第六章可编程逻辑器件6.1半导体存储器6.1.1只读存储器（ROM）习惯上根据存储器的数据能否改写将存储器分为以下三类：·固定内容的只读存储器（ROM）；·一次改写的只读存储器（PROM）；·可多次改写的只读存储器（EPROM，E2PROM）。1.固定内容的只读存储器（ROM）固定内容的只读存储器（ROM）是采用掩模工艺制作的，存储器的数据在芯片的制作过程中就确定了。产品出厂时存储的数据已经固化在芯片上。数据只能读出，不能写入。2.一次改写的只读存储器（PROM）PROM的电路结构与固定只读存储器一样，也是由存储矩阵、地址译码器和输出部分组成。但是其存储矩阵的所有交叉点上全部制作了存储器件，相当于在所有的存储单元内都存入了1。3.可多次改写的只读存储器（EPROM，E2PROM）由于存储单元工作原理不同，可多次改写的只读存储器有各种各样的类型，常见的如光擦除可编程的只读存储器（EPROM）、电擦除可编程的只读存储器（E2PROM）等等。（1）EPROM光擦除可编程的只读存储器（Ultra-VioletErasableProgrammableReadOnlyMemory,UVEPROM）是最早投入使用的EPROM，我们习惯上所说的EPROM就是指光擦除可编程的只读存储器。（2）E2PROMEPROM可多次写入，每次写之前都必须用紫外光擦除存储器中原有的信息。E2PROM（ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory）是用电信号可擦除的可编程ROM，E2PROM的结构和符号示意图如图6-1-7所示，由图中可见，其结构与EPROM类似，但工作原理不同。图6-1-7EEPROM存储单元4.用ROM实现组合逻辑函数由ROM结构可以看到，其译码器输出是全部输入变量的最小项，而每一位数据的输出又都是某些最小项之和。6.1.2随机读写存储器1.RAM的结构RAM的结构由地址译码器、存储矩阵和读/写控制电路三部分组成，如图6-1-11所示。读/写控制电路用于对电路的工作状态进行控制。图6-1-11RAM的结构2.静态存储单元3.动态存储单元DRAM的动态存储单元是利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理制成的。由于漏电流的存在，电容上存储的电荷不能长久保持，为了及时补充漏掉的电荷避免存储的信息丢失，必须定时地给栅极电容补充电荷，这种操作称为再生或刷新。（1）三管动态存储单元（2）单管动态存储单元6.1.3存储器容量的扩展1.位扩展如果一片ROM或RAM的位数不够用时，可以采用位扩展方式。图6-1-15所示为用16片1024×1位的RAM扩展为1024×16位的RAM。图6-1-15RAM的位扩展2.字扩展如果一片ROM或RAM的字数不够用时，可以采用字扩展方式。图6-1-16所示为用两片512×8位的RAM扩展为1024×8位的RAM。图6-1-16RAM的字扩展6.2可编程逻辑器件简介可编程控制器，指各种微处理器（CPU）和单片微型计算机芯片等；专用集成电路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC），指应特定用户要求或特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。可编程逻辑器件(PLD)按照结构的复杂程度及原理不同大致分为如下三类：简单可编程逻辑器件（SPLD）；复杂可编程逻辑器件（CPLD）；现场可编程门阵列（FPGA）。6.2.1PLD器件的基本结构在数字系统设计时，当输入信号中既有原变量又有反变量时，任何数字逻辑都能用与—或逻辑函数来描述，即可用与门和或门来实现。这样就有了早期的PLD器件，其结构如图6-2-1所示。很多的新型器件也是据此发展起来的。图6-2-1PLD结构框图6.2.2PLD器件的逻辑表示1.输入/输出缓冲器的逻辑表示输入/输出缓冲器常用的结构有互补输出和三态输出两种形式，如图6-2-2（a）、（b）所示。2.阵列交叉点的逻辑表示阵列交叉点的连接方式如图6-2-3所示，其中实点连接表示永久连接，称为硬线连接，是不可编程的；在交叉点上用符号×连接表示编程连接，是可编程的。图6-2-2输入/输出缓冲器的逻辑表示图6-2-3阵列交叉点的连接方式3.与门和或门的逻辑表示与门和或门是PLD中的基本逻辑单元，其在PLD中的逻辑表示如图6-2-4所示。4.与门的缺省状态图6-2-5示出了与门的缺省状态。6.3可编程逻辑阵列6.4可编程阵列逻辑图6-4-1PAL的基本门阵列结构图6-4-2所示为PAL编程后的电路结构图，其逻辑函数表达式为：图6-4-2PAL编程后的电路结构图6