Chương III: Bộ nhớ bán dẫn Đối vơi thiết bị số, khả chứa đựng liệu yêu cầu quan trọng Chẳng hạn máy tính phép toán phải lưu trữ máy Còn thiết bị điều khiển số lệnh điều kiện phải lưu trữ để thực dần theo trình tự Vì vậy, nhớ phần thiếu thiết bị số Thông thường thông tin hay liệu tạo thành từ đơn vị gọi tắt từ (word) Từ chiều dài định tuỳ theo loại máy, chẳng hạn 16 bit, 32 bit, 64 bit Từ thành phần Các phận thiết bị thướng truyền hay nhân vào nguyên từ hay nhiều từ không nhân vài bit từ Tuy nhiên, từ tạo thành từ nhaều bit nên đơn vị nhớ đơn vị nhớ lưu trữ bit Khi so sánh nhớ người ta thường ý đến thông số kỹ thuật sau:  Dung lượng (capacity): dung lượng hay dung lượng nhớ khối lượng thông tin hay liệu lưu trữ nhớ Để xác định dung lượng người ta dùng đơn vị số bit, kilôbit, megabit, dung lượng liên quan trực tiếp đến giá thành Giá thành đánh giá theo tiêu chuẩn: chi phí/bit  Thời gian thâm nhập: (access time): thời gian gồm có hai phần: Thứ thời gian cần thiết để xác định vị trí từ (thời gian tìm từ) nhớ Và thứ hai phần thời gian cần thiết để lấy từ khỏi nhớ thời gian thâm nhập thông số quan trọng nhớ, kéo dài làm giảm khả làm việc thiết bị Các thuật ngữ nhớ  Memory cell: ô nhớ dùng để lưu trữ bit liệu (0 1) thường FF  Memory word: ô nhớ lưu trữ nhiều bit liệu: 8, 16, 32 bit  Byte: thuật ngữ đặc biệt dùng để liệu bit  Capacity: dung lượng nhớ dùng để xác địng xem có bit lưu trữ nhớ đặc biệt hệ thống nhớ  Address: số để phân biệt ô nhớ với ô nhớ khác Mỗi byte liệu lưu ô nhớ có điạ nhất, mà điạ dùng hệ thống số nhị phân để biểu diển  Read operation: trình đọc liệu hay lấy liệu từ nhớ  Write operation: trình ghi liệu hay cất liệu vào nhớ  Access time: thời gian truy xuất, tính từ lúc nhớ nhận điạ liệu xuất ngõ  Random Access Memory (RAM): nhớ mà ô nhớ truy xuất dễ dàng thời gian truy xuất cho tất ô nhớ  Read Only Memory (ROM): loại nhớ tiết kế cho ứng dụng cần tỷ lệ đọc liệu cao  Statie Memory: nhớ tónh loại nhớ mà liệu lưu cấp điện mà không cần ga lại liệu  Dynamie Memory: nhớ động loại nhớ mà liệu cấp điện trừ phải ghi lại liệu vào nhớ, trình gọi trình làm tươi nhớ  Hoạt động nhớ: Nhận điạ để lựa chọn ô nhớ cần truy xuất Nhận tín hiệu điều khiển để thực việc truy xuất liệu: có nghóa nhận liệu vào hay gởi liệu Nhận liệu để lưu trữ vào ô nhớ thực chức ghi Gởi liệu thực chức đọc Kiểm tra tín hiệu cho phép để biết nhớ phép truy xuất hay không Với hoạt động trên, nhớ bao gồm đường tín hiệu trình bày hình vẽ sau đây, cho nhớ có dung lượng 32 x 4bit Address Input A4 I3 I2 I1 I0 A3 A2 32x4bit A1 A0 O3 O2 O1 O1 Thaät để tiết kiệm, người ta dùng ngã chung cho I/O Do kích thước từ liệu bit nên có ngõ liệu vào I3, I2, I1, I0 ngõ liệu O3, O2$ O1, O0 Khi liệu vào nhớ liệu đưa đến ngõ vào I3, I2, I1, I0 Khi muốn đọc liệu nhớ từ liệu xuất ngõ O3, O2, O1, O0 Các ngõ liệu vào, tích hợp lại để giảm bớt kích thước nhơ.ù  Các ngõ vào địa chỉ: Địa nhớ sử dụng hệ thống nhị phân Với nhớ có 32 ô nhớ dùng bit địa A4, A3, A2, A1, A0 Sẽ cho 32 trạng thái khác tương ứng với 32 ô nhớ khác Ngõ vào read/write dùng để xác định chế độ đọc liệu ghi vào nhớ Nhiều nhớ chia làm hai ngõ vào riêng biệt, cho hoạt động đọc, cho hoạt động ghi, sử dụng ngõ vào R/W đọc liệu chân R/W = ghi liệu vào chân R/W = Ngõ vào cho phép ( Memory Enabel): hệ thống nhớ dùng nhiều nhớ, để truy xuất liệu từ nhớ có nhớ phép, nhớ khác không phép để tránh truy cập sai liệu Bộ nhớ RAM (Random Access Memory) Ram nhớ đọc, viết có khả truy xuất ngẫu nhiên thuận lợi việc thay đổi chương trình Nhưng khuyết điểm Ram không lưu trữ liệu nguồn cung cấp bị gián đoạn Bộ nhớ thích hợp trường hợp chương trình cần thay đổi thường xuyên, nạp xuất mạch cách dễ dàng Thường làm nhiệm vụ tính toán, lý luận, xếp lưu trữ thông tin lâu dài  Các loại nhớ RAM: Ram tónh ( Statie Ram - Sram) Do cấu trúc tế bào nhớ Ram tónh cá Flip - Flop nên liệu nạp vào Ram trạng thái ởn định Dữ liệu tồn Ram không bị điện RAM động (Danamic Ram - Dram) Ram động có cấu tạo tế bào nhớ giống điện dung bẩm sinh, mà tụ điện bị điện theo thời gian, nên để liệu Ram tồn liên tục, người ta phải liên tục nạp lại liệu cho Ram Hiện tượng gọi làm tươii Ram SRAM DRAM Truy xuất Chờ truy xuất Truy xuất Chờ truy xuất SRAM: thời gian truy xuất nhanh dung lượng DRAM Bộ nhớ ROM (Read Ondy Memory) ROM nhớ đọc viết liệu vào ta muốn Nghóa nhớ thiêt kế để lưu trữ liệu cố định Đối với nhớ ROM, liệu Rom gắn liền với qúa tränh chế tạo ROM Quá trình đưa liệu vào ROM gọi lập trình cho ROM, nhiều ROM cho phép lập trình lần, ROM sau cho phép lập trình nhiều lần, trước nạp liệu phải xoá liệu cũ Các loại ROM:  Masleed Programable ROM (MRom): thường gọi ROM mặt nạ, loại ROM sản xuất theo đơn đặt hàng lập trình lần chương trình cài sẵn trình chế tạo, ví dụ như: TMS 47256, TMS 47C256…  Programable ROM (P.ROM): Rom lập trình lần xoá nạp lại Ví dụ như: TMS47P256, TMS.47186…  Exasable Programable ROM (EPROM): EPROM lập trình người dùng, xoá lập trình lại nhiều lần Để xoá liệu ROM phải dùng ánh sáng tia cực tím Để lập trình cho PROM phải dùng mạch nạp EPROM Ho EPROM có hệ số 27xxx nhiều mã khác  Electrically Exasable Programable ROM (EEPROM) EPROM có điểm bất tiện Phải lấy EPROM khỏi Socket để xoá lập trình lại muốn thay đổi chương trình Khi muốn thay đổi liệu nhớ phải xoá liệu ô nhớ đó, dùng ánh sáng tia cực tím tất liệu EPROM bị xoá phải nạp lại toàn liệu Chính mà nhà chế tạo cải tiến EPROM thành EEPROM để xoá lập trình ô nhớ cách độc lập Họ EEPROM có mã số 28xxx  Khảo sát EPROM họ 27xxx: EPROM 2716 có dung lượng Kbyte Sơ đồ chân A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND 2716 Vcc A8 A9 Vpp OE\ A10 CE\ D7 D6 D5 D4 D3 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A1 Sơ đồ logic D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CE\ OE\ Vpp EPROM 2716 có 11 đường địa đường liệu nên dung lượng 2716 2048 byte liệu hay Kbyte Có ngõ vào cung cấp nguồn Vec Vpp, ngõ vào Vcc nối với nguồn + 5V, ngõ vào Vpp nối tới +5V EPROM làm việc chế độ đọc liệu nối tới 25V lập trình cho EPROM (Vpp thay đổi tuỳ theo loại EPROM) EPROM 2716 có thời gian truy xuất 150ns Hai ngõ vào điều khiển OE\: dùng để điều khiển đệm (outputbuffer) phép liệu EPROM xuất hay không CE\: ngõ vào cho phép có chức năng: Khi hoạt động bình thường CE\ tín hiệu cho phép, để đgïc liệu từ EPRom, CE\ phải mức thấp để mạch điện bên lựa chọn liệu chuyển đến out put buffer kết hợp với tín hiệu cho phép OE mức thấp liệu xuất ngõ D0 - D7 Khi CE\: mức cao EPROM trạng thái chờ (standby) Công suất tiêu tán trạng thái EPRom đọc liệu 525mw trạng thái chờ 132mw nên CE\ gọi ngõ vào điều khiển công suất Ngõ vào OE\ xem ngõ cho phép đọc liệu EPROM 2732: EPROM 2732 có dung lượng Kbyte Bảng trạng thái làm việc EPROM 2732 Mode CE\ OE\ - Vpp Vcc Out put Read VIL VCC +5V Dout Standby VIH Don’t Case +5V High Z Program VIL Vpp +5V Din Program verify VIL VIL +5V Dout Program inhibit VIH Vpp +5V High Z EPROM 2764 có dung lượng Kbyte Sơ đồ chân Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND 2764 Vcc PRM\ NC A8 A9 A11 OE\ A10 CE\ D7 D6 D5 D4 D3 Sơ đồ logic A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 CE\ OE\ PRM\ Vpp D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Bảng trạng thái làm việc Mode OE PGM \ Vpp Vcc Out put Read VIL x x Vcc " Dout Standby VI4 x VIL Vcc " High Z Program VIL x VIL Vpp " Dm Program verify VIL VIL VI4 Vpp " Dout Program inhibit VI4 x x Vpp High Z Các EPROM có dung lượng lớn khác 27128, 27256… Giản đồ truy xuất ROM Address Input Old address tACC CE \ Data output Data output valid New address tOE High Z t0 t1 t2 t3 A THIẾT KẾ Sơ đồ khối: Khối hiển thị Khối điều khiển Hiển thị Khối đệm Hiển thị thứ Khối chọn Bộ nhớ Bộ đếm ngày Khối giải mã Khối điều chỉnh Khối dao động chia xung Khối nguồn Bộ nhớ ngày Khối giải mã ngaøy ... dung lượng 32 x 4bit Address Input A4 I3 I2 I1 I0 A3 A2 32 x4bit A1 A0 O3 O2 O1 O1 Thật để tiết kiệm, người ta dùng ngã chung cho I/O Do kích thước từ liệu bit nên có ngõ liệu vào I3, I2, I1,... nhớ sử dụng hệ thống nhị phân Với nhớ có 32 ô nhớ dùng bit địa A4, A3, A2, A1, A0 Sẽ cho 32 trạng thái khác tương ứng với 32 ô nhớ khác Ngõ vào read/write dùng để xác định chế độ đọc liệu ghi vào... làm việc thiết bị Các thuật ngữ nhớ  Memory cell: ô nhớ dùng để lưu trữ bit liệu (0 1) thường FF  Memory word: ô nhớ lưu trữ nhiều bit liệu: 8, 16, 32 bit  Byte: thuật ngữ đặc biệt dùng để