Mô tả:
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
CS
WE
OE
Mèt vËn hµnh
(Operation Mode)
§Çu vµo
(Input)
§Çu ra
(Output)
0
0
1
Ghi (Write) sè liÖu
§−îc nèi
(connected)
Th¶ næi
(floating)
0
1
0
§äc (Read) sè liÖu
Th¶ næi
(floating)
§−îc nèi
(connected)
0
1
1
Kh«ng lµm g×
(donothing)
Th¶ næi
(floating)
Th¶ næi
(floating)
1
x
x
Ngõng (standby)
Th¶ næi
(floating)
Th¶ næi
(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
D=
,
1101
WE = 0
,
OE = 1
(t−¬ng øng víi DIN3 DIN2 DIN1 DIN0)
139
(t−¬ng øng víi A2 , A1 , A0 )
A = 101
-
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
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
CS
WE
IO3
IO2
IO1
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
5V
CP
Q
_
Q
OUT
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
W /R
SEL
Mèt ho¹t ®éng
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
OUT
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
0V
A3...A7
5V
A2
5V
RAM 2606
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
Out3 Out2
Out1 Out0
CS
WE
IO3
IO2
IO1
IO0
A1
5V
A0
5V
EN
0V
In3
0V
0V
In2
In1
0V
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:
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
CS
Ghi sè liÖu 10002
WE
EN
I3I2I3I0
O3O2O1O0
A7A6A5A4A3A2A1A0
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
chØ 00102
1
§äc sè liÖu t¹i ®Þa
chØ 01012
1
§äc sè liÖu t¹i ®Þa
chØ 01112
1
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
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
A3...A7
0V
Out7 Out6 Out5 Out4 Out3 Out2 Out1 Out0
CS
WE
IO3
IO2
IO1
IO0
RAM 2606
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
0V
A2
0V
A1
CS
WE
EN
IO3
IO2
IO1
IO0
0V
0V
A0
0V
In7
0V
In6
0V
0V
In5
In4
0V
In3
0V
In2
0V
In1
0V
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:
Y/cÇu thÝ
CS
WE
EN I3I2I3I0I3I2I3I0 O3O2O1O0O3O2O1O0 A7A6A5A4A3A2A1A0
nghiÖm
Ghi sè liÖu 2A16
0
Vµo ®Þa chØ FA16
Ghi sè liÖu 3C16
0
Vµo ®Þa chØ FB16
§äc sè liÖu t¹i
®Þa chØ FA16
§äc sè liÖu t¹i
®Þa chØ FB16
1
1
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
Tªn IC:
(CMOS Static 16K RAM)
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
- Xem thêm -
.PDF 
13 
157 
69 
