Điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính 31 JB bit, rel (3, 2) : Nhảy tương đối nếu bit trực tiếp được đặt. JNB bit, rel (3, 2) : Nhảy tương đối nếu bit trực tiếp không được đặt. JBC bit, rel (3, 2) : Nhảy tương đối nếu bit trực tiếp được đặt, rồi xóa bit. CJNE A, data, rel (3, 2) : So sánh dữ liệu trực tiếp với A và nhảy nếu không bằng. CJNE A, #data, rel (3, 2) : So sánh dữ liệu tức thời với A và nhảy nếu không bằng. CJNE Rn, #data, rel (3, 2) : So sánh dữ liệu tức thời với nội dung thanh ghi Rn và nhảy nếu không bằng. CJNE @Ri, #data, rel (3, 2) : So sánh dữ liệu tức thời với dữ liệu gián tiếp và nhảy nếu không bằng. DJNZ Rn, rel (2, 2) : Giảm thanh ghi Rn và nhảy nếu không bằng. DJNZ data, rel (3, 2) : Giảm dữ liệu trực tiếp và nhảy nếu không bằng. B. SƠ LƯC VỀ BỘ NHỚ BÁN DẪN 1/ Vai Trò Bộ Nhớ Bán Dẫn: Tuy không giữ vai trò quyết đònh trong một hệ thống vi xử lí nhưng bộ nhớ lại không thể vắng mặt bởi một lí do: Bộ xử lí trung tâm chỉ có chức năng xử lí dữ liệu theo một chương trình đã đònh trước mà chương trình này không thể lưu trữ ở đâu khác ngoài bộ nhớ dù cho bộ nhớ có nằm bên ngoài chip hay nằm trong chính nó. Ngoài ra, trong quá trình thực thi chương trình sẽ phát sinh các dữ liệu tạm thời, dữ liệu này cũng cần được lưu lại để sau đó được xử lí tiếp. 2/ Các Thuật Ngữ Của Bộ Nhớ: Memory cell: Là một ô nhớ hay một tế bào nhớ, có nhiệm vụ lưu trữ một bit dữ liệu 0, hoặc 1. Ô nhớ có thể được hình thành từ một Flip-Flop, hoặc điện tích của tụ điện… Memory word : Là một từ nhớ, bao gồm một nhóm các ô nhớ. Độ rộng của một từ dữ liệu có thể là : 4 bits, 8 bits, 16 bits … Byte : Là một thuật ngữ đặc biệt dùng để chỉ một từ nhớ có độ rộng = 8 bits. Luận văn tốt nghiệp 32 Capacity : Là dung lượng của một bộ nhớ được tính bằng đơn vò bit. Đó chính là tổng số bit có thể lưu trữ trong bộ nhớ. Dựa vào số đường đòa chỉ và độ rộng của data bus của chip nhớ mà ta có thể suy ra được dung lượng bộ nhớ đó. Address : Một bộ nhớ thì chứa đựng trong nó rất nhiều ô nhớ, để phân biệt các ô nhớ với nhau thì mỗi ô nhớ sẽ được gán cho một đòa chỉ tương ứng duy nhất. Trong khi sử dụng bộ nhớ cần lưu ý một điều là : các ô nhớ khác nhau có thể lưu trữ dữ liệu giống nhau nhưng một dữ liệu khi cần lưu vào bộ nhớ thì chỉ được phép ghi lên một ô nhớ tại một đòa chỉ xác đònh mà thôi, nếu không sẽ dẫn đến việc lãng phí bộ nhớ một cách vô ích. Read Operation : Là hoạt động đọc hay cách thức sao chép dữ liệu từ một ô nhớ xác đònh trong bộ nhớ ra bên ngoài. Write Operation : Là hoạt động ghi dữ liệu từ ngoài vào trong bộ nhớ tại đòa chỉ ô nhớ được xác đònh trước. Dữ liệu trước đó của ô nhớ sẽ bò mất và thay vào đó là dữ liệu vừa mới ghi vào. Access Time: Là thời gian truy xuất một ô nhớ tính từ lúc đòa chỉ ô nhớ được đặt vào cho đến lúc có dữ liệu xuất hiện tại các ngõ ra. Kí hiệu thời gian truy xuất là : t ACC Random-Access Memory (RAM): Là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên theo nghóa bất cứ ô nhớ nằm tại đòa chỉ nào cũng có thời gian truy xuất như nhau. Dữ liệu chỉ tồn tại trong RAM khi nó còn nguồn nuôi. Khi mất nguồn, dữ liệu sẽ thay đổi một cách ngẫu nhiên và do đó không còn giữ được các giá trò giữ liệu đã lưu vào trước nguồn bò mất. Read-Only Memory (ROM): Là bộ nhớ chỉ đọc tức là dữ liệu đã được nạp vào ROM ngay trong lúc sản xuất ra nó, dữ liệu này không bò thay đổi trong suốt quá trình sử dụng. Nếu như dữ liệu trong ROM cần thay đổi thì buộc phải mua một ROM mới khác thay thế tất nhiên phải chứa chương trình cần thiết. ROM thuộc loại bộ nhớ chỉ lập trình được một lần duy nhất, ROM được dùng trong các thiết kế cần tỉ lệ đọc dữ liệu rất cao. Một điểm cần lưu ý là thông tin đã lưu trữ trong ROM không bò mất ngay cả khi không cấp nguồn nuôi cho nó. Static Memory: Là bộ nhớ tónh theo nghóa dữ liệu khi đã ghi vào thì không cần phải nạp lại, nhưng dữ liệu sẽ bò mất đi khi không còn cấp điện cho nó. Điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính 33 Dynamic Memory: Là bộ nhớ động theo nghóa dữ liệu khi đã nạp vào còn cần thiết phải thường xuyên nạp lại, nếu không chúng sẽ không giữ được giá trò như cũ. Tức là dữ liệu có thể bò mất ngay cả khi còn cấp điện cho nó. Công việc nạp lại dữ liệu được gọi là quá trình làm tươi bộ nhớ (Refresh). Data bus : Là một nhóm các đường truyền dùng để tải dữ liệu từ bộ nhớ ra ngoài và ngược lại. Do vậy, data bus có thể truyền theo hai chiều. Address bus : Là nhóm đường truyền dùng để tải các bit đòa chỉ từ bộ xử lí trung tâm đến bộ nhớ nhằm xác đònh ô nhớ nào được truy xuất. Address chỉ có một chiều duy nhất. 3/ Hoạt Động Tổng Quát Của Bộ Nhớ: Mỗi hệ thống nhớ đòi hỏi một số các đường tín hiệu vào ra nhằm thực thi các chức năng sau: Xác đònh đòa chỉ của ô nhớ cần truy xuất trong hoạt động đọc/ghi. Nhận tín hiệu điều khiển để thực thi hoạt động đọc hoặc ghi. Khi thực hiện hoạt động đọc, nó sẽ nhận dữ liệu để lưu trữ vào ô nhớ. Khi thực hiện hoạt động ghi, nó sẽ gởi dữ liệu ra bộ nhớ. Cho phép (hoặc ngăn cấm) việc truy xuất bộ nhớ. Tham khảo một bộ nhớ có 32 từ nhớ 4 bits (dung lượng = 32 X 4 bits). Do độ rộng của từ dữ liệu = 4 bits, nên có 4 đường dữ liệu vào là : I 0 , I 1 , I 2 , I 3 và 4 đường dữ liệu ra : O 0 , O 1 , O 2 , O 3 . Luận văn tốt nghiệp 34 Khi thực hiện ghi dữ liệu thì từ dữ liệu 4 bits cần ghi sẽ được áp vào các ngõ vào I 0 , I 1 , I 2 , I 3. Khi muốn đọc dữ liệu ra từ bộ nhớ, từ dữ liệu sẽ xuất hiện tại các ngõ ra O 0 , O 1 , O 2 , O 3 . Do bộ nhớ chứa 32 từ nhớ nên phải có 32 vò trí lưu trữ khác nhau được phân biệt thông qua 32 đòa chỉ nhò phân. Muốn vậy, phải cần 5 bits đòa chỉ để có 32 trạng thái khác nhau tương ứng với 32 đòa chỉ ô nhớ. Ngõ vào R/W\: Dùng để xác đònh chế độ hoạt động của bộ nhớ là chế độ đọc hay ghi dữ liệu. Một số bộ nhớ sử dụng hai ngõ vào riêng biệt, một cho hoạt động đọc và một cho hoạt động ghi. Nếu tích hợp chung lại thành một đường R/W\ thì quá trình đọc dữ liệu xảy ra khi R/W\ = 1, và quá trình ghi dữ liệu xảy ra khi R/W\ = 0. Ngõ vào cho phép (Memory Enable) : khi một hệ thống có sử dụng nhiều bộ nhớ thì cần thiết phải phân biệt bộ nhớ nào sẽ được truy xuất tại từng thời điểm, việc này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng ngõ vào cho phép (CS\) để cho phép bộ nhớ nào được truy xuất tại thời điểm hiện tại đồng thời ngăn cấm tất cả các bộ nhớ còn lại. 4/ Sự Kết Nối Giữa Vi Xử Lí (P) Với Bộ Nhớ: Một vi xử lí đơn độc thì không thể thực hiện được chức năng điều khiển mà nhất thiết phải cần đến các thiết bò ngoại vi hỗ trợ cho nó. Vi xử lí thực hiện việc kết nối với bộ nhớ như thế nào để có thể truy xuất bộ nhớ để lấy mã lệnh và ghi dữ liệu. Vi xử lí kết nối với bộ nhớ thông qua 3 bus sau: Bus đòa chỉ (Address bus) Bus dữ liệu (Data bus) Bus điều khiển (Control bus). Thông qua 3 bus này vi xử lí có thể thực hiện việc truy xuất đến bất cứ ô nhớ cần thiết nào trong toàn hệ thống nhớ. Sơ đồ kết nối: Điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính 35 Hoạt động ghi dữ liệu: P đặt đòa chỉ của ô nhớ cần lưu dữ liệu lên address bus. P đặt dữ liệu cần lưu trữ lên data bus. P kích thích tín hiệu điều khiển thích hợp trong bus điều khiển để ghi dữ liệu. Dữ liệu trên bus sẽ truyền vào ô nhớ đã được lựa chọn. Hoạt động ghi dữ liệu: P đặt đòa chỉ của ô nhớ cần đọc dữ liệu lên address bus. P kích thích tín hiệu điều khiển thích hợp trong bus điều khiển để yêu cầu bộ nhớ xuất dữ liệu ra data bus. IC nhớ sẽ giải mã đòa chỉ này để xác đònh xem ô nhớ nào được lựa chọn cho hoạt động đọc dữ liệu. IC nhớ đặt dữ liệu của ô nhớ đã chọn lên data bus để truyền về P. Read-Only Memory (ROM) : Bộ nhớ chỉ đọc Loại bộ nhớ này được thiết kế chủ yếu để lưu trữ các dữ liệu cố đònh. Khi hoạt động bình thường dữ liệu mới không thể ghi vào ROM được nhưng dữ liệu có thể đọc ra từ ROM. Đối với một số ROM, dữ liệu được ghi vào nó ngay trong quá trình sản xuất. Việc nạp dữ liệu vào cho ROM được gọi là lập trình cho ROM. Một số ROM không cho phép việc thay đổi dữ liệu sau khi đã được lập trình (chỉ lập trình một lần duy nhất). Các ROM sau này được cải tiến để cho phép việc xóa dữ liệu và lập trình lại. Luận văn tốt nghiệp 36 Chức năng của ROM: ROM chủ yếu được dùng để lưu trữ các thông tin trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống. Phần lớn ROM được dùng để lưu trữ chương trình trong máy tính. Vì ROM không làm mất dữ liệu ngay cả khi bò mất điện cho nên chương trình đã nạp vào ROM được bảo toàn. Khi máy tính được cấp điện, nó sẽ lập tức thi hành chương trình trong ROM. Sơ đồ ROM có dung lượng 16 X 8 bits. Ngõ ra dữ liệu của hầu hết các ROM là các ngõ ra 3 trạng thái nhằm cho phép sự kết nối nhiều ROM đến cùng một bus dữ liệu trong trường hợp có sự mở rộng bộ nhớ. Ngõ vào điều khiển CS\ (Chip Select) đôi khi được gọi là: OE\ (Output Enable) hoặc CE\ (Chip Enable) để cho phép hoặc ngăn cấm các ngõ ra. Khi cần đọc dữ liệu từ ROM, chúng ta cần làm hai điều : đặt một đòa chỉ thích hợp tại các ngõ vào trên bus đòa chỉ, sau đó tác động đến ngõ vào cho phép CS\ để cho phép dữ liệu trong ROM xuât ra ngoài. a/ Cấu trúc của ROM 16 X 8 bits: Cấu trúc bên trong của ROM thì rất phức tạp, và ta cũng không cần thiết phải biết sự chi tiết bên trong. Nhìn chung ROM có cấu trúc gồm 4 phần chính sau: Giải mã hàng (Row-decode). Giải mã cột (Column-decode). Mảng thanh ghi (Register- array). Đệm ngõ ra (Output-buffers). Điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính 37 Register-array: Mảng thanh ghi còn gọi là ma trận thanh ghi để lưu trữ dữ liệu đã lập trình trong ROM. Mỗi thanh ghi chứa một số các ô nhớ tương đương với độ dài từ dữ liệu. Trong sơ đồ trên, mỗi thanh ghi chứa 8 bits dữ liệu. Chúng được sắp xếp trong một ma trận vuông, đây cũng là dạng chung cho nhiều chip nhớ bán dẫn khác. Ngõ ra của từ dữ liệu 8 bits được kết nối với bus dữ liệu bên trong. Mỗi thanh ghi có 2 ngõ vào cho phép (E), khi cả hai ngõ vào này cùng lên mức 1 thì sẽ cho phép dữ liệu trong thanh ghi được gởi ra bus dữ liệu. Address-decoders: Mã đòa chỉ A 3 , A 2 , A 1 , A 0 xác đònh thanh ghi nào trong ma trận được phép đặt từ dữ liệu 8 bits lên bus dữ liệu. Hai bit A 1 ,A 0 được đưa đến bộ giải mã 2 đường sang 4 đường để chọn 1 trong 4 hàng. Tương tự, hai bit A 3 , A 2 dùng để chọn 1 trong 4 Luận văn tốt nghiệp 38 cột. Do đó, sẽ chỉ có một thanh ghi duy nhất tại một hàng và một cột được xác đònh bởi đòa chỉ ngõ vào có quyền gởi dữ liệu lên bus. Output-buffers : Dữ liệu trong thanh ghi khi gửi ra sẽ được đưa vào bộ đệm dữ liệu, và chờ đến khi tín hiệu cho phép CS = 1 thì bộ đệm sẽ gởi dữ liệu ra các đường dữ liệu bên ngoài. Nếu CS ở mức 0 thì bộ đệm sẽ ở trạng thái tổng trở cao và các đường dữ liệu được thả nổi. b/ Thời hằng truy xuất ROM : Có một khoảng thời gian trễ từ lúc áp đòa chỉ đến các ngõ vào đòa chỉ của ROM đến lúc dữ liệu xuất hiện tại các ngõ ra, thời gian này còn gọi là thời gian truy xuất (t ACC ). Một thông số quan trọng khác là thời gian cho phép ngõ ra xuất dữ liệu (t OE ), là thời gian trễ từ khi CS\ tác động cho đến khi dữ liệu có ở các ngõ ra. Thời gian truy xuất đối với ROM loại Bipolar khoảng từ 30 đến 90 ns, đối với NMOS là 35 đến 500 ns. Thời gian cho phép xuất dữ liệu từ 10 đến 20 ns đối với ROM loạò Bipolar và từ 25 đến 100 ns đối với MOS. Giản đồ thời gian của hoạt động đọc ROM. c/ Một số loại bộ nhớ ROM: Mask-Programmed ROM: Là ROM được lập trình ngay trong lúc sản xuất. Đối với loại ROM này ta không thể lập trình lại được. Điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính 39 PROM (Programmable ROM): Là ROM có thể được lập trình một lần duy nhất bởi người sử dụng. Cấu tạo: Các tế bào nhớ là diode, transistor lưỡng cực hoặc transistor MOS tùy vào công nghệ chế tạo. Phần tử bán dẫn được nối với cầu chì tích hợp. Khi cầu chì bò đứt thì không thể nối lại được, do vậy mà ta chỉ có thể lập trình cho ROM được một lần. Khi cần đổi bit 1 sang bit 0, người ta dùng một xung điện có biên độ và độ rộng xung thích hợp để làm đứt cầu chì. EPROM (Erasable Programmable ROM): EPROM có thể được lập trình bởi người sử dụng và có thể được xóa và lập trình lại như mong muốn. Khi đã được lập trình, dữ liệu trong EPROM không bò mất đi. Việc lập trình cho EPROM đòi hỏi một điện áp (từ 10 đến 25V) được áp đến ngõ vào thích hợp trên chip trong một khoảng thời gian (thường là 50 ms cho mỗi đòa chỉ). Người ta sử dụng một mạch nạp đặc biệt dùng để nạp trình cho EPROM. Công việc nạp trình có thể tốn hết một vài phút. Mỗi ô nhớ lưu trữ trong EPROM là một transistor loại MOSFET với cực cổng là chất silicon không có sự kết nối về điện (cực cổng thả nổi). Ở trạng thái bình thường, mỗi transistor bò tắt và mỗi ô nhớ lưu trữ bit 1. Transistor có thể được bật lên bằng việc áp một xung lập trình điện áp cao, khi đó có một dòng electron được phun vào vùng cực cổng thả nổi. Các electron vẫn tồn tại trong vùng này ngay cả khi đã chấm dứt xung vì không có đường xả điện tích. Điều này khiến cho transistor trữ bit 0 và không bò thay đổi ngay cả khi nguồn đã bò lấy ra khỏi mạch. Trong suốt quá trình nạp trình ta cần sử dụng bus dữ liệu và bus đòa chỉ để xác đònh ô nhớ cần lập trình. Sau khi đã lập trình khi cần xóa nội dung ô nhớ ta sử dụng một nguồn sáng cực tím chiếu vào cửa sổ của EPROM. Luận văn tốt nghiệp 40 Thời gian cần thiết cho việc xóa hoàn toàn một chip là khoảng từ 15 đến 30 phút. Nhưng có một điều khó khăn là không thể xóa từng ô nhớ riêng biệt được vì khi chiếu chùm sáng cực tím vào cửa sổ sẽ làm thay đổi tất cả các ô nhớ. Điều này có nghóa là ta phải lập trình lại từ đầu cho toàn bộ cả EPROM ngay cả khi chỉ có một ô nhớ cần thay đổi. Mode lập trình được sử dụng để nạp dữ liệu mới vào một ô nhớ. Giả sử rằng ta đang có một EPROM đã được xóa hoàn toàn bằng nguồn sáng cực tím. Mode CE\ Vpp/OE\ Outputs READ/VERIFY V IL V IL DATA OUT OUTPUTS DISABLE V IL V IH High Z STANDBY V IH X High Z PROGRAM V IL V PP DATA IN Các bước cần tiến hành khi lập trình cho một EPROM: 1/ Đòa chỉ ô nhớ cần lập trình được áp vào các ngõ đòa chỉ của EPROM. 2/ Tại cùng một thời điểm, OE\ /Vpp được cấp một xung (21V). 3/ Cũng vào thời điểm đó, dữ liệu cần ghi vào sẽ được áp đến các chân từ D 0 đến D 7 . Trong chế độ lập trình, chức năng của các chân dữ liệu là các ngõ vào bởi vì điện áp cao trên chân OE\ / Vpp đã cấm bộ đệm dữ liệu ngõ ra của chip nhớ. 4/ Khi các chân ngõ vào đòa chỉ và dữ liệu đã ổn đònh, ta cấp một xung Low vào CE\ trong thời gian khoảng 50 ms. Lúc này các ô nhớ tại đòa chỉ đã xác đònh được set lên 1 hoặc xóa về 0 tương ứng với dữ liệu đã áp vào lúc đầu tại bus dữ liệu. 5/ Khi quá trình lập trình kết thúc, ngõ vào CE\ quay trở lại mức cao. . Điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính 31 JB bit, rel (3, 2) : Nhảy tương đối nếu bit trực tiếp được đặt. JNB bit, rel (3, 2) : Nhảy tương đối nếu bit trực tiếp không được đặt. JBC bit, . đòa chỉ nào cũng có thời gian truy xuất như nhau. Dữ liệu chỉ tồn tại trong RAM khi nó còn nguồn nuôi. Khi mất nguồn, dữ liệu sẽ thay đổi một cách ngẫu nhiên và do đó không còn giữ được các. xuất. Address chỉ có một chiều duy nhất. 3/ Hoạt Động Tổng Quát Của Bộ Nhớ: Mỗi hệ thống nhớ đòi hỏi một số các đường tín hiệu vào ra nhằm thực thi các chức năng sau: Xác đònh đòa chỉ của ô