第七章 半导体存储器 1本章习题类型与解题方法 本章习憲屮的绝大部分都属于以下两种类型:一类是存储器扩展容量的方 法,另一类是用存储器设计组合逻辑电路。 、存储器扩展容量的方法 解题方法和步骤: (1)位扩展方法。在…片存储器芯片的字数够用而每个字的位数不够用 时,可以用位扩展连接方法将多片存储器组合成输出数据位数更多的存储器。 连接的方法是将各片的地址线、读/写挖制线(R/W)片选线(CS)分别并 联起来。如果每…片输出的数据是m位,则按上述方法用n片组合成的存储器 将有m×n位数据输出 (2)字扩展接法。在一片存储器芯片的字数不够用而每个字的位数够用 时,可以用字扩展接法将多片存储器芯片组合成字数更多的存储器。 连接的方法是将各片的地址线、读/写控制线(R/W)、数据输出线分别并联 起来,然后通过每一片的片选(CS)信号,来区分地址代码选中的是哪…片中的 存储单元。各片的片选信号由地址代码的附加位译出。如果每片存储器芯片的 字数为p,则按上述方法将n片存储器芯片组合成的存储器将可存储Pxn个 字 (3)如果一片存储器芯片的字数和位数都不够用,则可同时采用位扩展接 法和字扩展接法,将多片存储器芯片组合成一个有更多字数和位数的存储器。 【例7-1】试使用1024×4位的RAM芯片组合成一个4096×8位的存 储器。 解:因为4096×8/1024×4=8,所以需要用8片1024×4位的存储器芯
7.I本章习题类型与解题方法229 片。可以首先用位扩展接法将每两片接成1024X8位的存储器,如图7-1中 的1和23和45和6、7和8,然后再用宁扩展接法将它们接成4096×8位的 存储器,为了区分这四个1024×8位的存储器,需要在1024×4位芯片的十位 输入地址(A~A)之外增加两位地址代码A1和A1,以便用A1A的四种不同 取值米指定这四个1024x8位存储器当中的某-个。为此,还必须用一个2 线-4线译码器,将AA3的四种状态(00、01、10、11)译成YY四个输出信 号,分别去控制四个1024×8位存储器的CS端,这样就得到了图7-1的电路 连接图。 A。D A 6 Ag D 图7-1例7-1的电路 二、用存储器设计组合逻辑电路 解题方法和步骤 (1)进行逻辑抽象,得出所设计组合逻辑电路的逻辑真值表。 (2)选择存储器芯片。芯片的地址输人端数应等于或大于(最好是等于) 输人变量数,芯片的数据输出端数应等于或大于(最好是等于)输出函数 的数目。 (3)若一片存储器芯片的地址输人端数或数据输出端数达不到上述要求, 可采用字扩展接法或位扩展接法将多片存储器芯片组合成一个符合要求
230第七章半导体存储器 的存储器。 (4)将输入变量接至冇储器的地址输人端,取存储器的输出端作为函数输 出端,并从函数的真值表得到与之对应的存储器的数据表。 (5)将得到的数据表写人存储器中,就得到了所设计的组合逻辑电路。 【例7-2】设计一个代码转换电路,将8421码转换为余3循环码。 解:以8421码的4位作为四个输入变量,以余3循环码的4位作为多输出 函数的四个函数输出端,就得到了表7-1的逻辑真值表。 表7-1例7-2代码转换电路的真值表 输入 输出 D A C000011 B001100 y-0111111 0 000 100 伪 000 0000000 0 在正常工作情况下,8421码屮不会出现1010~1111这六个代码,故一般称 之为“伪码”。输入出现伪码时,输出也应当设定为余3循环码的伪码,这里将 输出全部设为0000(也可以设成其他的伪码) 产生表7-1的逻辑函数使用片有四位地址输入、四位数据输出的16×4 位存储器就够用了。若选用1024×4位RAM,以它的地址输入端A3A2、A1、A 作为D、C、B、A的输入端,以它的数据输出端D3、D2、D1、D0作为Y3、y2、Y1、Y0的 输出端,如图7-2所示,则可得到RAM的数据表如表7-2
7.2习題解答231 AAAAA D 3 D C DD 例 7 的 电 路 表7-2图7-2RAM的数据表 址 数 A D D 10000 40000 000000000000 0000000000000000 0000000000 00000000 000 A0011 111111 0000 000 000 0000 111c 00110011 10000000 00000 00000000 D 入 将表7-2的数据写入RAM中,就得到了所设计的代码转换电路。 7.2习题解答 【题71】若存储器的容量为52K×8位,则地址代码应取几位?
232第七章半导体存储器 解:由于地址代码应当有512×10·个,所以若取n位地址代码,则应满 足2≥512×103>2,故应取n=19。 【题7.2】某台计算机的内存储器设置有32位的地址线,16位并行数据 输入/输出端,试计算它的最大存储量是多少 解:存储器的最大储量为22×16位=68.7×10”位=68.7G位。 【题7.3】试用两片1024×8位的ROM组成1024×16位的存储器。 解:见图A7.3。 O O 出 D DD 024×8 ROM ROM A。CS 【题7.4】试用4片4KX8位的RAM接成16K×8位的存储器。 解:每一片4K×8位的RAM本身有12位地址输入代码A1~A,可以区分 其中的4096个地址。将4片的输出端和地址输入端并联后,还需要借用CS端 区分4片的地址。为此,又增加了两位地址代码A12和A13,并通过2线-4线译 码器将A13A12的四种取值译成Y~Y四个低电平输出信号,分别控制4片的 CS'端。电路接法见图A7.4 「题7.5】试用4片2114(1024×4位的RAM)和3线-8线泽码器 74HC138(见图4.3.8)组成4096×4位的RAM。 解:为了区分4片2114需要增加两位地址代码A0和A1,并H用A1A1 的四种取值译成四个低电平信号分别接至四片2114的CS端。为此,可将 74HC138的输入端A2接地,同时将A1、A10接至74HCl38的输入端A1、A 再把74HC138的输出Y、Y、￥2、Y3依次接到第(1)、(2)、(3)、(4)片 2114的CS,如图A7.5所示。然后再把训片2114的输出端并联,就得到一 个4096×4位的RAM。 【题7.6】试用16片2114(1024×4位的RAM)和3线-8线译码器
7.2习题解答233 2线-4线 译码器 A… Au CSA。…AcS||A。…A1cSA An cS 4Kx8 RW 4Kx8 RW' 4K×8RW RAM RAM M VO, 图A7.4 2 Y A… Ag R/wCS|A… Ag R/WCS 2]14(1) 2114(2 214(3 2114 IO,10,IO, 504 IO,IO, IO, VO4IO, 102 IO, IO4 LO, 10210, 10 4 ∥O 图A7.5 74HC138(见图4.3.8)接成一个8K×8位的RAM。 解:首先按位扩展方式将每两片2114接成1K×8位的存储器。然后 再按宇扩展方式将8个1K×8位的存储器接成8K×8位的存储器。电路 接法如图A7.6所小
234第七章半导体存储器 214 2114 2114 2114 2114 2l14 2114 2114 2114 2]14 2114 2114 2114 2114 2114
7.2习题解答235 【题7.7】已知ROM的数据表如表P7.7所示,若将地址输入A3、42、41A 作为4个输人逻辑变量,将数据输出D3、D2、D1、D0作为函数输出,试写出输出 与输入问的逻辑函数式,并化为最简与或形式 表P7.7 地胜输入 数据输出 A A no 0000 00分 0000111 00t111 101 0 00000 001100 111 00010110 0100000 000 解:按照从真值表写逻辑函数式的方法即可写出 DA=AA2A, A0+A3A2A,Ao+A3, AAo+A,A2AA D,=AjA,A,,+A1A, A'A,+AjA2AA, +A,AZA'A +A,A2A A+A3A2A'Ao D,=A1A2AJAC+A3A2AA0+ASA,A AQ+A,A,AAO D4=A3A241A6+A3A241A 【题7.8】肉P.8是一个16×4位的ROM,A3A2A1A0为地址输人, D3D2DD。是数据输出。若将D3、D2、D1、D0视为A3、A2、A1、A0的逻辑函数,试写 出D、D2、D1、D的逻辑函数式 解 D,=A3A2A1An+A3A2A Ao+A3A2A, A0+A,A,A, Ao D2=A3A2AJAo +A3A2AJA +A3A2AAd D=AGA2A. +A3A2A,A0+A, A2A7A,+A, A2A'A +a,, A Do=A3A2AA0+AjA2A A+AjA2A,Ao+A,; A4+A3A24Ao +A34241A+A3A2A1A6
236第七章半导体存储器 地址译码器 D, 存储矩阵 图P7.8 【题7.9】用16×4位的ROM设计…个将两个2位二进制数相乘的乘法 器电路,列出ROM的数据表,画出存储矩阵的点阵图 解:设两个相乘的数为CC0和B1B0,乘积用PP2P1P0表示,则得到如表 A7.9的真值表。将C2CDB1B0加到ROM的地址输入端A342A1A0,按图A7.9的 点阵编程,则D3、D2、D1、D0即乘积的四位输出端P3、P2、P1、P0 表A7.9题7.9的真值表 乘数 乘积 C B P2 P 00000U00 00000 0 0 0 0 11114 001111000011114 000000001 1 t A D D
7.2习题解答23 A2 D1( PP2PP 图A7.9 【题7.10】用ROM产生下列一组逻辑函数,写出ROM中应存人的数据表 Y3=A'B'CD′+AB'CD Y=ABD+A'C1+AB'C D Y=AB'CD+BCD Y。=A'D′ 解:将上式化为最小项之和形式后得到 Y3=A'B'CD′+AB'CD Y,=ABCD+ A'BCD+AB'C'D'+ABC'D'+ABCD Y,=A'BC D+AB'CD'+ABCD Y。=A'B'C'D′+A'B'CD′+ABCD'+A'BCD 若将A、B、C、D依次接至ROM的地址输入端A3A2、A1、A,并按表A710 的数据表给出的数据写入ROM中,则在ROM的数据输出端D3、D23、D1、D。就得 到了函数Y3Y2、Y1、Y,如图A7.10所示。 表A7.10 (A B C D) Dy00 0 0 0