8.1.1半導(dǎo)體存儲器

一、半導(dǎo)體存儲器的特點

半導(dǎo)體存儲器是一種利用半導(dǎo)體器件來存儲大量二值數(shù)據(jù)的大規(guī)模集成電路，其功能是在數(shù)字系統(tǒng)中存放不同程序的操作指令及各種需要計算處理的數(shù)據(jù)資料。半導(dǎo)體存儲器具有體積小、集成度高、價格低、可靠性高、外圍電路簡單便于接口及大批量生產(chǎn)等特點，故廣泛的應(yīng)用于電子計算機及部分?jǐn)?shù)字系統(tǒng)中。

二、半導(dǎo)體存儲器的分類

半導(dǎo)體存儲器從存、取功能上可以分為兩大類：只讀存儲器（Read-Only Memory,簡稱ROM）和隨機存儲器（Random Access Memory，簡稱RAM）。

半導(dǎo)體存儲器從制造工藝上也可以分為兩大類：雙極型存儲器和MOS型存儲器。雙極型存儲器用雙極型觸發(fā)器作為基本存儲單元，具有速度快、功耗大、價格高的特點，主要在一些對速度要求較高的場合使用；MOS型存儲器用MOS觸發(fā)器作為基本存儲單元，具有集成度高、功耗小、價格低、工藝簡單等特點，主要用于大容量存儲系統(tǒng)中。

三、半導(dǎo)體存儲器的技術(shù)指標(biāo)

半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)有：存取時間、存儲容量、體積、功耗、可靠性和成本等。.

1.存取時間

存取時間是指將信息存入存儲器和從存儲器中讀出信息所需要的時間，一般用讀（或?qū)懀┲芷趤砻枋觥４鎯r間的長短將影響存儲器的工作速度，存取時間越短，工作速度越高。

2.存儲容量

存儲容量是指存儲器能夠存儲的信息量。由于存儲器是由基本存儲單元構(gòu)成，一個基本存儲單元只能存放一個1或一個0，即存放1位（Bit）二進制信息，故存儲器的存儲容量即為該存儲器基本存儲單元的總數(shù)。一般以存儲器所能存儲的字節(jié)數(shù)表示（一個字節(jié)為8位二進制碼），如2K、4K、8K、…。如某存儲器中基本存儲單元總數(shù)為16384個，每次讀（或?qū)懀┑男畔?位二值信息，即一個字節(jié)，則其存儲容量為16K（1K＝210＝1024），或用2K×8表示存儲了2K的字節(jié)數(shù)。

3.存儲器功耗

存儲器功耗是指存儲器在正常工作時所消耗的電功率。該電功率由“維持功耗”與“操作功耗”兩部分組成。通常半導(dǎo)體存儲器功耗與存取速度有關(guān)，存取速度越快，功耗越大。因此在保證存取速度的前提下，存儲器的功耗越小越好。

4.存儲器可靠性

存儲器可靠性是指存儲器對周圍電磁場、溫度、濕度等的抗干擾能力。由于半導(dǎo)體存儲器常采用VLSI（超大規(guī)模集成電路）工藝制成，故其可靠性通常較高，壽命也較長，平均無故障時間可以達到幾千小時以上。

8.1.2可編程邏輯器件

一、可編程邏輯器件的特點

可編程邏輯器件（Programmable Logic Device,PLD）是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型邏輯器件，當(dāng)初設(shè)計應(yīng)用時主要是為了解決數(shù)字系統(tǒng)中的各類存儲問題，現(xiàn)在則側(cè)重于各種邏輯應(yīng)用。主要是用于研制特定數(shù)字系統(tǒng)中的專用集成電路（ASIC），從而解決使用微處理器時遇到的幾個問題，如微處理器速度慢，需常用輔助電路，無法對程序可靠性加密，易被他人非法復(fù)制等等。而利用可編程邏輯器件（PLD）制成的設(shè)備，速度快，重量輕，功耗低，整機生產(chǎn)周期短，成本低，程序易加密，因此利用可編程邏輯器件完成專用集成電路的設(shè)計，已成為現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的主要手段。

二、可編程邏輯器件的分類

從器件集成的密度上可分為低密度可編程邏輯器件（LDPLD）和高密度可編程邏輯器件（HDPLD）兩大類。其中低密度可編程邏輯器件包括PROM、現(xiàn)場可編程邏輯陣列（Field Programmable Logic Array,FPLA），可編程陣列邏輯（Programmable Array Logic,PAL）、通用陣列邏輯（Generic Array Logic,GAL）；高密度可編程邏輯器件包括可擦除的可編程邏輯器件（Erasable Programmable Logic Device,EPLD）、復(fù)雜可編程邏輯器件（Complex Programmable Logic Device,CPLD）、現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array,FPGA）。

從編程工藝上可分為熔絲或反熔絲編程器件、UEPROM編程器件、EEPROM編程器件、SRAM編程器件這四大類。其中SRAM編程器件每次掉電后，原有配置數(shù)據(jù)都會丟失，故每次通電時需要重新配置數(shù)據(jù)；其它三類器件在完成編程后，配置數(shù)據(jù)會保持在器件上，每次通電時無需重新進行數(shù)據(jù)配置。

本章首先簡單介紹半導(dǎo)體存儲器的特點、分類及在組合邏輯電路中的應(yīng)用，再介紹可編程邏輯器件的種類、結(jié)構(gòu)特點、工作原理及開發(fā)，最后介紹目前通用的幾種硬件描述語言及其應(yīng)用。