Là một loại chip bộ nhớ dùng để lưu trữ các dữ liệu hoặc chương trình cố định trên một thiết bị điện tử, chẳng hạn như trên một vi mạch, vi điều khiển, hoặc bảng mạch in.Bài giảng thiết kế hệ thống số Chương 2 :BỘ NHỚ BẢNG ROM (TABLE ROM) sẽ bao gồm các phần như sau: Bộ nhớ bảng ROM. Thiết kế hệ tổ hợp dùng ROM. Thiết kế hệ tuần tự dùng ROM.
Bài giảng thiết kế hệ thống số Chương 2: Bộ nhớ bảng Chương 2: BỘ NHỚ BẢNG ROM (TABLE ROM) 2.1 Tổng quan 2.2 Bộ nhớ bảng ROM 2.3 Thiết kế hệ tổ hợp dùng ROM 2.4 Thiết kế hệ dùng ROM GV: TS Võ Đình Tùng Bài giảng thiết kế hệ thống số Chương 2: Bộ nhớ bảng 2.1 TỔNG QUAN Phân loại nhớ bán dẫn RAM = Random Access Memory ROM = Read Only Memory PLD = Programmable Logic Device PLA = Programmable Logic Array PAL = Programmable Array Logic LCA = Logic Cell Array M = Mask programed P = Programmable EP = Erasable and Programmable EEP = Electrically Erasable and Programmable Bộ nhớ bảng: Ký hiệu đường địa A định nghĩa dãy 0≤ A ≤ 2n –1 Với độ rộng từ địa n, giá trị n định kích thước nhớ Có thể cất liệu địa n địa Độ rộng từ liệu m = 1, 2…64 bit Dung lượng nhớ K xác định bởi: K= nxm (bit) Với m độ rộng từ liệu, n số đường địa địa Ví dụ, Bảng cho ROM có n = 3bit địa chỉ, m = bit liệu GV: TS Võ Đình Tùng Bài giảng thiết kế hệ thống số Chương 2: Bộ nhớ bảng Bảng ROM 23x2 Bộ nhớ hàm Chứa hàm logic (Boolean) thay bảng Mỗi biến bảng chân trị biểu diễn hàm logic.Viết dạng tích chuẩn hàm logic biến d0 ví dụ d a2 a1 a0d 00 a2 a1a0d 70 m0d 00 m7d 70 với mi: minterm thứ i Nếu bảng có dio = việc sử dụng nhớ hàm tiện lợi nhớ bảng 2.2 BỘ NHỚ BẢNG ROM 2.2.1 Các thuật ngữ nhớ ROM mạch tổ hợp có n ngõ vào m ngõ Các ngõ vào gọi địa (address input) thường đặt A0 A1…An-1 Các ngõ gọi ngõ liệu (data output) thường đặt tên D0D1D2 …Dm-1 Cấu trúc ROM Bit: Đơn vị nhớ ký số nhị phân, thường gọi Bit Một bit Đây đơn vị nhỏ nhớ GV: TS Võ Đình Tùng Bài giảng thiết kế hệ thống số Chương 2: Bộ nhớ bảng Từ nhớ (Memory Word) : Một nhóm bit nhớ thể lệnh hay loại liệu Từ nhớ 4bit, 8bit, 16bit vvv Số đường liệu nhớ = số bit từ nhớ Byte : nhóm gồm bit Word : nhóm gồm byte hay 16 bit Dung lượng nhớ : Là khả lưu trữ bit nhớ Ví dụ nhớ từ 8bit Dung lượng nhớ 4x8 = 32 bit Thao tác đọc (R = read): từ nhị phân lưu địa nhớ chuyển tới thiết bị khác Thao tác ghi : (W = Write) : từ nhị phân đặt vào địa nhớ Từ nhớ trước bị Thường R/ W tích hợp chân Địa (address): Là số mà vị trí từ nhớ nhớ Mỗi từ nhớ thiếc bị nhớ có địa Địa thể số nhị phân, Hexa Các ngõ vào điều khiển: Mỗi IC nhớ chọn có yêu cầu xuất nhập liệu chân tương ứng tác động Ta kể số ngõ vào điều khiển: CS : Chip select - Chọn chip - Khi chân xuống thấp IC chọn CE : Chip Enable - Cho phép chip - Chức chân CS OE : Output Enable - Cho phép xuất - Dùng đọc liệu R / W : Read/Write - Đọc/Viết - Cho phép Đọc liệu mức cao ghi liệu vào mức thấp CAS : Column Address Strobe - Chốt địa cột RAS : Row Address Strobe - Chốt địa hàng Trong trường hợp chip nhớ có dung lượng lớn, để giảm kích thước mạch giải mã địa bên IC, người ta chia số chân làm 2: địa hàng địa cột Như phải dùng mạch giải mã địa mạch nhỏ nhiều GV: TS Võ Đình Tùng Bài giảng thiết kế hệ thống số Chương 2: Bộ nhớ bảng Một vị trí nhớ có địa : hàng cột, dĩ nhiên muốn truy xuất vị trí nhớ phải có đủ địa nhờ tín hiệu RAS CAS Cấu trúc ROM 2nxm Khi sử dụng ROM, tác vụ đọc thực nhiều lần so với tác vụ ghi Thậm chí có loại ROM ghi lần xuất xưởng Các tế bào nhớ từ nhớ ROM xếp theo dạng ma trận mà phần tử chiếm vị trí xác định địa cụ thể nối với ngã mạch giải mã địa bên IC Nếu vị trí chứa tế bào nhớ ta nói ROM có tổ chức bit vị trí từ nhớ ta có tổ chức từ 2.2.2 Phân loại ROM ROM mặt nạ (Mask Programmed ROM, MROM) Đây loại ROM chế tạo để thực công việc cụ thể bảng tính, bảng lượng giác , bảng logarit sau xuất xưởng Nói cách khác, tế bào nhớ ma trận nhớ tạo theo chương trình xác định trước phương pháp mặt nạ: đưa vào linh kiện điện tử nối từ đường từ qua đường bít để tạo giá trị bit để trống cho giá trị bit ngược lại Cấu trúc MROM GV: TS Võ Đình Tùng Bài giảng thiết kế hệ thống số Chương 2: Bộ nhớ bảng Đường từ: Mỗi ngã mạch giải mã địa Đường bit: đường nối tế bào nhớ ngồi Các vng nơi chứa (hay không) linh kiện (diod, transistor BJT hay MOSFET) để tạo bit Khi đường từ lên mức cao tế bào nhớ từ nhớ chọn Nếu tế bào nhớ Diod BJT diện linh kiện tương ứng với bit (lúc đường từ lên cao, Transsisstor diod dẫn, dòng điện qua điện trở tạo điện cao hai đầu điện trở) cịn vị trí nhớ trống tương ứng với bit Đối với loại linh kiện MOSFET ngược lại, nghĩa diện linh kiện tương ứng với bit cịn vị trí nhớ trống tương ứng với bit (muốn có kết loại BJT thêm ngã cổng đảo) Bộ nhớ MROM 16x1 Hình nhớ MROM có dung lượng 16x1 với mạch giải mã hàng cột (các mạch giải mã đường sang đường hàng cột dùng Transistor MOS có cấu trúc) ROM lập trình (Programmable ROM, PROM) Có cấu tạo giống MROM vị trí nhớ có linh kiện nối với cầu chì Như xuất xưởng ROM chứa loại bit (gọi ROM trắng), lúc sử dụng người lập trình thay đổi bit mong muốn cách phá vỡ cầu chì vị trí tương ứng với bit Một cầu chì bị phá vỡ khơng thể nối lại loại ROM cho phép lập trình lần để sử dụng, bị lỗi khơng thể sửa chữa GV: TS Võ Đình Tùng Bài giảng thiết kế hệ thống số Chương 2: Bộ nhớ bảng Cấu tạo tế bào nhớ PROM Người ta dùng diod mắc ngược chiều nhau, mạch khơng dẫn điện, để tạo bit 0, lập trình diod bị phá hỏng tạo mạch nối tắt, diod lại dẫn điện cho bit ROM lập trình được, xóa cực tím (Ultra Violet Erasable Programmable ROM: EPROM) Đây loại ROM tiện cho người sử dụng dùng nhiều lần cách xóa nạp lại Cấu tạo tế bào nhớ EPROM dựa vào transistor MOS có cấu tạo đặc biệt gọi FAMOS (Floating Gate Avalanche Injection MOS) Cấu tạo transistor FAMOS + Trên chất bán dẫn N pha loãng, tạo vùng P pha đậm (P ) nối cho cực S (Source) D (Drain) Trong lớp cách điện SiO cực người ta cho vào thỏi Silicon không nối với bên gọi cổng Khi nguồn V , DD phân cực ngược cực Drain cịn nhỏ, transistor khơng dẫn, tăng V DD đủ lớn, tượng thác đổ (avalanche) xảy ra, electron đủ lượng chui qua lớp cách điện tới bám vào cổng Do tượng cảm ứng, điện lộ P hình thành + nối hai vùng bán dẫn P , transistor trở nên dẫn điện Khi cắt nguồn, transistor tiếp tục dẫn điện electron trở để tái hợp với lỗ trống Để xóa EPROM, người ta chiếu tia cực tím vào tế bào khoảng thời gian xác định để electron cổng nhận đủ lượng vượt qua lớp cách GV: TS Võ Đình Tùng Bài giảng thiết kế hệ thống số Chương 2: Bộ nhớ bảng điện trở vùng tái hợp với lỗ trống xóa điện lộ P transistor trở trạng thái không dẫn ban đầu Cấu tạo tế bào nhớ EPROM Mỗi tế bào nhớ EPROM gồm transistor FAMOS nối tiếp với transistor MOS khác mà ta gọi transistor chọn, vai trò FAMOS giống cầu chì phục hồi Cấu tạo transistor SAMOS Để loại bỏ transistor chọn người ta dùng transistor SAMOS (Stacked Gate Avalanche Injection MOS) có cấu tạo tương tự transistor MOS có đến cổng nằm chồng lên nhau, nối cực Gate để Khi cổng tích điện làm gia tăng điện thềm khiến transistor trở nên khó dẫn điện Như ta chọn điện V khoảng VT VT giá trị điện thềm tương ứng với c 2 trạng thái transistor (VT