 D2 读出电路 D1 D0
数据输出
二极管或门阵列
注 十进制数 0 1 4 9 16 25 36 49 64 81 100 121 144 169 196 225
存 储 器 与 可 编 程 逻 辑 器 件
真 值 表
第 9 章
阵列图
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
地址码输入端d922922ramram容量的扩展容量的扩展片选线对应地并联在一起输入输出io分开使用作为字的各个位线线8线译码器字扩展字扩展输入输出io线并联要增加的地址线a1012与译码器的输入相连译码器的输出分别接至8片ram的片选控制端931pld的基本结构的基本结构或门画法pld的基本结构门电路的简化画法932pld分类分类与阵列或阵列输出电路prom固定可编程固定pla可编程可编程固定pal可编程固定固定gal可编程固定可组态1用prom实现组合逻辑函数933933pldpld应用应用用prom实现下列一组函数abcabbcadacabcab101011111100121101131110141111用pla实现逻辑函数的基本原理是基于函数的最简与或表达式用pla实现下列一组函数2用pla实现组合逻辑函数abcabbcadacabcabadacab1半导体存储器是现代数字系统尤其是计算机中的重要组成部分有只读存储器rom和随机存取存储器ram两大类当前主要是用mos工艺制造的大规模集成电路
半导体存储器
第7章半导体存储器内容提要半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，本章主要介绍了（1）顺序存取存储器（SAM）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）的工作原理。
（2）各种存储器的存储单元。
（3）半导体存储器的主要技术指标和存储容量扩展方法。
（4）半导体存储器芯片的应用。
教学基本要求掌握：（1）SAM、RAM和ROM的功能和使用方法。
（2）存储器的技术指标。
（3）用ROM实现组合逻辑电路。
理解SAM、RAM和ROM的工作原理。
了解：（1）动态CMOS反相器。
（2）动态CMOS移存单元。
（3）MOS静态及动态存储单元。
重点与难点本章重点：（1）SAM、RAM和ROM的功能。
（2）半导体存储器使用方法（存储用量的扩展）。
（3）用ROM 实现组合逻辑电路。
本章难点：动态CMOS 反相器、动态CMOS 移存单元及MOS 静态、动态存储单元的工作原理。
7.1■■■■■■■■■半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，是现代数字系统的 重要组成部分。
半导体存储器分类如下：I 融+n 右西方性翼静态（SRAM ）（六管MO 白静态存储单元） 随机存取存储器〔^^'｛动态侬^1口3网又单管、三管动态则□吕存储单元） 一固定艮cmil 二极管、M 口号管） 可编程RDM （PROM ）［三极管中熠丝上可擦除可编程ROM （EPROM ）［叠层栅管、雪崩j1-电可擦除可编程良口财（EEPROM^【叠层栅管、隧道）按制造工艺分，有双极型和MOS 型两类。
双极型存储器具有工作速度快、功耗大、价格较高的特点。
MOS 型存储器具有集成度高、功耗小、工艺简单、价格低等特点。
按存取方式分，有顺序存取存储器（SAM ）、随机存取存储器（RAM ）和只读存储器（ROM ）三类。
（1）顺序存取存储器（简称SAM ）：对信息的存入（写）或取出（读）是按顺序进行的，即具有“先入先出”或“先入后出”的特点。
（2）随机存取存储器（简称RAM ）：可在任何时刻随机地对任意一个单元直接存取信息。
ROM的组成原理
ROM的组成原理
图1（a）是ROM结构框图。
图中An-1~A0是与阵列的n个输入变量,经不可编程的与阵列产生输入变量的2n个最小项(乘积项)W2n-1~W0。
可编程的或阵列按编程结果产生m个输出函数Fm-1~F0。
图1 ROM的基本结构
图2（a）给出一个4（乘积项数）×3（输出函数）ROM未编程时的阵列图，图（b）是该4×3ROM经编程后的阵列图。
显然
W0=A1 A0 W1=A1 A0 W2=A1 A0 W3=A1 A0
从而该ROM实现了3个2输入变量的逻辑函数：
F0=A1 A0+A1 A0 F1=A1 A0+A1 A0+A1 A0 F2=A1 A0+A1 A0+A1 A0 (a)
(b) (c)
图2 4×3 ROM编程前后阵列图和作为存储器的示意图
图2（b）所示的ROM，把A1A0看成是地址信号，输出F2F1F0看成为某一信息。
显然，当A1A0=00时，输出F2F1F0=010。
从这个意义上讲，ROM是一个存储器。
图2（c）给出了该ROM各信息单元存储的信息的示意图。
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Q3 Q2Q1 Q0 74161 CO D3 D2 D1 D0
W X Y Z
1、74161组成模几计数器。 模16计数器 W 2、写出W,X,Y,Z的函数表达式。 DC A DC BA DCBA 3、在CP作用下，分析WXYZ X DDA CB A DC BA DCBA DC BA Y 端顺序输出8421BCD码的状态， DBA DCA DCB DCBA Z B DC D A DCA 并说明电路的功能。 WXYZ顺序输出3141592653589793的8421BCD码，电路为一 个能产生十六位π的函数发生器。
0 1 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 1
A2 A1 A0 D3 D2D1D0 D/A
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
o0Biblioteka 0 0 1 1 1 0 00 0 1 0 1 0 1 0
0 1 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 1
例6 ROM 在波形发生器中的应用
CP 计数脉冲
计 数 器
3 ROM
4 D/A
o
送示波器
A2 A1 A0
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
D3 D2 D1 D0
0 0 0 1 1 1 0 0
D/A
0 2 4 8 12 9 6 3
0 0 1 0 1 0 1 0
第七章 半导体存储器
本章重点： 1.熟悉种类、特点和用途，有哪些信号线，工 作原理和结构一般了解， 2.性能：容量、速度 3.应用：容量的扩展；设计组合逻辑函数
六、 ROM的简单应用
（1） 用于存储固定的数据、表格
（2） 码制变换
（3） 用户程序的存贮
（4） 构成组合逻辑电路
例 1 用ROM实现十进制译码显示电路。
0 2 4 8 12 9 6 3
0
t
例7用ROM实现字符发生器
例：用7X5点阵说明如何实现显示一个字符R
列真值表：输出为7条字线，每条字线同时输出5五位。
地址码
A2 A 1 A0 D4 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1
D0 A1 A0 A1 A0 A1 A0 D1 A1 A0 D2 A1 A0 D3 A1 A0 A1 A0
例3：用ROM实现一位全加器 全加器真值表： 最小项之和表达式 S =∑m(1、2、4、7） A B C i S CO C0 =∑m(3、5、6、7） 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1
画点阵图：
A A B B Ci Ci
0
0
1
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
0 1 2 3 4 56 7
S CO
A
例5分析图示电 路
1
CTT CTP CR LD
B C D
1 1 1 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
D C B A
A3 A2 A1 A0
CS OE
D1 D2 D3 D4 ROM D5 D6 D7
a b c d e f g e f
a b g c
d
0000 地址单元的内容对应七段数码 0
A B C D
A0 A1 A2 A3
m0 m1 m2
1001 地址单元的 内容对应七段数 码9
ROM
m9
CS OE
1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0
D1
a b c d e f g
D2 D3 D4 D5 D6 D7
…
…
ROM
这些单元不用
例 2 用ROM实现逻辑函数。
A1 A0
2/4 线 译 码 器
m0 m1 m2 m3
D0 D1 D2 D3
输出
D3 D2 D 1 D0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1
写出最小项之和表达式 D4=∑m(1~7） D3=∑m(1、4） D2=∑m(1、4、5）
D1=∑m(1、4、6） D0=∑m(1~4、7） R字符占用存储单元： 7X5=35 如何实现多字符显示？
1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0
1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0