寄存器与存储器课件.ppt

1、项目八项目八 寄存器与寄存器与 存储器及应用存储器及应用 8.1 寄存器寄存器 8.2 存储器存储器 8.3 寄存器与存储器例表寄存器与存储器例表 本章小结本章小结主要内容主要内容寄存器的功能、分类、结构、工作原理；寄存器的功能、分类、结构、工作原理；存储器的功能、分类、结构、工作原理；存储器的功能、分类、结构、工作原理；寄存器、存储器的应用。寄存器、存储器的应用。主要主要技能技能 寄存器与存储器的正确使用技能和功能测试技能；寄存器与存储器的正确使用技能和功能测试技能；熟练应用寄存器和存储器构成具特定功能的逻辑电路；熟练应用寄存器和存储器构成具特定功能的逻辑电路；能完成电路的安装与功能调试。能

2、完成电路的安装与功能调试。基本概念基本概念 寄存器；寄存器；移位寄存器；移位寄存器；序列信号序列信号；随机存取存储器；随机存取存储器；只读存储器。只读存储器。-000000-0001-000100-0010-00000-0100-001100-1000-0100-0101-10-0001-01-0010111-111-10-0101存储器存储器存储预置数存储预置数0101010101010101译位寄存器译位寄存器设计项目设计项目广告灯控制电路广告灯控制电路寄存器：用于暂时存储二进制数据或代码的电路。寄存器：用于暂时存储二进制数据或代码的电路。存储器：用于长期存储大量二进数据或代码的电路。集成

3、很存储器：用于长期存储大量二进数据或代码的电路。集成很高。高。寄存器与存储器的区别：寄存器与存储器的区别：8.1.1 寄存器的结构、原理寄存器的结构、原理一、基本寄存器一、基本寄存器 仅有并入、并出存取数据功能的寄存器。仅有并入、并出存取数据功能的寄存器。1.组成：组成：N N个个D D触发器触发器构成。构成。寄存器：寄存器：用于暂时存储二进制数据与代码的电路。用于暂时存储二进制数据与代码的电路。分分 类：类：基本寄存器、移位寄存器。基本寄存器、移位寄存器。组组 成：成：触发器和门电路。一个触发器能存放一位二触发器和门电路。一个触发器能存放一位二 进制数码；进制数码；N N个触发器可以存放个触

4、发器可以存放N N 位二进制数码。位二进制数码。8.1 寄存器及应用寄存器及应用控制时钟控制时钟脉冲端输入脉冲端输入输出端输出端数码输入端数码输入端010101012 2.工作原理工作原理 =0,=0,异步清零异步清零。DR CP不为上升沿时不为上升沿时 ，=1,寄存器输出保持不变寄存器输出保持不变DRDR CP 上升沿时，且上升沿时，且 =1,输入端输入端D0-D3送寄存器。送寄存器。二、具有锁存功能的寄存器二、具有锁存功能的寄存器1 1.锁存器的结构及工作原理锁存器的结构及工作原理 CP-CP-即为送数脉冲输入端，又为即为送数脉冲输入端，又为锁存控制信号输入端，即使能信号，锁存控制信号输入

5、端，即使能信号，低电平有效。低电平有效。当当CP=1CP=1时，时，D D数据输入不影响电路的状态，电路锁定原数据。数据输入不影响电路的状态，电路锁定原数据。即当使能信号结束后（锁存），数据被锁住，输出状态保持不即当使能信号结束后（锁存），数据被锁住，输出状态保持不变。变。当当CP=0时，时，Q=D，电路接收输入数据；即当使能信号到来电路接收输入数据；即当使能信号到来（不锁存数据）时，输出端的信号随输入信号变化；（不锁存数据）时，输出端的信号随输入信号变化；由由D锁存器组成。锁存器组成。锁存器器具有接收、存放、输出和清除数码的功能，在接收具有接收、存放、输出和清除数码的功能，在接收指令（在计算

6、机中称为写指令）控制下，将数据送入寄存器存指令（在计算机中称为写指令）控制下，将数据送入寄存器存放；需要时可在输出指令（读出指令）控制下，将数据由寄存放；需要时可在输出指令（读出指令）控制下，将数据由寄存器输出。器输出。2 2.集成数码锁存器集成数码锁存器7474LS373LS37374LS373是是 8位数据锁存器。位数据锁存器。7474LS373LS373功能表功能表输输 入入输输 出出CDQ0111010000XQ0（被锁存状态）被锁存状态）1XXZ（高阻态）高阻态）OC 0C为三态控制端（低电平有效）：为三态控制端（低电平有效）：当当 0C=1时，输出为高时，输出为高阻态；当阻态；当0

7、C=0时，时，8个数据传送到输出端个数据传送到输出端C为锁存控制输入端（高电平有效）：当为锁存控制输入端（高电平有效）：当C=0时，保持输入端时，保持输入端数据不变，当数据不变，当C=1时，接收输入端数据。时，接收输入端数据。三、移位寄存器三、移位寄存器 移位寄存器：移位寄存器：存储数据，所存数据可在移位脉冲作用下存储数据，所存数据可在移位脉冲作用下逐位左移或右移。即实现串入串出。逐位左移或右移。即实现串入串出。在数字电路系统中，由于运算（如在数字电路系统中，由于运算（如:二进制的乘除法）的二进制的乘除法）的需要，常常要求实现移位功能。需要，常常要求实现移位功能。分类：分类：单向移位、双向移位

8、。单向移位、双向移位。1 1单向移位寄存器单向移位寄存器 （1 1）右移位寄存器）右移位寄存器 串行串行数据数据输入输入同步移位时同步移位时钟输入端钟输入端 清零端清零端 1000工作过程：工作过程：11001234假设要传送数据假设要传送数据10111011。1 1 0 101011101 串入串出：前触发器输出端串入串出：前触发器输出端Q Q与后数据输入端与后数据输入端D D相连接。当时相连接。当时钟到时，加至串行输入端钟到时，加至串行输入端D DSRSR的数据送的数据送Q0Q0，同时同时Q0Q0的数据右移的数据右移至至Q1Q1，Q1Q1的数据右移至的数据右移至Q2Q2，以此类推。将数码以

9、此类推。将数码11011101右移串行输右移串行输入给寄存器共需要入给寄存器共需要4 4个移位脉冲个移位脉冲 Q3可串行输出从输入端可串行输出从输入端D DSRSR存入的数据，存入的数据，4个移位脉冲后收个移位脉冲后收 到第一个数据，要全部输出共需到第一个数据，要全部输出共需8个移位脉冲。个移位脉冲。时序图：时序图：并行输出并行输出串行输出串行输出2.具有并入并出、串入串出功能的移位寄存器：具有并入并出、串入串出功能的移位寄存器：1101111011并入并出：并入并出：当当IE=1IE=1时，在时钟脉冲时，在时钟脉冲CPCP的作用下并行数据输入端的作用下并行数据输入端D0D3D0D3的数会存入

10、寄存器的数会存入寄存器Q0Q3Q0Q3。串入串出：串入串出：原理与前述相同，略。原理与前述相同，略。3 3.集成双向移位寄存器集成双向移位寄存器74LS1947474LS194LS194是四位双向移位寄存器是四位双向移位寄存器。D DSRSR:右移串行数据输入端右移串行数据输入端D DSLSL:左移串行数据输入端左移串行数据输入端D D0 0 D D3 3:并行数据输入端并行数据输入端Q Q0 0 Q Q3 3:数据输出端数据输出端CP CP:时钟输入端（上升沿有效）时钟输入端（上升沿有效）S S0 0、S S1:1:工作方式控制端工作方式控制端 :数据清数据清0 0输入端（低电平清输入端（低

11、电平清0 0）R RD D引脚及功能简介：引脚及功能简介：74LS194功能表功能表输输 入入输输 出出CRS1S0CPDSLDSRD0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3功功 能能0XXXXXX X X X 0 0 0 0异步清零异步清零1XX0XXX X X X保保 持持保保 持持100XXXX X X X保保 持持保保 持持101X1X X X X1 Q0 Q1 Q2 右移输入右移输入1101X0X X X X0 Q0 Q1 Q2 右移输入右移输入01101XX X X XQ1 Q2 Q3 1左移输入左移输入11100XX X X XQ1 Q2 Q3 0左移输入左移输入0111XX

12、D0 D1 D2 D3D0 D1 D2 D3并入并出并入并出工作方式控制端工作方式控制端S S1 1S S0 0区分四种功能：区分四种功能：S1S0=00S1S0=00、保持；保持；S1S0=10S1S0=10、左移存储；左移存储；S1S0=01S1S0=01、右移存储；右移存储；S1S0=11S1S0=11并入并出并入并出8.1.2 移位寄存器的应用移位寄存器的应用一、移位寄存器构成序列脉冲发生器一、移位寄存器构成序列脉冲发生器序列信号：序列信号：是在同步脉冲的作用下是在同步脉冲的作用下按一定周期循环产生的一串二进制信按一定周期循环产生的一串二进制信号。如：号。如：0111-0111，每，每

13、4位重复一位重复一次，称为次，称为4位序列信号。位序列信号。序列脉冲信号广泛用于数字设备序列脉冲信号广泛用于数字设备测试、通信和遥控中的识别信号或测试、通信和遥控中的识别信号或基准信号等。基准信号等。移位寄存器组成的移位寄存器组成的8位序列信号发生器，序列信号为：位序列信号发生器，序列信号为：00001111电路产生的序列信号为：电路产生的序列信号为：0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1工作原理分析：工作原理分析：S S1 1S S0 0=01=01，为右移方式，为右移方式，Q Q3 3作为输出端作为输出端。首先令首先令CRCR0 0，输出端全为零，输出端全为零，Q3

14、Q3非后非后送送D DSRSR，则则D DSRSR为为1 1；然后；连续送入移位脉冲，各输出状然后；连续送入移位脉冲，各输出状态的如表所示规模变化。态的如表所示规模变化。CPDSRQ0 Q1 Q2 Q3 1 0 0 0 011 1 0 0 021 1 1 0 031 1 1 1 040 1 1 1 150 0 1 1 160 0 0 1 1 70 0 0 0 181 0 0 0 0状态表状态表 产生序列信号的关键：是产生序列信号的关键：是从移位寄存器的输出端引出一从移位寄存器的输出端引出一个反馈信号送至串行输入端，个反馈信号送至串行输入端，反馈电路由组合逻辑门电路构反馈电路由组合逻辑门电路构成

15、。成。n n 位移位寄存器构成的序位移位寄存器构成的序列信号发生器产生的序列信号列信号发生器产生的序列信号的最大长度的最大长度P P=2=2n n。思考思考:下列两个序列信号的形式下列两个序列信号的形式.(1)(2)0000000100110111 1000110011101111电路清零以后，在连续脉冲的电路清零以后，在连续脉冲的作用下，数据右移，作用下，数据右移，Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0的的数据依次为：数据依次为：有有8 8种不同的状态输出。如果译码器将这种不同的状态输出。如果译码器将这8 8种状态译成种状态译成0 07 7共共8 8个数字，则，上述电路就构成个数字

16、，则，上述电路就构成8 8进制计数器。注：此处译码器进制计数器。注：此处译码器不是不是LEDLED管显示译码器。管显示译码器。计数前，如果不清零，由于随机性，随着计数脉冲的到来，计数前，如果不清零，由于随机性，随着计数脉冲的到来，Q3Q2Q1Q0 的状态可能进入如下的无效循环：的状态可能进入如下的无效循环：0100100100100101 1011011011011010二、移位二、移位寄存构成计数器寄存构成计数器工作原理分析：工作原理分析：无效循环：无效循环：译码器无法对八种状态译码，我们把这种循环称为译码器无法对八种状态译码，我们把这种循环称为无效循环。因此，不允许寄存器工作在这种循环状态

17、。无效循环。因此，不允许寄存器工作在这种循环状态。改进电路：改进电路：0313SR,QQQQD12373457SR,QQQQQQQQD当当n=4时，反馈逻辑表达式为。时，反馈逻辑表达式为。当当n=8时，反馈逻辑表达式为。时，反馈逻辑表达式为。计数器的最大长度计数器的最大长度：N=2n-1 三、数据显示锁存器三、数据显示锁存器在计数显示电路中，如果计数器的计数值变化的速度很快，在计数显示电路中，如果计数器的计数值变化的速度很快，人眼则无法辨认显示的字符。如：信号源频率显示器。人眼则无法辨认显示的字符。如：信号源频率显示器。在计数器和译码器之间加入锁存在计数器和译码器之间加入锁存器，就可控制数据显

18、示的时间。器，就可控制数据显示的时间。若锁存信号若锁存信号C C0 0时，数据被锁存，时，数据被锁存，译码显示电路稳定显示锁存的数据。译码显示电路稳定显示锁存的数据。若锁存信号若锁存信号C C1 1时，显示值随数据时，显示值随数据变化而变化，时实显示。变化而变化，时实显示。工作原理分析：工作原理分析：四、移位寄存器构成分频器四、移位寄存器构成分频器 在数字系统中，常常需要获得不同频率的时钟或基准信号，其在数字系统中，常常需要获得不同频率的时钟或基准信号，其方法一般是对系统主时钟信号进行分频。在计数器一章中，我们已方法一般是对系统主时钟信号进行分频。在计数器一章中，我们已讨论了利用计数器实现讨论

19、了利用计数器实现n n分频。既然寄存器可以构成计数器，利用移分频。既然寄存器可以构成计数器，利用移位寄存器也可以实现分频，分频器有固定分频和可编程分频。位寄存器也可以实现分频，分频器有固定分频和可编程分频。1 1.固定比分频器固定比分频器 从序列信号发生器的从序列信号发生器的Q Q3 3的输出波形，不难发现，的输出波形，不难发现，Q Q3 3 波形的频波形的频率恰为时钟波形频率的率恰为时钟波形频率的1/81/8。显然采用不同的反馈逻辑，可以构成。显然采用不同的反馈逻辑，可以构成不同的固定比分频器。不同的固定比分频器。2.可编程分频器可编程分频器 可可编程分频器：编程分频器：指指分频器的分频比可

20、分频器的分频比可以受程序控制。以受程序控制。电路的结构特点：电路的结构特点：两片两片74LS194的的S1=1，。若若S1S0=10S1S0=10，则则7474LS194LS194工作在左移位状态，工作在左移位状态，S1S0=11 S1S0=11，则则7474LS194LS194工作在并行置数状态工作在并行置数状态002QS 74LS138的的8个输出端接两个输出端接两 片片74LS194的并行输入数据端。的并行输入数据端。由于由于74LS138的输出状态，由输入端的输出状态，由输入端ABC决定，故移位的数决定，故移位的数据是可变化的。据是可变化的。以下是可编程分频器的工作过程演示：以下是可编

21、程分频器的工作过程演示：工作原理分析：工作原理分析：011111011111110111111101111432CP1101111111101111100000000清零清零S1S0=11；并行置数。并行置数。S1S0=10；左移传送。左移传送。01111111S1S0=11；并行置数。并行置数。小结小结:74 74LS138LS138译码器地址输入端译码器地址输入端A A2 2A A1 1A A0 0（CBACBA）的取值，的取值，决定了分频比，将决定了分频比，将CBACBA代表的二进制数转换成十进制数再加代表的二进制数转换成十进制数再加1 1，即为分频系数。即为分频系数。思考：思考：若若A

22、BC=000,001ABC=000,001、-111-111分别是多少分频器？分别是多少分频器？4分频波形分频波形 分频器的输出波形：分频器的输出波形：6.46.4、6.56.5、6.66.6 8.2 存储器存储器8.2.1 存储器的概述存储器的概述半导体存储器的优点：半导体存储器的优点：容量大、体积小、功耗低、存取速容量大、体积小、功耗低、存取速 度度快、使用寿命长等。快、使用寿命长等。穿孔卡片穿孔卡片磁芯存储器磁芯存储器半导体存储器半导体存储器纸带纸带存储器：存储器：用于长期存储大量数据、资料及运算程序等二进用于长期存储大量数据、资料及运算程序等二进信息的单元。信息的单元。发发 展：展：寄

23、存器与存储器的区别：寄存器与存储器的区别：寄存器：用于暂时存储二进制数据或代码的电路。寄存器：用于暂时存储二进制数据或代码的电路。存储器：用于长期存储大量二进数据或代码的电路。集成很高。存储器：用于长期存储大量二进数据或代码的电路。集成很高。按照内部信息的存取方式可分为：按照内部信息的存取方式可分为：随机存取存储器随机存取存储器RAM存放临时性的数据或中间结果存放临时性的数据或中间结果。只读存储器只读存储器ROM存放永久性的、不变的数据。存放永久性的、不变的数据。存储器的分类：存储器的分类：静态存储器（静态存储器（SRAM）动态存储器（动态存储器（DRAM）随机存取存储器随机存取存储器RAM按

24、硬件结构可分为：按硬件结构可分为：只读存储器只读存储器ROM按数据输入方式可分为：按数据输入方式可分为：掩膜式掩膜式存储器（存储器（ROM）可可编程存储器（编程存储器（PROM）可擦除存储器（可擦除存储器（EPROM存储单元：存储单元：存储一位二进制数的最小电路；存储一位二进制数的最小电路；字：字：构成二进制信息的最小集合（构成二进制信息的最小集合（1、2、4、8、16）；）；存储容量：存储容量：存储二进制数的总量，单位：存储二进制数的总量，单位：K（210=1024）。）。基本概念：基本概念：一、组成：一、组成：存储矩阵存储矩阵（n行行m列）列）行列地址行列地址译码电路译码电路片选和读写片选

25、和读写控制电路控制电路8.2.2 8.2.2 随机存取存储器随机存取存储器RAMRAM RAM：可以在任意时刻，对任意选中的存储单元进行信息可以在任意时刻，对任意选中的存储单元进行信息的存入（写）或取出（读）的信息操作。的存入（写）或取出（读）的信息操作。分类：分类：根据内容结构不同可分为：根据内容结构不同可分为：SRAM SRAM（静态随机存取）、静态随机存取）、DRAMDRAM（动态随机存取）。动态随机存取）。优点：优点：读写方便，使用灵活。读写方便，使用灵活。缺点：缺点：掉电丢失信息。掉电丢失信息。当给定行和列的地址时，行和列的地址译码器分别选中相当给定行和列的地址时，行和列的地址译码器

26、分别选中相应的行线和列线，这两种输出线（行与列）的交点处的存储单应的行线和列线，这两种输出线（行与列）的交点处的存储单元便被选中（注：选中的存储器可能是一位也可能是多位）。元便被选中（注：选中的存储器可能是一位也可能是多位）。工作过程：工作过程：第一步：选中存储信息第一步：选中存储信息 如果此时读写控制电路有相应的有效信号，则实现对选中如果此时读写控制电路有相应的有效信号，则实现对选中存储单元的信息进行读写操作。存储单元的信息进行读写操作。二、各组成的结构与工作原理二、各组成的结构与工作原理存储矩阵存储矩阵用于存储信息的主体电路。它由若干存储单元以矩阵的形用于存储信息的主体电路。它由若干存储单

27、元以矩阵的形式构成。有若干行和若干列。式构成。有若干行和若干列。如：如：存储容量为存储容量为256X4=1K的存储器，它由的存储器，它由1024个存储单元以个存储单元以32行和行和32 列矩阵的形式构成的。它的一个字由列矩阵的形式构成的。它的一个字由4位二进制数组成。位二进制数组成。第二步：进行读写操作第二步：进行读写操作列线列线行行线线字字 当给定行和列的地址时，行和列的地址译码器分别选中当给定行和列的地址时，行和列的地址译码器分别选中相应的行线和列线，这两种输出线（行与列）的交点处的存储相应的行线和列线，这两种输出线（行与列）的交点处的存储单元便被选中（注：选中的存储器可能是一位也可能是多

28、位）。单元便被选中（注：选中的存储器可能是一位也可能是多位）。存储器信息（字）位置的确定：存储器信息（字）位置的确定：3232行行3232列矩阵列矩阵存储器容量：存储器容量：（字数）（字数）（位数）（位数）=256=2564 4 字数：字数：32 X 8=25632根根行行线线8根列线根列线字字 存储器有存储器有32条行线、条行线、8条列线；条列线；存储器的容量计算：存储器的容量计算：该该RAMRAM存储矩阵共需要存储矩阵共需要3232根行选择线根行选择线X X0 0 X X3131和和8 8根列选择线根列选择线Y Y0 0 Y Y7 7。2RAM的存储单元的存储单元按结构不同可分为按结构不同

29、可分为:静态存储单元静态存储单元SRAMSRAM、动态存储单元动态存储单元DRAMDRAM 利用利用CMOSCMOS构成的基本构成的基本RSRS触发器来存储信息。保存的信息不易触发器来存储信息。保存的信息不易丢失，可长期保存。丢失，可长期保存。典型的典型的SRAMSRAM的存储单元需要六个晶体管的存储单元需要六个晶体管（三极管）构成。（三极管）构成。用于小容量、高速存储器。用于小容量、高速存储器。利用利用MOS管的栅极管的栅极电容电容C C存储电荷来储存信息，电容是会漏存储电荷来储存信息，电容是会漏电的，所以必须通过不停的给电容充电来维持信息，这个充电电的，所以必须通过不停的给电容充电来维持信

30、息，这个充电的过程叫再生或刷新（的过程叫再生或刷新（REFRESHREFRESH）。）。由于由于电容的充放电是需要电容的充放电是需要 静态存储单元静态存储单元(SRAM)动态存储单元（动态存储单元（DRAM）相对较长的时间的，相对较长的时间的，DRAMDRAM的速度要慢于的速度要慢于SRAMSRAM。DRAMDRAM的一个存储的一个存储单元只需要一个晶体管和一个电容。单元只需要一个晶体管和一个电容。因此，因此，DRAMDRAM的成本、集成的成本、集成度、功耗等明显优于度、功耗等明显优于SRAMSRAM。3地址译码电路地址译码电路 地址号：地址号：存放在同一个字中的存储单元编为一组所赋予的号码。

31、存放在同一个字中的存储单元编为一组所赋予的号码。每个字赋予一个地址号，地址号的位数每个字赋予一个地址号，地址号的位数n应满足：应满足：2n=256（字字数）。地址号由行地址码与列地址码两部分组成。数）。地址号由行地址码与列地址码两部分组成。行地址加列地址共行地址加列地址共8位二进数位二进数A0A7，可对可对256个字单元进行个字单元进行编码，这样每个字就有一个地址号了。编码，这样每个字就有一个地址号了。此存储矩阵有行此存储矩阵有行32个，可用个，可用5位二进数进行编码，行地址码位二进数进行编码，行地址码A0A4从从0000011111。此存储器有列此存储器有列8个，可用个，可用3位进制数进行编

32、码，列地址码位进制数进行编码，列地址码A5A7从从000111。思考：思考：地址号为：地址号为：11100010的数据位置。多少行？多少列？的数据位置。多少行？多少列？1 0 0列地址码列地址码 地址号：地址号：00111111地址译码电路：地址译码电路：用于将地址号转换为寻找所需存储数据的信息用于将地址号转换为寻找所需存储数据的信息电路。即；通过所给的地址号可查找到所要信息。电路。即；通过所给的地址号可查找到所要信息。行行地地址址译译码码器器A4A3A2A1A0列地址译码器列地址译码器A5 A6 A711111行行地地址址码码4读读/写与片选控制电路写与片选控制电路CSCSCSCSWRWR/

33、CS=1时：所有的时：所有的I/O 端均被禁止，不能读或写操作；端均被禁止，不能读或写操作；=0时：相应片存储器被选中，可读或写操作。时：相应片存储器被选中，可读或写操作。CS片选控制片选控制：=1，执行读操作，存储单元中数据送输出端；执行读操作，存储单元中数据送输出端；=0，执行写操作，执行写操作，I/O端数据写入存储单元中。端数据写入存储单元中。WR/读读/写控制写控制：WR/片选与读写控制电路：片选与读写控制电路：C.=1，G3导通，导通，G1、G2高阻态截止。若地址高阻态截止。若地址A7A0为为00011111，于是位于，于是位于31，0的的存储单元所存储的信息送出到存储单元所存储的信

34、息送出到I/O端，存储器执行读操作端，存储器执行读操作;WR/CSA.=1时，时，G1，G2，G3均均为高阻态，芯片未选中为高阻态，芯片未选中;CSB.=0时，芯片被选中时，芯片被选中;DD.=0，G1、G2导通，导通，G3高阻态截止，高阻态截止，I/O端的数据以端的数据以互补的形式出现在数据线互补的形式出现在数据线D、上，并被存入上，并被存入31，0存储单存储单元，存储器执行写操作。元，存储器执行写操作。WR/写操作写操作读操作读操作三、集成随机存取存储器三、集成随机存取存储器RAMRAM电路电路61166116存储容量：存储容量：16K=2K16K=2K（20482048）8 8位。位。地

35、址线：地址线：1111条条A A0 0AA1010；数据线：数据线：8 8条条I/OI/O0 0I/OI/O7 7；工作方式：工作方式：片片选选信号信号 =0有效；有效；控端控端 =0、=1，实现写操作；，实现写操作；控端控端 =1，=0，实现读操作。，实现读操作。OECSWEOEWE6116是一种典型的动态是一种典型的动态RAM。四、四、集成随机存取存储器的集成随机存取存储器的扩展扩展1 1位扩展位扩展例：例：试用试用10241RAM扩展成扩展成10248RAMRAM的扩展分为：的扩展分为：位扩展位扩展和和字扩展字扩展。位扩展：前后的字数不变，因为位扩展：前后的字数不变，因为RAM的地址线的

36、地址线N决定字数决定字数（即字（即字=2n），），所以地址线不变。位数扩展只需将所以地址线不变。位数扩展只需将N个相同的个相同的RAM的地址线、读写线、片选线其用，输出线并行则可实现位扩展。的地址线、读写线、片选线其用，输出线并行则可实现位扩展。确定所需确定所需102410241RAM1RAM的片数为的片数为:N=总存储容量总存储容量片存储容量片存储容量=8(=8(片片)解：解：2 字扩展字扩展字扩展则改变地址线字扩展则改变地址线N的数量，符合：的数量，符合：字字=2n 关系关系。例：例：试用试用2564RAM扩展成扩展成10244存储器存储器 确定所需确定所需的的2564RAM的片数为：的片

37、数为：N=总存储容量总存储容量 1片片存储容量存储容量=4片片 确定地址线的根数：字数从确定地址线的根数：字数从256 256（2 28 8）扩展为）扩展为10241024（2 21010），），由此地址线应从由此地址线应从8 8根扩展为根扩展为1010根。根。寻址范围：寻址范围：00 0000 0000 11 1111 1111（000H3FFH)地址线扩展的方法：利用一个地址线扩展的方法：利用一个2线线4线译码器线译码器接到各片的片选接到各片的片选线。线。解：解：0011010110100000110011000110101101000001100110001101011010000011

38、0011000110101101000001100110第第1片片第第2片片第第3片片第第4片片00000000000011111111010000000001111111111000000000101111111111000000001111111111组合后地址号组合后地址号组合前地址号组合前地址号0000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111字字扩扩展展原原理理：字扩展字扩展需要需要增加增加2位地址位地址号，号，地址线满足：地址线满足：210=1024片片1寻址范围寻址范围:00 0000 0000B 00

39、 1111 1111B(000H0FFH)片片2寻址范围寻址范围:01 0000 0000B 01 1111 1111B(100H1FFH)片片3寻址范围寻址范围:10 0000 0000B 10 1111 1111B(200H2FFH)片片4寻址范围寻址范围:11 0000 0000B 11 1111 1111B(300H3FFH)I/O口口并并联联读读写写线线并并联联片选线片选线作为作为地址线扩展地址线扩展 各片存储器的地址范围：各片存储器的地址范围：3 3字位同时扩展字位同时扩展例：例：试把试把642RAM扩展为扩展为2564存储器存储器N N=总存储容量总存储容量/一片存储容量一片存储

40、容量=2644256=8（片）（片）解解：字扩展所需片数字扩展所需片数:64644RAM4RAM2562564RAM4RAM，需需4 4片片64644RAM4RAM组成组成2562564RAM4RAM；字数由字数由6464扩展为扩展为256256，地址线由原来的，地址线由原来的6 6条条A A5 5A A0 0扩展为扩展为8 8条条A A7 7A A0 0。位扩展所需片数位扩展所需片数:64642RAM2RAM64644RAM4RAM，需两片需两片64642RAM2RAM组成组成64644RAM4RAM；确定芯片的总片数确定芯片的总片数N N：2562564RAM4RAM需需64642RAM2

41、RAM的芯片数为的芯片数为:地址范围：地址范围：00H 3FH 地址范围：地址范围：40H 73FH地址范围：地址范围：80H BFH地址范围：地址范围：CFH FFH8.2.3 8.2.3 只读存储器只读存储器ROM一、组成一、组成地址译码器；地址译码器；存储矩阵；存储矩阵；输出电路。输出电路。ROMROM：只读存储器所存储的内容一般是固定不变的，正常工只读存储器所存储的内容一般是固定不变的，正常工作时只能读数，不能写入，并且在断电后不丢失其中存储的作时只能读数，不能写入，并且在断电后不丢失其中存储的内容，故称为只读存储器。内容，故称为只读存储器。分类：分类：掩膜存储器、可编程存储器（掩膜存

42、储器、可编程存储器（PROMPROM）、）、可改写存储器可改写存储器（EPRPMEPRPM、EOROMEOROM、Flash Memory)Flash Memory)。二、只读二、只读ROMROM结构和工作原理结构和工作原理 1.1.掩膜掩膜ROM 掩膜掩膜ROM 又称为固定式又称为固定式ROM。在。在制造时，生产厂家利用掩膜制造时，生产厂家利用掩膜技术的信息写入存储器中。存储信息是一次性的。技术的信息写入存储器中。存储信息是一次性的。二极管式掩膜二极管式掩膜ROM结构：结构：存储矩阵：存储矩阵：由二极管组成的存由二极管组成的存储单元组成。储单元组成。地址译码器：地址译码器：选中存储单元中选中

43、存储单元中相应信息。相应信息。输出缓冲器：输出缓冲器：提高负载能力、提高负载能力、输出相应信息（注是三态控输出相应信息（注是三态控制）。制）。字字线线数数据据或或位位线线A0A1W0W1W2W3001000010100100010110001各各单元存储信息单元存储信息地址译码器输出地址译码器输出10100101高高电电平平A1 A0D3 D2 D1 D00 0 0 1 0 10 1 1 0 1 11 0 0 1 0 01 1 1 1 1 000地地址址号号存储单元的信息状态，由接入或不接入相应的二极管决定。存储单元的信息状态，由接入或不接入相应的二极管决定。有二极管存储信息为有二极管存储信息

44、为1 1，反之为，反之为0 0。工作原理分析：工作原理分析：可实现存储信息的编写。在编程前，存储矩阵中的全部可实现存储信息的编写。在编程前，存储矩阵中的全部存储单元的熔丝都是连通的，即每个单元存储的都是存储单元的熔丝都是连通的，即每个单元存储的都是1 1。2 2可编程只读存储器（可编程只读存储器（PROM）PROMPROM的可编程存储单元的可编程存储单元熔丝熔丝 用户可根据需要，借助一定的用户可根据需要，借助一定的编程工具，将某些存储单元上的熔编程工具，将某些存储单元上的熔丝用大电流烧断，该单元存储的内丝用大电流烧断，该单元存储的内容就变为容就变为0 0，此过程称为编程。熔，此过程称为编程。熔

45、丝烧断后不能再接上，故丝烧断后不能再接上，故PROMPROM只能只能进行一次编程。进行一次编程。3 3可擦可编程可擦可编程ROMROM（EPROMEPROM）EPROM EPROM的另外一种广泛使用的存储器。的另外一种广泛使用的存储器。EPROMEPROM可以根据用户要求可以根据用户要求写入信息，从而长期使用。当不需要原有信息时，也可以擦除后写入信息，从而长期使用。当不需要原有信息时，也可以擦除后重写。若要擦去所写入的内容，可用重写。若要擦去所写入的内容，可用EPROMEPROM擦除器产生的强紫外线，擦除器产生的强紫外线，对对EPROMEPROM照射照射2020分钟左右，使全部存储单元恢复分钟

46、左右，使全部存储单元恢复“1”1”，以便用户，以便用户重新编写。重新编写。常用的常用的EPROM2716EPROM2716、27322732、2751227512，即标号为，即标号为2727的的芯片都是芯片都是EPROMEPROM。实训中使用的。实训中使用的27642764就属于这一类型。就属于这一类型。E E2 2PROMPROM是近年来被广泛重视的一种只读存储器，它称为电擦是近年来被广泛重视的一种只读存储器，它称为电擦除可编程只读存储器，又可写为除可编程只读存储器，又可写为EEPROMEEPROM。主要特点是能在应用系统中进行在线改写，并能在断电的情主要特点是能在应用系统中进行在线改写，并

47、能在断电的情况下保存数据而不需保护电源。特别是最近的况下保存数据而不需保护电源。特别是最近的+5V+5V电擦除电擦除E E2 2PROMPROM，通常不需单独的擦除操作，可在写入过程中自动擦除，使用非通常不需单独的擦除操作，可在写入过程中自动擦除，使用非常方便。常方便。2828系列的芯片都是系列的芯片都是E E2 2PROMPROM。4可擦可编程可擦可编程ROMROM（E E2 2PROMPROM）三、集成只读存储器三、集成只读存储器ROMROM电路电路27642764存储容量：存储容量：64K=8K64K=8K8 8位。共位。共2 21313个个存储单元。存储单元。地址线：地址线：1313条

48、条A A0 0AA1212；数据线：数据线：8 8条条I/OI/O0 0I/OI/O7 7；控制线：控制线：CECE、OEOE、PGMPGM；编程电压：编程电压：VPPVPP。工作状态：工作状态：五种五种 2764是一种典型的是一种典型的EPROM。操作方式操作方式CE OE PGM VPP VCC功功 能能编程写入编程写入0 1 0 25V 5V写入信息写入信息读出读出数据数据0 0 1 5V 5V读出读出信息信息低低功耗维持功耗维持1 X X 5V 5V输出端为高阻态输出端为高阻态编程校验编程校验0 0 1 25V 5V数据读出数据读出编程禁止编程禁止1 X X 25V 5V输出端为高阻态

49、输出端为高阻态2764 功能表功能表四、只读存储器的应用四、只读存储器的应用1 1存储数据、程序存储数据、程序单片机外部程序存储器：单片机外部程序存储器：单片机外部数据存储器：单片机外部数据存储器：例：例：试用试用ROM实现下列各函数：实现下列各函数：ABCCBACBACBAY1CABCY2ABCDDCABDCBADBCACDBADCBAY3BCDACDABDABCY42实现逻辑函数实现逻辑函数mY)15,14,9,8,5,4,3,2(1mY)15,14,11,10,7,6(2mY)15,12,9,6,3,0(3mY)15,14,13,11,7(4解：解：根据逻辑函数的变量数，确定选用根据逻辑

50、函数的变量数，确定选用16X416X4的的PROMPROM。写出所有最小项表达式：写出所有最小项表达式：存储器矩阵接线图：存储器矩阵接线图：Y1Y1Y1Y48.3 寄存器与存储器例表寄存器与存储器例表类类 型型型型 号号类类 型型 说说 明明 存存储储器器61166116、61646164、62646264、21142114、21162116RAMRAM27162716、27322732、27642764、2712827128、2724627246、2751227512EPROMEPROM28642864E2PROME2PROM29BV01029BV010、29BV02029BV020、29B