数字电路课件：数电课程精华回顾

数字电路课程精华回顾欢迎来到数字电路课程精华回顾本演示文稿将带您重温数字电路的核心概念、重要理论和实际应用，帮助您巩固所学知识，建立完整的数字电路知识体系通过这60张卡片的内容，我们将系统地回顾从基础数制与布尔代数到现代FPGA设计和量子计算的全部内容课程概述课程目标主要内容学习方法12本课程旨在帮助学生掌握数字电路课程涵盖数制与码制、布尔代数、的基本原理和设计方法，培养学生逻辑函数化简、组合逻辑电路、时的逻辑思维能力和数字系统分析与序逻辑电路、存储器、可编程逻辑设计能力通过理论与实践相结合器件及硬件描述语言等内容从基的教学方式，使学生能够独立完成础理论到实际应用，逐步深入，系中小规模数字系统的设计与实现统全面数制与码制二进制系统其他进制特殊编码二进制是数字电路的基础，仅使用0和1八进制（基数为8）和十六进制（基数为BCD码（二进制编码的十进制数）用4位两个数字表示所有信息在电路中，通16）常用于简化二进制的表示八进制二进制表示一个十进制数字，便于十进常用高电平和低电平分别表示1和0二使用0-7八个数字，十六进制使用0-9和制数的处理格雷码是一种相邻码字仅进制的运算规则简单明确，如1+1=10，A-F共16个符号它们与二进制的转换非有一位不同的编码，常用于减少传输误适合电子设备的工作方式常方便，每3位二进制对应1位八进制，差和简化电路设计，在旋转编码器和数每4位二进制对应1位十六进制据传输中有广泛应用布尔代数基础布尔运算基本公式布尔代数是处理逻辑关系的数学体布尔代数有一系列重要公式，如幂系，主要包括与（AND）、或等律（A·A=A，A+A=A）、交换律（OR）和非（NOT）三种基本运（A·B=B·A，A+B=B+A）、结合律算与运算类似于乘法，当所有输（A·B·C=A·B·C，入为1时，输出才为1；或运算类似A+B+C=A+B+C）、分配律于加法，只要有一个输入为1，输出（A·B+C=A·B+A·C，就为1；非运算实现逻辑取反，将0A+B·C=A+B·A+C）等，它们是变为1，将1变为0简化逻辑表达式的基础德摩根定理德摩根定理是布尔代数中最重要的定理之一，表述为非（A与B）等于（非A）或（非B）和非（A或B）等于（非A）与（非B）用符号表示为:¬A∧B=¬A∨¬B和¬A∨B=¬A∧¬B这一定理在逻辑电路设计和优化中有广泛应用逻辑函数及其表示方法真值表逻辑表达式卡诺图真值表是表示逻辑函数逻辑表达式使用代数符卡诺图是一种图形化工最直接的方法，它列出号表示逻辑关系，包括具，用于简化布尔表达了所有可能的输入组合与（·）、或（+）、非式它将真值表的信息及对应的输出值对于（¯）等运算符表达重新排列成一个二维网n个变量的函数，真值式可以采用最小项之和格，使相邻单元格的输表有2^n行真值表清（SOP）或最大项之积入值只相差一位这样晰直观，是分析和设计（POS）形式SOP形便于识别和合并相邻的数字电路的基础工具，式适合于实现OR-AND最小项，从而得到最简尤其适合于输入变量较电路，而POS形式适合逻辑表达式，特别适合少的情况于实现AND-OR电路4-6个变量的函数简化逻辑函数化简卡诺图化简技巧卡诺图化简基础在使用卡诺图时，需注意卡诺图的循环特性，代数化简法卡诺图化简法将逻辑函数的最小项在卡诺图上即最左边和最右边、最上面和最下面的单元格代数化简法基于布尔代数的基本定律和定理，标记为1，然后寻找包含这些1的最大相邻组也是相邻的对于无关项（dont care条件），通过等式变换逐步简化逻辑表达式常用的技相邻组中的最小项可以合并，消去变化的变量可以根据需要将其视为0或1，以获得最简表达巧包括利用幂等律消除重复项、利用吸收律合每个相邻组必须包含2^n个单元格（如1,2,4,式大型卡诺图可以通过分治法处理，先化简并项、利用德摩根定理转换表达式等这种方8个），且组的数量应尽可能少部分变量法适用于任意复杂度的函数，但对于多变量函数可能较为繁琐组合逻辑电路概述特点定义组合逻辑电路的输出完全取决于当前的输入组合逻辑电路是一类在任意时刻的输出仅由状态，与之前的状态无关电路中不包含存当前输入信号的组合决定的电路，不具有记储元件，信号从输入到输出的传播仅受门延忆功能其特点是没有反馈回路，不需要时迟的影响当输入状态变化时，经过一定的钟信号，响应速度快，结构简单，易于设计12传播延迟后，输出也会相应变化和分析分析方法常见例子分析组合逻辑电路时，首先根据电路结构写43常见的组合逻辑电路包括各种门电路（与出每个节点的逻辑表达式，然后通过逻辑代门、或门、非门、与非门、或非门、异或门数化简，最终得到输出与输入的关系表达等）、编码器、译码器、多路复用器、加法式另一种方法是通过追踪信号路径，确定器、比较器等这些电路是构建复杂数字系不同输入组合下的输出状态，从而得到真值统的基本单元表常用组合逻辑电路编码器原理1编码器是将2^n个输入信号编码成n位二进制码的组合逻辑电路常见的有8线-3线优先编码器，它能将8个输入信号编码为3位二进制数，并具有优先级处理功能编码器在键盘扫描、中断处理等场合有广泛应用编码器分类2按功能可分为普通编码器和优先编码器普通编码器要求任意时刻只有一个输入有效；优先编码器则在多个输入同时有效时，根据预设的优先级选择最高优先级的输入进行编码，常用于中断系统设计译码器原理3译码器是编码器的逆操作，将n位二进制码译码成2^n个输出信号的组合逻辑电路常见的有3线-8线译码器，它接收3位二进制输入，产生8个互斥的输出，每次只有一个输出为有效状态译码器广泛应用于存储器地址译码和显示驱动译码器应用4译码器是实现数字系统中选择功能的基本器件，可用于地址译码、指令译码、显示驱动等通过级联可以扩展译码器的容量，满足更大规模的译码需求现代数字系统中常使用74系列的译码器芯片，如74LS138（3-8译码器）常用组合逻辑电路（续）数据选择器结构数据选择器（多路复用器）是一种能在多个输入信号中选择一个输出的组合逻辑电路它具有2^n个数据输入端、n个选择输入端和1个输出端选择输入的值决定了哪一个数据输入被传送到输出端，实现了数据的选择传输功能数据选择器应用数据选择器在数字系统中有广泛应用，包括数据路由、串并转换、逻辑函数的实现等特别地，任何n变量的布尔函数都可以用一个2^n输入的多路复用器实现，这使得多路复用器成为通用逻辑构建模块数据分配器原理数据分配器（解复用器）是数据选择器的逆操作，将一个输入信号分配到2^n个可能的输出中的一个它具有1个数据输入端、n个选择输入端和2^n个输出端选择输入的值决定了输入数据被送往哪一个输出端口数据分配器应用数据分配器常用于数据分配系统、通信系统中的信道分配、存储器系统的地址解码等场合在实际应用中，它常与译码器结合使用，实现更复杂的数据分配功能，提高系统的灵活性和效率加法器与减法器半加器全加器并行加法器半加器是最基本的加法电路，用于实现两全加器在半加器的基础上增加了对进位的并行加法器通过级联多个全加器实现多位个1位二进制数的相加它有两个输入（A处理能力，能够实现三个1位二进制数二进制数的加法运算在n位并行加法器和B）和两个输出（和S和进位C）半加（两个加数A、B和来自低位的进位Cin）中，低位的进位输出连接到高位的进位输器可以通过一个异或门（计算和）和一个的相加全加器有三个输入和两个输出入，实现进位传递为了提高加法速度，与门（计算进位）实现半加器的局限在（和S和向高位的进位Cout），可用两个现代加法器常采用超前进位、选择进位等于不能处理来自低位的进位输入半加器和一个或门构成技术减少进位传播延迟数值比较器数值比较器是用于比较两个二进制数大小关系的组合逻辑电路一位数值比较器比较两个单比特的大小，输出三种可能的结果AB，A=B，A多位数值比较器可以比较两个多位二进制数的大小，通常采用从高位到低位逐位比较的方法商用比较器芯片如74HC85可以直接比较两个4位二进制数，并且支持级联，可以扩展至任意位数的比较比较器在排序算法、范围检测、相等性检验等方面有广泛应用算术逻辑单元（）ALU控制单元选择操作类型1算术单元2加、减、增、减等逻辑单元3与、或、非、异或等移位单元4左移、右移、循环移位标志位生成5进位、零、溢出、符号标志算术逻辑单元（ALU）是计算机中央处理器（CPU）的核心部件，负责执行各种算术运算和逻辑运算典型的ALU结构包括算术运算电路（执行加法、减法等）、逻辑运算电路（执行与、或、非等）、移位电路以及标志位生成电路ALU通过操作码选择不同的功能，对输入的操作数进行处理，并生成结果以及相关的状态标志现代ALU往往采用集成电路实现，如经典的741814位ALU芯片，而在VLSI技术下，ALU已经成为处理器核心的一部分，能够执行更复杂、更高速的运算组合逻辑电路设计方法问题定义1明确输入、输出和功能需求真值表构建2列出所有输入组合的输出值逻辑表达式导出3从真值表得到布尔表达式表达式优化4使用代数法或卡诺图简化电路实现5转换为逻辑门电路图并调试组合逻辑电路的设计是一个从需求到实现的系统过程首先需要明确电路的功能规格，包括输入输出信号的定义和逻辑关系然后根据功能规格构建真值表，全面描述输入与输出的对应关系接下来从真值表导出逻辑表达式，通常采用最小项表达式或最大项表达式的形式为了减少门电路数量和提高效率，需要对表达式进行优化，可以使用布尔代数法或卡诺图法进行化简最后根据优化后的表达式实现电路，选择合适的逻辑门组合，并进行仿真验证和调试，确保电路满足设计要求在实际应用中，还需考虑电路的传输延迟、功耗等实际因素组合逻辑电路故障分析常见故障类型故障检测方法故障诊断技术组合逻辑电路的常见故障包括卡住故障故障检测通常采用测试向量法，即设计一旦检测到故障，需要进行故障诊断以（某个节点恒为0或恒为1）、桥接故障一组输入模式（测试向量），使得在这确定故障位置常用的诊断技术包括签（两个节点意外连接）、开路故障（连些输入下，有故障的电路与正常电路产名分析、边界扫描测试、逻辑分析仪监接断开）、延迟故障（信号传播时间异生不同的输出良好的测试向量应能检测等在实际工程中，往往结合使用多常）等这些故障可能由制造缺陷、元测出尽可能多的故障此外，还可以使种技术，并辅以专业的自动测试设备器件老化、静电放电、过压或过热等原用内置自测试（BIST）技术，在芯片内（ATE）进行综合分析因导致部集成测试电路时序逻辑电路概述基本元件定义特点锁存器、触发器等存储元件2具有记忆能力，输出与现态和输入有关1时钟控制同步电路由时钟信号统一协调35反馈结构状态转换输出通过反馈回路影响下一状态4按预定规则在不同状态间切换时序逻辑电路是一类具有记忆能力的数字电路，其输出不仅与当前输入有关，还与电路的历史状态（现态）有关与组合逻辑电路不同，时序电路包含反馈路径，使得电路能够记住过去的状态，实现状态的存储和转换时序电路的基本结构包括组合逻辑部分和存储元件部分组合逻辑负责根据输入和现态计算下一状态和输出；存储元件（如触发器）则负责保存状态信息时序电路可分为同步电路和异步电路，其中同步电路在时钟信号的控制下工作，而异步电路则不依赖统一的时钟信号时序电路是构建计数器、寄存器、状态机等数字系统的基础锁存器锁存器SRSR锁存器是最基本的存储元件，有两个输入S（置位）和R（复位）以及两个输出Q和Q̅当S=1,R=0时，Q被置为1；当S=0,R=1时，Q被置为0；当S=R=0时，保持原状态；而S=R=1是禁止状态，会导致不确定的结果SR锁存器可以用两个交叉耦合的与非门或或非门实现锁存器DD锁存器解决了SR锁存器的禁止状态问题，只有一个数据输入D和一个使能输入EN当EN=1时，Q跟随D的值；当EN=0时，Q保持原状态D锁存器可以看作是在SR锁存器的基础上，通过增加一个非门，使S=D,R=D̅，从而避免了S=R=1的情况D锁存器常用于数据存储和数据缓冲触发器基础边沿触发概念1边沿触发是触发器的一个关键特性，它使触发器只在时钟信号的特定边沿（上升沿或下降沿）时改变状态，而不是在时钟信号的整个有效电平期间都可能改变这种特性使得触发器比锁存器更加稳定，能够更精确地控制状态转换的时机电平触发与边沿触发区别2电平触发器件（如锁存器）在使能信号有效电平期间，输出会随输入变化；而边沿触发器件（如触发器）只在时钟信号的特定跳变沿采样输入，并在该时刻更新输出状态边沿触发提供了更好的时序控制，减少了竞争冒险问题主从触发器结构3主从触发器是一种典型的边沿触发实现方式，由两个级联的锁存器（主锁存器和从锁存器）构成当时钟信号为高电平时，主锁存器跟随输入变化；当时钟转为低电平时，从锁存器锁存主锁存器的输出这种结构确保了只有在时钟下降沿才会更新最终输出常用触发器类型4基本触发器类型数字电路中常用的触发器类型包括D触发器、JK触发器、T触发器和RS触发器，它们各有特点和应用场景1输入信号数量D触发器有1个数据输入，JK触发器有2个控制输入，T触发器有1个翻转控制输入，RS触发器有2个设置/复位输入2时钟边沿类型触发器可分为上升沿触发和下降沿触发两种，在电路图中分别用时钟输入处的上箭头或下箭头表示100%功能可靠性现代触发器设计消除了RS触发器的禁止状态问题，保证在所有输入组合下都有明确定义的行为D触发器（数据触发器）是最简单直观的触发器类型，其输出在时钟有效边沿直接采样D输入的值D触发器没有非法输入组合，操作简单可靠，被广泛用于寄存器、数据存储和传输应用JK触发器比D触发器更为灵活，有J和K两个控制输入当J=K=0时保持状态不变；当J=0,K=1时清零；当J=1,K=0时置位；当J=1,K=1时翻转当前状态JK触发器因其功能全面而在各类时序电路中得到广泛应用，特别是在状态机和计数器设计中触发器的应用分频电路串并转换同步时序设计分频电路是触发器的一个重要应用，用于串行-并行转换器使用D触发器级联构成的触发器是同步时序电路设计的基础元件，将输入时钟信号的频率降低为原来的1/

2、移位寄存器，将连续输入的串行数据转换它们在时钟信号的控制下工作，确保整个1/4等最简单的二分频电路由一个T触发为同时可用的并行数据每个时钟周期，系统状态的有序变化在状态机、控制器器或配置为翻转模式的JK触发器构成在数据在移位寄存器中右移，最终形成完整等复杂时序系统中，触发器用于存储当前每个时钟脉冲的有效边沿，触发器输出翻的并行数据字这种技术广泛应用于通信状态，并根据输入和当前状态确定下一状转一次，使输出频率为输入频率的一半接口和数据采集系统态，实现系统功能的序列控制寄存器基本寄存器基本寄存器是由多个触发器并联构成的存储单元，用于存储多位二进制数据每个触发器存储一位数据，在时钟信号的控制下同步工作寄存器通常具有数据输入端、时钟输入端、控制输入端（如使能、复位）和数据输出端移位寄存器移位寄存器是一种特殊类型的寄存器，能够实现数据的左移或右移操作它由多个触发器级联构成，每个触发器的输出连接到下一个触发器的输入在时钟的作用下，数据从一个触发器传送到下一个，实现位移操作通用寄存器通用寄存器结合了基本存储和移位功能，能够根据控制信号执行加载、保持、左移、右移、循环移位等多种操作通用寄存器是CPU寄存器组和数据处理单元的基本构建模块，支持多种数据操作和临时存储需求寄存器应用寄存器在数字系统中有广泛应用，包括数据存储、数据传输、数据缓冲、状态保持等在计算机架构中，寄存器是CPU直接操作的高速存储单元；在通信系统中，寄存器用于串并转换和数据格式调整；在控制系统中，寄存器用于保存控制状态和参数计数器基础异步计数器1异步计数器（也称纹波计数器）是一种每一级触发器的时钟由前一级的输出驱动的计数器在异步计数器中，信号从低位到高位逐级传播，导致高位状态变化存在累积延迟异步计数器结构简单，但在高频下可能出现计数错误，主要用于低速计数场合同步计数器2同步计数器的所有触发器共享同一个时钟信号，状态变化几乎同时发生同步计数器消除了异步计数器的累积延迟问题，工作速度更快，可靠性更高同步计数器的设计更复杂，需要额外的组合逻辑电路来控制各触发器的状态转换条件计数器特性3计数器的关键特性包括模值（计满后从零开始的循环计数范围）、计数方向（增计数、减计数或双向）、时序（同步或异步）以及附加功能（如预置、清零、暂停等）不同应用场景需要选择合适特性的计数器计数器应用4计数器在数字系统中应用广泛，包括频率计数与分频、定时器实现、地址生成、序列控制等在微处理器系统中，计数器用于生成时钟和实现各种定时功能；在测量仪器中，计数器用于频率测量和事件计数；在控制系统中，计数器用于序列控制和状态跟踪特殊计数器复杂度速度应用广度可逆计数器能够根据控制信号实现增计数或减计数，适用于需要双向计数的场合，如双向移位控制、来回扫描等可逆计数器通常需要额外的控制逻辑来决定计数方向，并适当调整触发器的激励条件环形计数器使用移位寄存器实现，初始状态只有一位为1，其余位为0，随后这个1在时钟的作用下循环移位环形计数器的状态数等于触发器数量，产生无毛刺的一位热码，适合用于控制电路的时序生成约翰逊计数器是环形计数器的变种，通过反相反馈连接，使n个触发器产生2n个状态，应用于序列控制和波形生成状态机基础状态机定义型状态机Moore状态机是一种数学模型，用于描述Moore型状态机的输出仅取决于当系统的动态行为它由多个状态、前状态，与输入无直接关系这意状态之间的转换条件及每个状态下味着输出仅在状态变化时才会变的输出动作组成在数字电路中，化，具有输出稳定、干扰少的特状态机通过触发器存储当前状态，点Moore型状态机的状态图中，并使用组合逻辑电路计算下一状态输出值标注在状态节点内部这种和输出状态机是控制系统、通信状态机适合需要稳定输出的场合，协议和用户界面的基础结构如序列控制器和同步电路型状态机MealyMealy型状态机的输出取决于当前状态和当前输入输出可以在相同状态下随输入变化而立即变化，具有响应快速、状态数少的特点Mealy型状态机的状态图中，输出值标注在状态转换箭头上这种状态机适合需要快速响应的场合，如协议处理器和信号检测电路状态机设计方法状态图绘制状态表构建状态编码选择状态图是设计状态机的状态表是状态图的表格状态编码是将抽象状态首要步骤，它以图形方形式，包含现态、输映射为二进制代码的过式直观地表示系统的各入、次态和输出四部程常见的编码方式包个状态及其转换关系分每一行描述在特定括二进制编码（最少位在状态图中，圆形或矩现态下，不同输入条件数）、格雷码编码（相形节点表示状态，带箭导致的次态和输出状邻状态仅一位变化）、头的连线表示状态转态表是从状态图到实际一位热码编码（每个状换，箭头上标注转换条电路的中间步骤，便于态一位为1）等编码件对于Moore型状态系统化地设计状态机的选择应考虑电路复杂机，输出标注在状态节逻辑实现状态表可以度、抗干扰能力和电路点内；对于Mealy型，进一步转换为状态转换速度等因素，不同应用输出标注在转换箭头真值表，作为电路实现场景可能需要不同的最上的直接依据优编码时序逻辑电路分析方法激励表与特性表1激励表描述了触发器在当前状态和期望次态下需要的输入条件，是设计时序电路的重要工具例如，对于JK触发器，当现态为

0、期望次态为1时，需要J=

1、K任意值；反之亦然特性表则描述触发器在特定输入和现态下的次态，是分析触发器行为的基础状态转换图2状态转换图是描述时序电路动态行为的图形工具，它展示了系统在不同时间点的状态变化状态用节点表示，每个节点包含触发器的状态值；状态转换用带箭头的连线表示，箭头上标注触发条件和输出状态转换图直观地展示了电路的时间演化过程，便于理解和验证电路功能时序分析技术3时序分析关注信号在电路中的传播时间和各元件的时间约束关键参数包括建立时间、保持时间、最大时钟频率等通过时序分析，可以确定电路的最高工作频率、潜在的时序冲突和竞争条件现代EDA工具提供了静态时序分析功能，能够自动检查和报告时序问题时序逻辑电路设计实例交通灯控制器自动售货机控制器电梯控制系统交通灯控制器是状态机应用的典型例子，控自动售货机控制器需要处理多种输入（投币、电梯控制系统是复杂状态机的实例，需要处制交叉路口的交通流其状态包括南北向绿商品选择）和输出（找零、商品释放）状理多层楼的请求、门控制、安全功能等状灯、南北向黄灯、东西向绿灯、东西向黄灯态机追踪累计投币金额、选择状态和操作过态包括静止、上行、下行、开门、关门等等系统根据预设的时间或交通流量传感器程例如，当投入足够金额并选择商品后，系统根据当前位置、运行方向和各楼层请求输入在各状态间循环转换交通灯控制器是状态机转到释放商品状态，然后进入找零状决定下一动作电梯控制器通常结合MooreMoore型状态机的应用，每个状态对应特定态自动售货机控制器通常采用Mealy型状和Mealy特性，某些输出依赖状态（如方向的灯光组合态机设计，能够根据不同输入给出不同响应指示），另一些则依赖输入和状态（如紧急停止）存储器概述按需定制存储器针对特定应用优化1非易失性存储器2ROM、EEPROM、闪存易失性存储器3SRAM、DRAM基本存储单元4触发器、电容存储器是数字系统中用于存储信息的装置，根据信息保持特性可分为易失性存储器和非易失性存储器易失性存储器在断电后信息丢失，如随机存取存储器（RAM）；非易失性存储器断电后仍保持信息，如只读存储器（ROM）从功能上看，RAM允许随时读写任何地址的数据，适用于临时数据存储；ROM主要用于存储固定程序和数据从结构上看，存储器由地址译码器、存储单元阵列、读写控制电路和输入/输出缓冲器组成现代计算机系统采用存储器层次结构，结合不同类型存储器的优势，平衡速度、容量和成本只读存储器（）ROM基本结构类型与特点应用场景ROM ROMROMROM由地址线、数据线、存储单元阵列掩模ROM（MROM）在制造时通过掩模ROM广泛应用于存储固定程序和数据的和地址译码器组成每个存储单元存储确定内容，不可修改但成本低；可编程场景在计算机系统中，ROM用于存储一位信息，多个单元组成一个字地址ROM（PROM）出厂后可一次性编程，启动程序（BIOS/固件）；在嵌入式系统译码器根据地址信号选择特定的字线，通过熔断特定连接点实现；可擦除可编中，ROM存储控制程序和参数表；在字激活对应的存储单元，使其内容输出到程ROM（EPROM）可通过紫外线擦除符发生器中，ROM存储字符点阵图形；数据线ROM的存储单元通常采用二极重编程；电可擦除可编程ROM在查找表（LUT）中，ROM存储预计算管、晶体管或熔丝结构实现，根据制造（EEPROM）可电擦除重编程；闪存的函数值，加速数学运算；在微程序控和编程方式有不同类型（Flash）结合EPROM和EEPROM优制器中，ROM存储控制序列，实现指令点，提供高集成度和电擦除能力解码和执行随机存取存储器（）RAM静态（）动态（）发展与新型结构RAM SRAMRAM DRAMRAMSRAM使用六个晶体管构成的触发器作为基本存DRAM使用一个晶体管和一个电容构成的存储单RAM技术不断发展，出现了多种改进型号，如同储单元，每个单元存储一位数据SRAM的特点元，电容充放电表示1和0DRAM的特点是集成步动态RAM（SDRAM）利用时钟信号同步数据是速度快（访问时间几纳秒）、不需要刷新、但度高、成本低、功耗小，但需要定期刷新（通常传输；双倍数据率（DDR）SDRAM在时钟上升集成度低、成本高、功耗较大SRAM通常用于每几毫秒）以防数据丢失，且访问速度较SRAM沿和下降沿都传输数据，提高带宽；多通道内存需要高速访问的场合，如CPU缓存、寄存器文件慢DRAM是主存储器的主要实现技术，提供大架构并行访问多个内存模块此外，新型非易失和小容量的高速缓冲存储器容量、低成本的数据存储性RAM如磁阻RAM（MRAM）、相变RAM（PCRAM）结合了RAM的高速和ROM的非易失特性可编程逻辑器件可编程逻辑器件概念可编程逻辑器件（PLD）是一类在制造后其功能可由用户定义的集成电路，允许设计者根据需求配置硬件逻辑相比于固定功能的ASIC芯片，PLD提供了更高的灵活性和更短的开发周期，成为数字系统原型设计和小批量生产的理想选择PLD从简单的PAL发展到复杂的FPGA，功能越来越强大（可编程阵列逻辑）PALPAL是最基本的PLD，包含固定的或阵列和可编程的与阵列PAL可以实现积之和（SOP）形式的布尔函数，通过熔断特定连接点确定功能PAL的优点是结构简单、延迟小，但可编程性有限，一旦编程不可修改，主要用于简单的组合逻辑和小型状态机实现（通用阵列逻辑）GALGAL是PAL的改进版，采用电可擦除技术，允许重复编程GAL通常包含宏单元，每个宏单元包含可编程与或阵列和输出逻辑，可配置为组合输出或寄存器输出GAL的优势在于可重复编程和功能灵活性，是小型数字系统和接口电路的理想选择。