Dữ liệu trên bus dữ liệu được truyền đến vị trí nhớ đã chọn. Hoạt động đọc Bất cứ khi nào CPU muốn đọc dữ liệu tại một vị trí nhớ cụ thể đều phải diễn ra các buớc sau: CPU cấp địa chỉ nhị phân của vị trí nhớ chứa dữ liệu cần truy xuất. Nó đặt địa chỉ này lên đường truyền của bus địa chỉ. CPU kích hoạt các đường truyền tín hiệu điều khiển thích hợp cho hoạt động đọc bộ nhớ. Vi mạch nhớ giải mã địa chỉ nhị phân nhằm xác định đâu là vị trí nhớ được chọn cho hoạt động đọc. Vi mạch nhớ đặt đặt dữ liệu từ vị trí nhớ được chọn vào các đường truyền dữ liệu, từ đó dữ liệu được chuyển đến CPU. Qua hai hoạt động ghi và đọc ta thấy được chức năng của các đường bus như sau: Bus địa chỉ: Đây là bus một chiều mang kết quả xuất địa chỉ nhị phân từ CPU đến IC nhớ để chọn một vị trí nhớ. Bus dữ liệu: Đây là bus hai chiều, chuyển tải dữ liệu qua lại giữa CPU và bộ nhớ. Bus điều khiển: Bus này truyền tín hiệu điều khiển từ CPU đến các IC nhớ. Kỹ Thuật Số Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn Trọng Hòa BÀI 4: PHÂN LOẠI BỘ NHỚ BÁN DẪN CÁC LOẠI ROM 4.1 ROM LẬP TRÌNH BẰNG MẶT NẠ (Mask Programed ROM) Với ROM được lập trình bằng mặt nạ, nhà sản xuất đã ghi (lập trình) các vị trí nhớ của nó theo yêu cầu của khách hàng. Một phím âm bản, gọi là mặt nạ được sử dụng để kiểm soát các mối nối điện trên chip. Vì mặt nạ rắt đắt nên loại ROM này không được mang lại hiệu quả kinh tế. Nhược điểm của loại ROM này là nó không cho phép lập trình lại, vì vậy nó là dạng ROM đúng nghĩa. Tuy nhiên ROM được lập trình bằng mặt nạ vẫn chỉ là phương pháp tiết kiệm nhất khi cần trang bị số lượng lớn ROM cùng loại. Hình 4.10 trình bày cấu trúc của một MROM TTL nhỏ, gồm 16 ô nhớ được sắp xếp thành 4 hàng x 4 cột. Mỗi ô là một transistor lưỡng cực được kết nối theo cực C chung. Giãi mã 1 sang 4 đường được sử dụng để giải mã địa chỉ ngõ vào A 1 A 0 khi chọn thanh ghi hàng để đọc dữ liệu. Mạch giải mã ở trạng thái cao cung cấp cho phép giải mã hàng của ngõ vào cực B cho giá trị của ô nhớ. Ví dụ : Một MROM được đùng để lưu trữ bảng giá trị các hàm toán học: y = x2 + 3, với x là ngõ vào, y là ngõ ra. Ta có bảng giá trị sau: Số x biểu thị qua giá trị A1A0. Khi x = A 1 A 0 = 10 2 = 2 10 suy ra y = 2 2 + 3 = 7 10 = 0111 2 4.2 ROM CHO PHÉP LẬP TRÌNH (Programmable ROM – PROM) PROM có cấu tạo như ROM nhưng có hai đặc điểm khác biệt, đó là: Tất cả các tế bào nhớ đều có diode hay transistor lưỡng cực hay transistor MOS, tùy theo công nghệ chế tạo. Phần tử bán dẫn được nối với cầu chì tích hợp. Cầu chì đứt rồi không thể nối lại được do đó ta chỉ có thể lập trình PROM một lần thôi. Muốn đổi từ bit 1 sang bit 0 người ta dùng một xung điện có biên độ và độ rộng xung thích hợp (cho biết bởi nhà sản xuất) giữa đường từ và đường bit tương ứng để làm đứt cầu chì. Hình 4.11 minh họa hoạt động lập trình của một PROM 4.3 ROM CHO PHÉP LẬP TRÌNH GHI XOÁ ĐƯỢC (Erasable PROM – EPROM) PROM chỉ lập trình được một lần vì cầu chì đứt không thể nối lại được từ bên ngoài. Nên khi nạp chương trình sai hay muốn đổi chương trình thì ta phải dùng một PROM mới. Do đó nguời ta đã chế tạo ra loại EPROM cho phép người sử dụng có thể lập trình và xóa được. Cách nạp như sau Đặt mức điện áp đặt biệt (từ 25V – 50V tùy loại) vào ngõ vào (+Vpp) và cần một thời gian (50ns cho một vùng nhớ) do đó thời gian nạp một EPROM mất vài phút. Ô nhớ trong EPROM là những transistor MOS với cổng logic silic thả nổi. Ở trạng thái bình thường mọi transistor đều tắt và mỗi ô nhớ lưu trữ logic 1. Xung điện áp sẽ đẩy các electron năng lượng cao vào khu vực cổng thả nổi và chúng vẩn còn kẹt trong lúc xung điện đã kết thúc, do không có đường phóng điện. Vì vậy transistor cứ tiếp tục mở ngay khi ngắt điện với thiết bị và ô nhớ lúc này lưu trữ logic 0. Khi một ô nhớ của EPROM được lập trình thì có thể xóa nó bằng cách chiếu tia cực tím (UV) qua một của sổ trên vỏ chip. Tia UV tạo một dòng quang điện từ cổng thả nổi trở về chân đế bằng silic, qua đó nó xóa đi các điện tích lưu trữ, tắt transitor và phục hồi ô nhớ về trạng thái logic 1. Quá trình xóa này thường cần từ 15 đến 20 phút. Nhược điểm của EPROM: Phải tháo EPROM ra khỏi mạch mới để xóa rồi mới nạp trình được. Khi cần xóa hay thay đổi một từ cũng không thể nạp chồng lên từ đó mà phải xóa hết và nạp lại từ đầu. 4.4 ROM CHO PHÉP LẬP TRÌNH VÀ XÓA ĐƯỢC BẰNG ĐIỆN (Electrically Erasable PROM – EEPROM) Khuyết điểm của EPROM được khắc phục với sự ra đời của EEPROM. EEPROM giữ lại cấu trúc cổng thả nổi của EPROM, nhưng có thêm một lớp oxit rất mỏng phía trên cực máng của ô nhớ MOSFET. Sự bổ xung này hình thành nên đặc điểm chính của EEPROM đó là khả năng xóa bằng điện. Nguyên lý căn bản của EEPROM cũng giống như EPROM dùng cấu trúc tha nổi. Nhờ thêm vào một lớp oxide mỏng gần cực thoát của tế bào MOSFET, khi áp điện cao (21V) giữ cực G và D với một lượng điện tích có thể len vào cổng nổi lưu trữ tại đó ngay cả khi ngưng cung cấp điện tích khỏi cổng nổi và xóa ô nhớ. Do cơ chế truyền điện tích này chỉ đòi hỏi dòng điện rất thấp nên việc xóa và lập trình EEPROM có thể thực hiện ngay trong mạch (không cần nguồn UV và máy lập trình PROM đặc biệt). Ưu điểm của EEPROM Có khả năng nạp từng từ riêng lẽ (không giống như EPROM phải nạp cả IC). Xóa rất nhanh (10ms trên mạch ) so với 30 phút phơi ánh sáng UV. Nạp rất nhanh (10ms so với 50ms của EPROM). Đặc tính nạp - xóa trên mạch EEPROM cần có nguồn 5V(Vcc) và 21V : lấy từ 5V qua bộ chuyển đổi DC-DC. Mạch khống chế xung 10ns để tạo cho quá trình nạp và xóa. ỨNG DỤNG CỦA ROM Lưu trữ chương trình chạy máy tính . với một lượng điện tích có thể len vào cổng nổi lưu trữ tại đó ngay cả khi ngưng cung cấp điện tích khỏi cổng nổi và xóa ô nhớ. Do cơ chế truyền điện tích này chỉ đòi hỏi dòng điện rất thấp. lưu trữ logic 1. Xung điện áp sẽ đẩy các electron năng lượng cao vào khu vực cổng thả nổi và chúng vẩn còn kẹt trong lúc xung điện đã kết thúc, do không có đường phóng điện. Vì vậy transistor. bộ nhớ. Bus điều khiển: Bus này truyền tín hiệu điều khiển từ CPU đến các IC nhớ. Kỹ Thuật Số Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn Trọng Hòa BÀI 4: PHÂN LOẠI BỘ NHỚ BÁN DẪN