数字系统设计基础 (8)
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优选第十二章数字系统设计基础
T3: R←0 ; 用助记符表示为:CLR R控制命令。
（2）判断框
0
分支
1 条件
0
1
条件
分支
分支
分支
图12.3.8 判断框
判断框表示判断变量对控制器的影响，因此判断 框中的条件通常为处理器的状态信号或外部输入控制 信号。
T1 T1
0×
11
X1 X2
10
0
X1
1
T2
0
X2 1
T2
T3
T4
T3
T4
C
A
X 组合电路
Z C
T
S
控制器
图 11.3.3 系统结构图 图12.3.6 算法流程图
A←0,C ←0
1
0
X<0
A←A-X
A←A+X
1Leabharlann 0X<0A←A-X
A←A+X
1
0
X<0
A←A-X C ←1
A←A+X C ←1
举例：累加器是适合于进行多次运算的电路，其结构图
如下图所示。若图中的组合电路由加法器构成，则该累加 器用来实现多个数的相加求和。
图 12.3.13 等效 状态转移图
状态转移图只能表述控制器状态转移情况，但无法表示处理器 完成何种操作以及输出变量为何值。
例1：一个数字系统的数据处理器有2个触发器E和F及
1个二进制计数器A，计数器的各个位分别用A4、A3、 A2、A1标记，A4为最高位，A1为最低位。启动信号S使 计数器A和触发器F清“0”，从下一个时钟脉冲开始， 计数器增1，一直到系统停止工作为止。
第三种方法:系统中只有一个 寄存器A存放计算结果,算法 变的更复杂,其系统结构图和 流程图如图12.3.3和图 12.3.4所示:
（2）判断框
0
分支
1 条件
0
1
条件
分支
分支
分支
图12.3.8 判断框
判断框表示判断变量对控制器的影响，因此判断 框中的条件通常为处理器的状态信号或外部输入控制 信号。
T1 T1
0×
11
X1 X2
10
0
X1
1
T2
0
X2 1
T2
T3
T4
T3
T4
C
A
X 组合电路
Z C
T
S
控制器
图 11.3.3 系统结构图 图12.3.6 算法流程图
A←0,C ←0
1
0
X<0
A←A-X
A←A+X
1Leabharlann 0X<0A←A-X
A←A+X
1
0
X<0
A←A-X C ←1
A←A+X C ←1
举例：累加器是适合于进行多次运算的电路，其结构图
如下图所示。若图中的组合电路由加法器构成，则该累加 器用来实现多个数的相加求和。
图 12.3.13 等效 状态转移图
状态转移图只能表述控制器状态转移情况，但无法表示处理器 完成何种操作以及输出变量为何值。
例1：一个数字系统的数据处理器有2个触发器E和F及
1个二进制计数器A，计数器的各个位分别用A4、A3、 A2、A1标记，A4为最高位，A1为最低位。启动信号S使 计数器A和触发器F清“0”，从下一个时钟脉冲开始， 计数器增1，一直到系统停止工作为止。
第三种方法:系统中只有一个 寄存器A存放计算结果,算法 变的更复杂,其系统结构图和 流程图如图12.3.3和图 12.3.4所示:
数字系统基础
1.3 二进制数
一个二进制位只允许我们描述两种可能的值,所以单个二进制变量本 身的应用是很有限的。但是，我们可以用一组二进制位来描述较为 复杂的情形。设有四个独立的二进制位( b i t )，这四位数分别标识
为a3，a2，a1，a0。每个数据位ai有两个可能的值，0和1，其 中i= 0 , 1 , 2 , 3。这样我们就可以构造出一段4 b i t的数据d a t
用单元作为构造模块的概念称为层次设计。
数字网络的设计有两个不同的方法：
• 自顶向下设计。此方法首先确定大规模系统的技术要求，然 后选择构造系统所需的单元。这些单元可能很复杂，并且通常 由较小的、更基本的单元组成。 • 自底向上设计。正好与自顶向下设计相反。此方法用基本的单元
构成比较复杂的单元，较复杂的单元又为更为复杂的功能的实现提 供基础。
第8页，本讲稿共28页
电子电路
硬件这一术语表示的是数字系统的物理构成。数字系统的物理实 现是用电子器件来完成的。而电子器件用实现逻辑运算的方式控 制着电路中电流的流向。这是数字网络在日常生活中人们最熟悉 的形式。比如，当提及计算机系统时，我们通常想象到的是一块 电子器件。 实际的数字系统是用数字逻辑设计的，其硬件是用电子器件来实现 的。这些概念的融合起来加以理解是很重要的，因为它表明了理论 如何用于构造实际的系统。
第7页，本讲稿共28页
数字系统可以用十分明确定义的层次级别的集合来描述
逻辑网络
数字逻辑网络是以二进制数制的行为为基础的。由于二进 制变量实际上可以用来表示任何数据集，因此用二进制来 描述任何数字网络是可能的。例如，可以用二进制数来表 示音频的音迹(比如在C D中)、物理计算中的科学数字、 基因代码、星系信息或用于古埃及废墟中考古发掘发现的 分类，等等。可以用二进制来描述的场合是无穷无尽的。 虽然这在开始时听起来有一点抽象，但我们将很快学会如 何用二进制数来描述逻辑网络，以代替用代数类型描述的 方法。
数字系统设计基本方法(上课用)
符号为菱形，块内 给出判别变量和判别条 件。判别条件满足与否， 决定系统下一步将进行 不同的后续操作。
00
F D0
.A1 A0 10
01
F D1 F D2
Cp
CNT
M=3
D0
D1 D2
MUX
F
D3
条件块：
条件块为一带横杠的矩 形块。条件块总是源于判别 块的一个分支，仅当该分支 条件满足时，条件块中标明 的操作才被执行，而且是立 即被执行。
数字系统设计基本方法
简介：
传统数字电路设计方法不适合设计大规模
的电子系统。
新器件的发展使现代电子系统的设计思想
发生了深刻的变化，即从功能电路设计转向系
统设计；从传统的通用集成电路的应用转向可
编程逻辑器件的应用；从硬件设计转向硬件、
软件高度渗透的设计，大大拓宽了数字技术的
知识面和数字系统的设计能力。
提高设计生产的效率： 自顶向下的设计方法允许设计者从一个高
抽象层次上对系统的功能进行定制，而不需要 考虑门级的具体实现方法，这充分体现了工艺 无关性的基本设计思想。设计者只需要写出设 计中所需部件的硬件描述语言代码或者是其它 类型的模型，设计工具就会根据编写的高层描 述生成门级的实现，这就大大减少了设计者以 往必须花费在设计细节上的时间。
专用集成电路（ASIC－Application Specific Integrated Circuits）开发周期长，投入大，风险大
可编程器件PLD：开发周期短，投入小，风险小
PLD器件的优点
集成度高，可以替代多至几千块通用IC芯片
极大减小电路的面积，降低功耗，提高可靠性
具有完善先进的开发工具
00
F D0
.A1 A0 10
01
F D1 F D2
Cp
CNT
M=3
D0
D1 D2
MUX
F
D3
条件块：
条件块为一带横杠的矩 形块。条件块总是源于判别 块的一个分支，仅当该分支 条件满足时，条件块中标明 的操作才被执行，而且是立 即被执行。
数字系统设计基本方法
简介：
传统数字电路设计方法不适合设计大规模
的电子系统。
新器件的发展使现代电子系统的设计思想
发生了深刻的变化，即从功能电路设计转向系
统设计；从传统的通用集成电路的应用转向可
编程逻辑器件的应用；从硬件设计转向硬件、
软件高度渗透的设计，大大拓宽了数字技术的
知识面和数字系统的设计能力。
提高设计生产的效率： 自顶向下的设计方法允许设计者从一个高
抽象层次上对系统的功能进行定制，而不需要 考虑门级的具体实现方法，这充分体现了工艺 无关性的基本设计思想。设计者只需要写出设 计中所需部件的硬件描述语言代码或者是其它 类型的模型，设计工具就会根据编写的高层描 述生成门级的实现，这就大大减少了设计者以 往必须花费在设计细节上的时间。
专用集成电路（ASIC－Application Specific Integrated Circuits）开发周期长，投入大，风险大
可编程器件PLD：开发周期短，投入小，风险小
PLD器件的优点
集成度高，可以替代多至几千块通用IC芯片
极大减小电路的面积，降低功耗，提高可靠性
具有完善先进的开发工具
第8章数字系统设计基础PPT课件
1. 加法器：74283
2. M，Q，A：寄存器 型号 74194 位数：4
3. C：D 触发器
4. CNT：计数器 型号 74163 功能：清0，计数
功能：
3.ASM 图 控制信号 S1：启动信号 S2：寄存器 Q 的 Q0 位 S3：计数器的溢出信号
4. 控制器
CLR、ADD 和 SHIFT 作 为对处理器发出的命令
当乘数的第 i 位为 0 时，第 i 位的部分积为被乘数左移 i–1 位。
【例1】
【例 1】 的M：被乘数寄存器 Q：乘数寄存器 A：累加器 C：进位寄存器 CNT：计数器
CAQ串联得到 2 r +1位的右移 位寄存器
算法：被乘数不动，部 分积之和向右移动。
5. 处理器的实现的实现（以4×4为例） 操作表
寄存器 M 控制用手动开关，寄存器 Q 的 M1 控制用手动开关
操作函数 从处理器操作表得： 寄存器A：M1=ADD + CLR；M0=ADD + CLR + SHIFT
与门G2：B1= CLR 与门G1：B0 = ADD 寄存器Q：M0 = SHIFT 计数器 CNT：CR = CLR；SH = SHIFT
8.4.1 简单计算机构成 1. 功能：(1)加法运算，(2)数据存取，(3)手动输入程序 2. 存储器：存储容量 268RAM；地址 6位；数据线 8位 3. CPU：4条指令：存数、加法、取数、条件转移。
4、计算机逻辑图
说明：(1)当k=1时，运行程序； (2)当k=0时，手动输入程序和数据到RAM中。 (3)当reset 端输入一个负脉冲时，程序开始运行。
8.4.2 CPU设计
1、基本设想： (1).IR为指令寄存器
ch81数字系统设计PPT课件
3，8 COM
（b）
12
数字系统设计
16 15 14 13 12 11 10 9 VDD f g a b c d e
CD4511 B C LT BI LE D A VSS 12 3 4 5 6 7 8
（a）
输入
显示
LE BI LT D C B A
L H H LLLL
0
L H H L L LH
1
L H H L LHL
输出低电平电流
VIH(min) VIL(max) VOH(min) VOL(max) IIH(max) IIL(max) IOH(max)
IOL(max)
传输延迟时间
tpd
2V 0.8V 2.7V 0.5V 20μA －0.4mA 0.4mA －8mA
15nS
3.5V 1.5V 4.6V 0.05V 0.1μA －0.1μA 0.51 mA
T
1 0 1－ 03
R 12R 2C 1ln 20. 3 1－ 3 0 6 0 .74k Ω 3
取R2=15kΩ，则R1=13kΩ，由9.1kΩ 固定电阻和10kΩ可变电阻组成。
7
数字系统设计
分频电路
16 15 14 13 12 11 10 9 VDD CR CP1NH CO Q9 Q4 Q8
CD4017 Q5 Q1 Q0 Q2 Q6 Q7 Q3 VSS 12 3 4 56 7 8
CD4518 1CP 1EN 1Q0 1Q1 1Q2 1Q3 1CR VSS 12 3 45 6 7 8
个位计数器输出
10Hz信号输入
清零信号输入
11
数字系统设计
g f COM a b 10 9 8 7 6
a
（b）
12
数字系统设计
16 15 14 13 12 11 10 9 VDD f g a b c d e
CD4511 B C LT BI LE D A VSS 12 3 4 5 6 7 8
（a）
输入
显示
LE BI LT D C B A
L H H LLLL
0
L H H L L LH
1
L H H L LHL
输出低电平电流
VIH(min) VIL(max) VOH(min) VOL(max) IIH(max) IIL(max) IOH(max)
IOL(max)
传输延迟时间
tpd
2V 0.8V 2.7V 0.5V 20μA －0.4mA 0.4mA －8mA
15nS
3.5V 1.5V 4.6V 0.05V 0.1μA －0.1μA 0.51 mA
T
1 0 1－ 03
R 12R 2C 1ln 20. 3 1－ 3 0 6 0 .74k Ω 3
取R2=15kΩ，则R1=13kΩ，由9.1kΩ 固定电阻和10kΩ可变电阻组成。
7
数字系统设计
分频电路
16 15 14 13 12 11 10 9 VDD CR CP1NH CO Q9 Q4 Q8
CD4017 Q5 Q1 Q0 Q2 Q6 Q7 Q3 VSS 12 3 4 56 7 8
CD4518 1CP 1EN 1Q0 1Q1 1Q2 1Q3 1CR VSS 12 3 45 6 7 8
个位计数器输出
10Hz信号输入
清零信号输入
11
数字系统设计
g f COM a b 10 9 8 7 6
a
数字系统设计的基础知识
统。
05
数字系统的测试与验证
测试策略与技术
单元测试
对数字系统的各个模块进行独立测试，确保 每个模块的功能正常。
系统测试
对整个数字系统进行测试，确保系统满足设 计要求和功能需求。
集成测试
将各个模块组合在一起进行测试，确保模块 之间的接口正常工作。
验收测试
在数字系统交付之前，对系统进行全面测试， 确保系统能够满足用户需求。
案例分析：数字钟的设计需要高精度的计时和稳定的时钟源。石英晶体振荡器的选择对数字钟的准确性 和稳定性至关重要。此外，数字钟还需要考虑功耗和尺寸，以便于在各种应用场景中实现。
案例三：数字信号处理系统的设计
01
总结词：高效灵活
02
详细描述：数字信号处理系统是一种用于处理和分析信号 的数字系统。它通常由输入预处理电路、数字信号处理器 和输出后处理电路组成。数字信号处理器执行信号的滤波 、频谱分析、去噪等处理操作。
数字系统的发展历程
电子管时代
20世纪初，电子管作为数字系统的基 本元件，实现了计算机的初步发展。
02
晶体管时代
20世纪50年代，晶体管取代电子管成 为数字系统的基本元件，推动了计算 机小型化、便携化的发展。
01
互联网时代
21世纪初，互联网技术的普及和发展， 使得数字系统在信息传输和处理方面 发挥着越来越重要的作用。
03
的计数器用于控制指令的执行顺序。
存储器
存储器是数字系统中用于存储大量二进制数据的元件。
存储器由多个存储单元组成，每个存储单元可以存储一个二进制位。
存储器可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等类型，在计算 机和其他数字系统中有着广泛的应用，如计算机的内存和硬盘等。
05
数字系统的测试与验证
测试策略与技术
单元测试
对数字系统的各个模块进行独立测试，确保 每个模块的功能正常。
系统测试
对整个数字系统进行测试，确保系统满足设 计要求和功能需求。
集成测试
将各个模块组合在一起进行测试，确保模块 之间的接口正常工作。
验收测试
在数字系统交付之前，对系统进行全面测试， 确保系统能够满足用户需求。
案例分析：数字钟的设计需要高精度的计时和稳定的时钟源。石英晶体振荡器的选择对数字钟的准确性 和稳定性至关重要。此外，数字钟还需要考虑功耗和尺寸，以便于在各种应用场景中实现。
案例三：数字信号处理系统的设计
01
总结词：高效灵活
02
详细描述：数字信号处理系统是一种用于处理和分析信号 的数字系统。它通常由输入预处理电路、数字信号处理器 和输出后处理电路组成。数字信号处理器执行信号的滤波 、频谱分析、去噪等处理操作。
数字系统的发展历程
电子管时代
20世纪初，电子管作为数字系统的基 本元件，实现了计算机的初步发展。
02
晶体管时代
20世纪50年代，晶体管取代电子管成 为数字系统的基本元件，推动了计算 机小型化、便携化的发展。
01
互联网时代
21世纪初，互联网技术的普及和发展， 使得数字系统在信息传输和处理方面 发挥着越来越重要的作用。
03
的计数器用于控制指令的执行顺序。
存储器
存储器是数字系统中用于存储大量二进制数据的元件。
存储器由多个存储单元组成，每个存储单元可以存储一个二进制位。
存储器可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等类型，在计算 机和其他数字系统中有着广泛的应用，如计算机的内存和硬盘等。
数字系统设计基本方法
数字系统设计方法
数字系统设计基础
…… ENTITY module B IS ……. END module B； ARCHITECTURE rtl OF module B IS COMPONENT module A PORT( datain: IN STD_LOGIC； dataout: OUT STD_LOGIC)； END COMPONENT； SIGNAL sig A: STD_LOGIC； SIGNAL sig B: STD_LOGIC； BEGIN U2: module A PORT MAP (sig A,sig B)； END rtl ；
数字系统设计方法
数字系统设计基础
1.3
系统结构选择
系统结构选择与算法设计有很大关系，不同的算法可以实
现同一个系统的功能。当然，同一个算法也可以用不同的系统
结构来实现。
FSM1 FSM3 数据寄存器 状态寄存器 数据寄存器 状态寄存器 数据寄存器 状态寄存器 FSM4 clk 系统时钟 FSM2
数据寄存器 状态寄存器
数字系统设计方法
数字系统设计基础
3 系统结构的选择和设计
模块 整体处理 状态机 部分处理 部分处理 … 子块1 子块3
更细的部 分处理
更细的部 分处理
更细的部 分处理
运 算 电 路
…
子块2
子块4
(a)
…
(b)
模块的水平结构和垂直结构 (a) 垂直结构；(b) 水平结构
数字系统设计方法
数字系统设计基础
时钟 状态 S3 100 20 S4 21 100
(A) (B)
并发处理实例
数字系统设计方法
数字系统设计基础
1．简单的前后合并处理 在前后两个状态中，如果处理是相对独立的，前面的操作
第7章数字系统设计基础(A改)资料
2018年10月25日7时47分 第 4页
第7章 数字系统设计基础
7.3 控制器的设计
控制器是时序逻辑网络，其设计依据是ASM图或状 态转移图。控制器设计有图形方式和文本方式两种。 1.以图形方式设计控制器 采用SSI电路法、MSI电路法、每态一个触发器法 —— 注意：应先得到控制器的时序逻辑表达式！ 2.以文本方式设计控制器 获ASM图后，可直接采用VHDL语言描述控制器。
第7章 数字系统设计基础
7.1 数字系统概述
7.2 数字系统设计的描述工具(4种)
7.3 控制器的设计 7.4 数字系统设计举例
采用超链接播放
第7章 数字系统设计基础
本章知识点及要求（8学时）
知识点一：数字系统概述 知识点二：寄存器传输语言 知识点三：ASM图 知识点四：数字系统设计举例 教学基本要求：
1.同步数字系统 (1)控制器和处理器同时由一个系统时钟控制； (2)输入信号都与系统时钟同步； (3)系统时钟同时到达所有存储元件的时钟脉冲 的输入端。
CP
现态 次态
有效边沿
图7.1.4 系统时钟脉冲波形
第15页
2018年10月25日7时47分
第7章 数字系统设计基础 ——7.1 概述 2.最小时钟周期 受系统响应时间的限制，存在TCP(min)。 3.异步输入信号转换成同步输入信号 (1)异步输入信号 早于或晚于当前系统时钟有效沿出现的输入信号。 (2)同步化处理的思路 ①将异步输入信号寄存； ②让同步化后的输入与当前系统时钟的有效时刻 同时出现，并保持一个时钟周期。 (3)同步化电路（以单脉冲电路为例）
优点： 可以继承使用经过验证的、成熟的部件与子系统， 利用真值表、卡诺图、逻辑方程、状态图和状态表等 从而可以设计重用，提高设计生产率。 工具进行分析和设计。 缺点：设计思想受控于现成可用的元件，不容易实现系统 化的、清晰易懂的以及可靠性高、可维护性好的设计。
第7章 数字系统设计基础
7.3 控制器的设计
控制器是时序逻辑网络，其设计依据是ASM图或状 态转移图。控制器设计有图形方式和文本方式两种。 1.以图形方式设计控制器 采用SSI电路法、MSI电路法、每态一个触发器法 —— 注意：应先得到控制器的时序逻辑表达式！ 2.以文本方式设计控制器 获ASM图后，可直接采用VHDL语言描述控制器。
第7章 数字系统设计基础
7.1 数字系统概述
7.2 数字系统设计的描述工具(4种)
7.3 控制器的设计 7.4 数字系统设计举例
采用超链接播放
第7章 数字系统设计基础
本章知识点及要求（8学时）
知识点一：数字系统概述 知识点二：寄存器传输语言 知识点三：ASM图 知识点四：数字系统设计举例 教学基本要求：
1.同步数字系统 (1)控制器和处理器同时由一个系统时钟控制； (2)输入信号都与系统时钟同步； (3)系统时钟同时到达所有存储元件的时钟脉冲 的输入端。
CP
现态 次态
有效边沿
图7.1.4 系统时钟脉冲波形
第15页
2018年10月25日7时47分
第7章 数字系统设计基础 ——7.1 概述 2.最小时钟周期 受系统响应时间的限制，存在TCP(min)。 3.异步输入信号转换成同步输入信号 (1)异步输入信号 早于或晚于当前系统时钟有效沿出现的输入信号。 (2)同步化处理的思路 ①将异步输入信号寄存； ②让同步化后的输入与当前系统时钟的有效时刻 同时出现，并保持一个时钟周期。 (3)同步化电路（以单脉冲电路为例）
优点： 可以继承使用经过验证的、成熟的部件与子系统， 利用真值表、卡诺图、逻辑方程、状态图和状态表等 从而可以设计重用，提高设计生产率。 工具进行分析和设计。 缺点：设计思想受控于现成可用的元件，不容易实现系统 化的、清晰易懂的以及可靠性高、可维护性好的设计。
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第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件 图8－1 存储器分类
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
RAM是易失性存储器(Volatile Memory)。易失性存储器在 掉电后，存储在其中的信息会很快消失。根据存储数据的原理 不同，RAM又分为静态随机存取存储器 SRAM (Static RAM)和动 态随机存取存储器DRAM (Dynamic RAM)。SRAM利用双稳态存储 数据，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据，其具有较 高的性能，但它的集成度较低。而DRAM利用电荷存储数据，每 隔一段时间就要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，其
图8－2给出了存储器读/写时序的示意图。
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件 图8－2 存储器读/写时序示意图
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
3) 要实现一个N×M的存储器，最简单的方法是把它们存入到 连续的单元中，如图8－3
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件 图8－3 存储器的基本结构
N=2K根选择线，任 何时候，只有一根选择线有效。这样，从存储器芯片的管脚来 看，100万(220) 根选择线需要20根地址线，从而解决了存储
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
通常情况下，存储器中的字数远远多于每个字存储的位数。 按照上述方式组织存储单元将使存储器变得长而窄，导致存储 器芯片设计变得比较困难。因此，在存储器的芯片结构中通常 是将多个字放在一个行中，这样，一根选择线就同时选中多个 字。为了从这多个字中再选择出所需要的字，则再加上一个称 为列译码的额外电路，地址则被划分成列(A0~AK-1)地址、行地 址(AK~AL-1)，使得行地址可读写一行的存储单元，而列地址则 从所选择的行存储单元中找出一个所需要的字， 如图8－4所示。
半导体存储技术是PLD编程技术的基础，本章将介绍半导体
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
8.1
1. 目前所使用的各种半导体存储器，从存取功能上可以分为 只读存储器ROM(Read Only Memory)和读写存储器RWM(Read Write Memory)，由于历史的原因，随机存取的RWM也称为随 机存取存储器RAM(Random Access Memory)。注意，大多数的 ROM也是随机存取的。 按照存储功能划分的存储器的分类如图8－1
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
SRAM用途非常广泛，可用于个人计算机、工作站和路由器； 可用于各类嵌入式系统中，如玩具、数码相机和手提电话等消 费类电子以及汽车电子中；还可以用于LCD显示屏以及打印机等 其它众多类型的电子产品中。DRAM
ROM是非易失性存储器(Nonvolatile Memory)，存储在其中 的信息在掉电后仍然存在，主要用于计算机、航空、远程通信 和消费类电子产品中，来存储程序和微代码。非易失性存储 器中所存储的数据信息理论上可以是永久不变的。
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
对这些单元的访问，可以通过一个选择线S0~Sn-1实现每次 访问一个单元。这种方法虽然简单，但是当存储器比较大，例 如实现一个1 M×8存储器时，则需要100万个选择信号，这么多 的信号不利于芯片的管脚封装。为了减少这些选择信号，可以 通过一个译码器来实现。当通过一个二进制的地址(A0~AK-1)访
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
8.1 半导体存储器综述 8.2 易失性存储器 8.3 非易失存储器 8.4 存储器的扩展 8.5 可编程逻辑器件简介 习题
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
半导体存储器(Semiconductor Memory)是一种能存储大量 二值信息(或称为二值数据)的电子数据存储元件，是用半导体 集成电路实现的。随着半导体技术发展，很多集成电路产品中 已经集成了半导体存储器。各种各样的半导体存储器集成电路 IC(Integrated Circuit)是计算机中必不可少的组成部分， 是集成电路最主要的产品之一，广泛地应用于各种电子产品中。
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
2. 1) 容量 在不同的抽象层次上可以用不同的方式表示一个存储单元 的容量，电路设计者用位(bit)表示存储器容量，位数即存储器 所需要的单元数。芯片设计者用字节(byte)或者字节的 倍数，即千字节(Kbyte)、兆字节(Mbyte)和吉字节(Gbyte)以及 太字节(Tbyte)表示存储量， 1 Tbyte=103 Gbyte=106 Mbyte=109 Kbyte。而在系统层，则可以用“字数×字宽”表示， 字代表基本的运算单位，例如256×16表示有256个单元，每个 单元是16
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
ROM又分为掩膜ROM、可编程PROM(Programmable ROM)、可 擦除可编程EPROM(Erasable PROM)和电可擦除可编程 EEPROM(Electronic EPROM)。EPROM的擦除是用紫外光完成的。 FLASH(快闪存储器)的全称是FLASH EEPROM，它也属于电可擦除 可编程ROM的一类，因此我们也将其归为 ROM
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
也可以对存储器按照存储方式进行分类，大部分是可以随 机访问的，而有些存储器则是按照顺序访问的，例如先进先出 的FIFO，先进后出的FILO等等。从制造工艺上又可以把存储器 分为双极型和MOS型。MOS工艺电路，尤其是CMOS工艺电路具有 功耗低、集成度高的优点，所以目前大容量的存储器都是采用 MOS
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件
可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)是数字 集成电路家族中的一类特殊成员，其特性是可以根据设计要求， 通过特殊的硬件编程语言，对器件进行编程，并通过特定的装 置，将编程信息写入到器件，实现设计要求。很多可编程器件 可以反复编程，从而实现电路可重构(Reconfigurable)
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件 2) 读/写参数 存储器的读/写参数是存储器最重要的参数之一，只有按照 严格的时序对存储器进行读/写，才能保证存储器的工作正确。
写入时间：从提出写请求到最终把数据写入到存储器之间
读出时间：从提出读请求到数据在输出端上有效之间的时
读/写周期：前后两次读或两次写之间所要求的最小时间间