THỰC TẬP KỸ THUẬT SỐ - BÀI 10

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

92
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(Random - Access - Memory) A. Phần tóm tắt lý thuyết Rom viết tắt của chữ “Read - Only - Memory”, có nghĩa “Bộ nhớ chỉ đọc số liệu”. ram viết tắt của chữ “Rardom - Access - Memory” có nghĩa “Bộ nhớ vừa đọc vừa ghi số liệu”. rom và ram là các bộ l-u trữ (storage) đ-ợc lắp ráp riêng lẻ hoặc tổ hợp với nhau trên các bảng mạch in lớn trong hệ vi tính. Trong bài này ta chỉ quan tâm đến ram. Có hai loại ram bán dẫn: ram tĩnh (Static ram). ram động (Dynamic ram). ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: THỰC TẬP KỸ THUẬT SỐ - BÀI 10

Bµi 10: ram (Random - Access - Memory) A. PhÇn tãm t¾t lý thuyÕt Rom viÕt t¾t cña ch÷ “Read - Only - Memory”, cã nghÜa “Bé nhí chØ ®äc sè liÖu”. ram viÕt t¾t cña ch÷ “Rardom - Access - Memory” cã nghÜa “Bé nhí võa ®äc võa ghi sè liÖu”. rom vµ ram lµ c¸c bé l−u tr÷ (storage) ®−îc l¾p r¸p riªng lÎ hoÆc tæ hîp víi nhau trªn c¸c b¶ng m¹ch in lín trong hÖ vi tÝnh. Trong bµi nµy ta chØ quan t©m ®Õn ram. Cã hai lo¹i ram b¸n dÉn: ram tÜnh (Static ram). - ram ®éng (Dynamic ram). - ram tÜnh ®−îc x©y dùng tõ c¸c trig¬ l−ìng cùc (Bipolar trigger) hoÆc mos hoÆc cmos. Së dÜ gäi lµ “tÜnh” v× sau khi n¹p sè liÖu vµo ram nµy, sè liÖu ®−îc l−u tr÷ nguyªn vÑn chõng nµo nguån nu«i vÉn ®−îc duy tr× . ram ®éng ®−îc x©y dùng tõ c¸c transistor mos hoÆc cmos vµ cã thªm tô ®iÖn ®Ó l−u tr÷ sè liÖu. Do cã mÆt cña “dßng rß” nªn sau khi n¹p sè liÖu vµo ram nµy, sè liÖu vÉn kh«ng ®−îc duy tr× ®−îc nguyªn vÑn dï r»ng nguån ®iÖn nu«i ch−a bÞ ng¾t. Do ®ã, mçi lÇn muèn l−u tr÷ sè liÖu ta ph¶i n¹p l¹i (recharge) hoÆc lµm t−¬i l¹i (refresh). Dï ram tÜnh hay ram ®éng khi nguån nu«i bÞ ng¾t, sè liÖu l−u tr÷ ®Òu bÞ huû. Nãi kh¸c ®i, hÇu hÕt c¸c ram ®Òu mÊt kh¶ n¨ng “nhí” khi kh«ng cã nguån ®iÖn nu«i m¹ch. Nh÷ng ram nh− vËy ®−îc gäi lµ ram kh«ng l−u tr÷ (volatile ram). Mét sè ram gi÷ ®−îc kh¶ n¨ng nhí ®−îc gäi lµ ram l−u tr÷ (nonvolatile ram). VÝ dô ram kiÓu cò cÊu t¹o tõ c¸c xuyÕn tõ (magnetic core) hay ram kiÓu míi cÊu t¹o tõ cmos kÌm theo acquy Lithium (tuæi thä 10 n¨m) thuéc lo¹i ram l−u tr÷. Bµi thùc tËp nµy ®−îc giíi h¹n trong ph¹m vi ram tÜnh kh«ng l−u tr÷. 1. CÊu tróc cña ram tÜnh (static ram structure) Ram cã c¸c ®Çu vµo lµ ®Çu ®Þa chØ (address), ®Çu sè liÖu (data), ®Çu ®iÒu khiÓn (control) vµ c¸c ®Çu ra lµ ®Çu sè liÖu. 136
H×nh vÏ trªn lµ ký hiÖu logic cña mét ram tÜnh (2n x b) bit vµ ram tÜnh 32 bit. Lo¹i 32 bit lµ lo¹i ®¬n gi¶n nhÊt víi n = 3 vµ b = 4. §Çu vµo ®Þa chØ (Address Input) ®−îc ký hiÖu lµ A0 , A1 ......... An – 1 - §Çu vµo sè liÖu (Data Input) ®−îc ký hiÖu Di0 , Di1 ................ Dib -1 - §Çu ra sè liÖu (Data Output) ®−îc ký hiÖu Do0 , Do1 ................ Dob -1 - §Çu chän chip (Chip Selection) : CS - §Çu cho phÐp ra (Output Enable) : OE - §Çu cho phÐp ghi (Write Enable) : WE - ram tÜnh bao gåm rÊt nhiÒu c¸c “phÇn tö tÜnh” (static element). Mçi phÇn tö tÜnh chøa mét phÇn tö nhí lµ trig¬ D. H×nh d−íi ®©y lµ s¬ ®å chøc n¨ng cña mét phÇn tö tÜnh. 137
Trong mçi phÇn tö tÜnh th× in/out lµ ®Çu vµo/ra sè liÖu. SEL lµ ®Çu chän (selection). WR lµ ®Çu ghi (Write). PhÇn tö nµy ho¹t ®éng khi sel = 0. Khi WR = 0 , trig¬ D më vµ mét bit sè liÖu ®−îc l−u tr÷ (ghi l¹i) trong - phÇn tö tÜnh. Khi WR = 1 , bit sè liÖu nãi trªn ®−îc chuyÓn ®Õn ®Çu ra (out). §Çu ra - nµy nèi víi ®−êng bit (bit line) cña BUS. TÊt c¶ c¸c phÇn tö tÜnh ®−îc bè trÝ trªn mét dµn (array) vµ phèi hîp víi c¸c ®−êng vµo/ra ®Ó h×nh thµnh ram tÜnh hoµn chØnh. H×nh sau cho ta h×nh dung cÊu tróc cña mét ram tÜnh 8 x 4 bit, ë ®©y, cÇn n¾m v÷ng mét sè tõ vµ ký hiÖu viÕt t¾t : 3 - to - 8 decoder : Gi¶i m· vµo 3 ra 8. DIN (Data Input) : §Çu vµo sè liÖu DOUT (Data Output) : §Çu ra sè liÖu WR (Write Enable) : §Çu cho phÐp ram ghi (sè liÖu). CS (Chip Selection) : §Çu chän chip (cho ram) OE (Output Enable) : §Çu cho phÐp (sè liÖu) ®i ra (khái ram Bit line : §−êng bit Word line : §−êng tõ nhÞ ph©n A0 , A1 , A2 (Adress input ) : C¸c ®Çu vµo ®Þa chØ 138
Mèt vËn hµnh §Çu vµo §Çu ra CS WE OE (Operation Mode) (Input) (Output) §−îc nèi Th¶ næi 0 0 1 Ghi (Write) sè liÖu (connected) (floating) Th¶ næi §−îc nèi 0 1 0 §äc (Read) sè liÖu (floating) (connected) Kh«ng lµm g× Th¶ næi Th¶ næi 0 1 1 (donothing) (floating) (floating) Th¶ næi Th¶ næi 1 x x Ngõng (standby) (floating) (floating) x : bÊt kú hoÆc kh«ng quan t©m Ho¹t ®éng cña ram tÜnh nµy theo b¶ng ch©n lý trªn. Gi¶ sö muèn ghi sè liÖu 1101 vµo ®Þa chØ 101, ta ®Æt nh− sau : CS = 0 WE = 0 OE = 1 , , D= 1101 (t−¬ng øng víi DIN3 DIN2 DIN1 DIN0) 139
A = 101 (t−¬ng øng víi A2 , A1 , A0 ) B©y giê muèn ghi mét sè liÖu vµo ®Þa chØ míi th× viÖc ®Çu tiªn ph¶i - chuyÓn CS = 1, nghÜa lµ ph¶i c« lËp (th¶ næi) ®Çu vµo vµ ®Çu ra víi BUS. Sau khi ®Æt ®óng sè liÖu D míi vµ ®Þa chØ A míi, ta ®Æt trë l¹i CS = 0. VËy lµ sè liÖu míi ®· ®−îc ghi vµo ®Þa chØ míi. Khi cÇn ®äc sè liÖu tõ mét ®Þa chØ nµo ®ã, dÜ nhiªn kh«ng ph¶i lµ ®Þa chØ - “trèng rçng” mµ lµ ®Þa chØ ®· ®−îc ghi råi th× viÖc ®Çu tiªn ®Æt CS = 1 , ®Æt ®óng ®Þa chØ A cÇn t×m, ®Æt WE = 1 . OE = 0. B©y giê chuyÓn CS = 0 , vËy lµ sè liÖu tõ ®Þa chØ t×m ®· ®−îc dÉn ®Õn ®Çu ra ®Ó lªn BUS. Mét sè ram hiÖn nay cã chung ®Çu vµo (DIN) vµ ®Çu ra (DOUT) ®Ó dÉn sè liÖu. Sù thay ®æi chót Ýt nµy ®−îc m« t¶ theo h×nh 96a. Ng−êi ®äc cÇn ®æi chiÕu l¹i víi cÊu tróc ram tÜnh 8 x 4bit ®· vÏ tr−íc ®©y. H×nh 96b lµ s¬ ®å ch©n nèi cña mét sè ram th−êng gÆp. Ký hiÖu DIO lµ c¸c ch©n dïng chung cho c¶ ®−êng sè liÖu vµo vµ ®−êng sè liÖu ra (DIN vµ DOUT). A7 A7 CS A6 WE A5 A4 A3 IO3 A2 IO2 A1 IO1 A0 IO0 2606 140
B. PhÇn thùc nghiÖm 1. X©y dùng phÇn tö nhí cña RAM tÜnh RAM tÜnh bao gåm nhiÒu “phÇn tö tÜnh” (static element). M¹ch nhí cho mçi phÇn tö lµ trig¬ D. Sau ®©y chóng ta sÏ x©y dùng vµ nghiªn cøu ho¹t ®éng mét phÇn tö tÜnh. S¬ ®å thÝ nghiÖm: 0V IN D Q _ OUT 5V CP Q SEL 0V WR C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm: B−íc1: Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− c¸c h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 01 Trig¬ D [Digital Basic/Flip - Flops/D] 03 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 01 Nor DeMorgan [Digital Basics/Gates(DeMorgan)/2-In Nor: DM] 01 Kho¸ 3 tr¹ng th¸i [Digital by Function/Buff/Drive 3D/74125 1/4] Trong ®ã: IN/OUT lµ ®Çu vµo/ra sè liÖu SEL lµ ®Çu chän (Selection). SEL = 0 phÇn tö nhí ho¹t ®éng W / R lµ ®Çu ghi, ®äc (Write/Read). W / R = 0 ghi d÷ liÖu, W / R = 1 ®äc d÷ liÖu Chó ý: [] §−êng dÉn ®Ó lÊy linh kiÖn trong th− viÖn () Ký hiÖu phÝm t¾t B−íc 2: 141
- TiÕn hµnh thÝ nghiÖm theo b¶ng sè liÖu ®Ó ghi vµ ®äc sè liÖu tõ ®Çu vµo sè liÖu IN. Sè liÖu lèi vµo ë ®©y lµ sè liÖu 1 bÝt IN = 1 hoÆc 0. Quan s¸t gi¸ trÞ lèi ra OUT vµ ®iÒn ®Çy vµo b¶ng IN Mèt ho¹t ®éng OUT W /R SEL 1 0 0 Ghi x x 1 Th¶ næi x 1 0 §äc 0 0 0 Ghi x x 1 Th¶ næi x 1 0 §äc 2. Nghiªn cøu sù ho¹t ®éng cña RAM 2606 RAM 2006 cã dung l−îng 1024 bÝt (cã 4 bÝt d÷ liÖu, 8 bÝt ®Þa chØ). §Çu sè liÖu chung cho c¶ ®Çu vµo d÷ liÖu (IN) vµ ®Çu ra d÷ liÖu (OUT). VËy nªn ta dïng thªm c¸c kho¸ 3 tr¹ng th¸i ®Ó nhËp d÷ liÖu. RAM 2606 chØ cã 2 ®Çu ®iÒu khiÓn lµ CS vµ WE mµ kh«ng cã ®Çu OE (Output Enable). Ký hiÖu logic, b¶ng ch©n lý ®−îc m« t¶ ë phÇn phô lôc S¬ ®å thÝ nghiÖm: 0V WE 5V CS RAM 2606 Out3 Out2 Out1 Out0 0V A3...A7 A7 CS A6 WE A5 A4 5V A3 IO3 A2 A2 IO2 A1 IO1 5V A0 IO0 A1 5V A0 5V EN 0V 0V 0V 0V In3 In1 In0 In2 C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm: B−íc1: Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− c¸c h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 01 RAM 2606 [User Defined/Macro/RAM 2606] 10 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 142
04 Kho¸ 3 tr¹ng th¸i [Digital by Function/Buff/Drive 3D/74125 1/4] B−íc 2: - TiÕn hµnh thÝ nghiÖm theo b¶ng sè liÖu ®Ó ghi vµ ®äc sè liÖu tõ c¸c ®Þa chØ kh¸c nhau. §iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng sè liÖu sau: Y/cÇu thÝ nghiÖm I3I2I3I0 O3O2O1O0 A7A6A5A4A3A2A1A0 CS WE EN Ghi sè liÖu 10002 0 Vµo ®Þa chØ 00102 Ghi sè liÖu 10102 0 Vµo ®Þa chØ 01012 Ghi sè liÖu 11102 0 Vµo ®Þa chØ 01112 §äc sè liÖu t¹i ®Þa 1 chØ 00102 §äc sè liÖu t¹i ®Þa 1 chØ 01012 §äc sè liÖu t¹i ®Þa 1 chØ 01112 Chó ý: - §Çu EN ®−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nhËp d÷ liÖu. EN = 0 d÷ liÖu tõ lèi vµo ®−îc ®−a vµo c¸c ch©n I/O cña RAM, ng−îc l¹i EN = 1 d÷ liÖu tõ lèi vµo bÞ cÊm. Nh− vËy khi muèn nhËp s÷ liÖu ta ph¶i ®Æt EN = 0. Cßn khi muèn ®äc d÷ liÖu th× ta ph¶i ®Æt EN = 1. 3. Tæ hîp hai RAM 2606 Víi mçi RAM 2606 chØ l−u tr÷ ®−îc sè liÖu 4 bÝt. ë bµi nµy chóng ta sÏ tiÕn hµnh ghÐp nèi 2 RAM 2606 ®Ó cã thÓ l−u tr÷ ®−îc sè liÖu 8 bÝt. S¬ ®å thÝ nghiÖm: 143
0V WE 5V CS RAM 2606 Out7 Out6 Out5 Out4 Out3 Out2 Out1 Out0 A7 CS A6 WE A5 A3...A7 A4 A3 IO3 A2 IO2 0V A1 IO1 A0 IO0 RAM 2606 A7 CS A6 WE A5 EN 0V A4 A2 A3 IO3 A2 IO2 0V A1 IO1 0V A1 A0 IO0 0V A0 0V 0V 0V 0V 0V 0V 0V 0V In7 In5 In6 In4 In3 In2 In1 In0 C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm: B−íc1: Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− c¸c h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông: 02 RAM 2606 [User Defined/Macro/RAM 2606] 15 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 08 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 08 Kho¸ 3 tr¹ng th¸i [Digital by Function/Buff/Drive 3D/74125 1/4] B−íc 2: - TiÕn hµnh thÝ nghiÖm vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng sè liÖu sau ®©y: EN I3I2I3I0I3I2I3I0 O3O2O1O0O3O2O1O0 A7A6A5A4A3A2A1A0 Y/cÇu thÝ CS WE nghiÖm Ghi sè liÖu 2A16 0 Vµo ®Þa chØ FA16 Ghi sè liÖu 3C16 0 Vµo ®Þa chØ FB16 §äc sè liÖu t¹i 1 ®Þa chØ FA16 §äc sè liÖu t¹i 1 ®Þa chØ FB16 Chó ý: 144
- Ph¶i chuyÓn m· thËp lôc ph©n sang m· nhÞ ph©n. VÝ dô: FA16 = 111110102 4. KiÓm tra kiÕn thøc Cho s¬ ®å ch©n nèi cña RAM 6116: - Nãi râ chøc n¨ng cña tõng ch©n nèi cña RAM 6116. - TÝnh dung l−îng cña RAM nµy lµ bao nhiªu bit, byte, kbyte ? - ChuyÓn m· : Mét vµi sè liÖu ®· ®−îc ghi trong RAM theo m· thËp lôc ph©n, h·y chuyÓn chóng sang m· nhÞ ph©n vµ thËp ph©n. 2F16 = ( ……………. )2 = (…………. …….)10 D416= ( ……………. )2 = (…………. …….)10 CF16= ( ……………. )2 = (…………. …….)10 6E16= ( ……………. )2 = (…………. …….)10 5316= ( ……………. )2 = (…………. …….)10 7A16= ( ……………. )2 = (…………. …….)10 145
C. Phô lôc Giíi thiÖu DataSheet c¸c h·ng s¶n xuÊt IC trªn thÕ giíi cña mét sè IC th«ng dông sö dông trong bµi thùc hµnh. 1. RAM tÜnh CMOS 16 K (CMOS Static 16K RAM) Tªn IC: 6116 (CMOS) 2. RAM l−ìng cùc 64-bit ®¶o (64-bit TTL bipolar RAM, inverting) Tªn IC: 74x189 (TTL) 146
3. RAM l−ìng cùc 64-bit kh«ng ®¶o (64-bit TTL bipolar RAM, non- inverting) Tªn IC: 74x219 (TTL) 147
148