Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ

Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Chương I: HỆ THỐNG SỐ 1.1 Số nhị phân: 1.1.1 Khái niệm: Số nhị phân dùng để mã hóa số thập phân nhằm đáp ứng cho mạch điện tử sử dụng kỹ thuật tín hiệu số Bất kỳ hệ thống số số mang “trọng số” hệ nhị phân khơng loại trừ điều Ví dụ: số nhị phân bit: B B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 Bit thứ (B7) bit có ý nghĩa lớn nhất, gọi MSB (most significant bit) ý nghĩa bit lại giảm dần đến B0 bit có ý nghĩa thấp gọi LSB (less significant bit) Trọng số bit biểu diễn vị trí bit số nhị phân đó, tăng dần từ trái sang phải Ví dụ: Vị trí bit 10 Trọng số bit 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 Giá trị Dec 1024 512 256 128 64 32 16 1.1.2 Giải mã từ nhị phân sang thập phân: Bây dựa vào bảng ta đổi số nhị phân thành số thập phân tương đương Sau ta đổi số nhị phân bit thành số thập phân: 101101102 = ?10 Ta đổi bit nhị phân ứng với trọng số thập phân Như số thập phân tương ứng với số nhị phân 10110110 10910 Ví dụ: Đổi số nhị phân sau thập phân: 0110 100011011 101010 1010110011 00100111 1.1.3 Mã hóa từ thập phân sang nhị phân: Ví dụ: mã hoá số 7510 sang số nhị phân 1024 512 256 128 64 32 16 1 0 1 75 -64 11 11 -8 3 -2 1 -1 Kết quả: 7510 = 10010112 Ví dụ: Đổi số thập phân sau số nhị phân: 36 89 116 567 231 747 1023 483 1.2 Số thập lục phân: Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ 1.2.1 Khái niệm: Hệ thập lục phân dùng rộng rãi hệ thống vi xử lý Nó dùng hai ký tự biểu diễn bit, nhóm bit cho kí tự Các kí tự biểu diễn hệ thập lục phân biểu diễn 0-9 A-F, 16 kí tự thể hệ đếm số 16 Bảng cho biết quan hệ hệ đếm: thập phân, nhị phân, thập lục phân: Thập phân Nhị phân Thập lục phân 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 10 1010 A 11 1011 B 12 1100 C 13 1101 D 14 1110 E 15 1111 F Một nhóm bit theo trình tự mã hóa sau: 0100 1110 E Như số nhị phân bit 010011102 biểu diễn sang thập lục phân 4E16 1.2.2 Chuyển đổi từ thập phân sang thập lục phân: Tổng quát, có phương pháp chuyển đổi hữu hiệu việc nhìn vào bảng Ví dụ: Chuyển đổi số 9010 sang thập lục phân Bước 1: chuyển 9010 sang nhị phân 9010 =10110102 Bước 2: Chuyển nhị phân sang thập lục phân 10110102 = 5A16 Kết 9010 = 5A16 Ví dụ: Đổi số thập phân sau sang số thập lục phân: 6910 20910 3010 200710 125 9910 10 1.2.3 Chuyển đổi từ thập lục phân sang thập phân: Ta lấy ví dụ để minh hoạ cho cách chuyển đổi này: Chuyển đổi 1AF16 sang số thập phân Bước 1: Chuyển đổi từ thập lục phân sang nhị phân 1AF = 000110101111 Bước 2: Chuyển đổi từ nhị phân sang thập phân Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ 000110101111 = 43110 Ví dụ: Chuyển đổi số thập lục phân sau thập phân: 1BA16 10016 20C16 F616 3916 12316 1.3 Hệ bát phân: 1.3.1 Khái niệm: Đây hệ đếm thơng dụng hơn, người ta dùng ký tự số để biểu diễn số: 0, 1, 2, …., Như số hệ bát phân khơng có ký tự số lớn 1.3.2 Cách đổi từ thập phân sang bát phân: Tương tự cách đổi từ thập phân sang nhị phân, ta lấy số thập phân cần đổi chia cho lưu lại số dư Đến thương số không dừng lại, số dư lấy ngược từ lên số bát phân Ví dụ: Đổi số thập phân 47 thành bát phân Số thập phân 47 Số chia (8) 8 Số dư Như số bát phân 578 1.3.3 Cách đổi từ bát phân sang thập phân: Tương tự cách đổi nhị phân sang thập phân Các số bát phân có trọng số Chúng ta lấy tổng số hạng số hạng chữ số nhân với mũ trọng số chữ số Ví dụ: Đổi số 25oct thành thập phân 25oct = 2* 81 + 5* 80 = 2110 Như 258 = 2110 BÀI TẬP : Đổi số thập phân nhị phân: 64, 16, 25, 123, 95, 78 Đổi số nhị phân sau sang thập phân: 11101, 10010, 111100, 100001, 1001001, 0010110 Đổi số thập phân sau sang thập lục phân: 145, 325, 270, 984, 158, 45, 92 Đổi từ số HEX sang DEC: ABF, 12C, EF, 178, FF, AEF, 3B4, 9F Đổi số nhị phân câu sang số bát phân, thập lục phân 1.4 Số BCD (Binary code decimal): BCD dạng số thập phân mã hóa nhị phân Mỗi thành phần số BCD số nhị phân 4bit, có giá trị thập phân tương ứng từ đến sau: 0000 -> 0001 -> 0010 -> 0011 -> 0100 -> 0101 -> 0110 -> 0111 -> 1000 -> 1001 Để chuyển đổi từ số BCD sang thập phân ta đơn giản chia nhóm bit đưa thập phân tương ứng Ví dụ: 1001 0011 = 93 BCD Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ DEC Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Ta đổi từ thập phân sang BCD cách chuyển chữ số số thập phân sang nhị phân ghép lại Ví dụ: 123DEC = 0001 0010 0011BCD 1.5 Số có bit dấu khơng có bit dấu: 1.5.1 Khái niệm: Nếu xét số dương, kể số số nhị phân trình bày phần trên, số gọi số khơng dấu Trong tính tốn số học, ta dùng dấu (+) để số dương dấu (-) để số âm Do ta phải tìm cách để diễn tả số nhị phân có dấu Cách thực thêm bit bên trái để dấu: bit số dương bit số âm Khi đó, số nhị phân có dấu gồm phần: dấu độ lớn 1.5.2 Các phương pháp thực hiện: Có ba phương pháp dùng vấn đề số có dấu: Phương pháp bit dấu giá trị Phương pháp bù Phương pháp bù hai - Phương pháp 1: bit dấu giá trị Trong phương pháp này, số nhị phân chứa dấu giá trị Vì số âm dương biểu diễn sau: Ví dụ: +4510 = 0101101 Bit dấu -4510 = Giá trị 0101101 Bit có trọng số lớn dấu số bit lại giá trị (MSB): Số dương (MSB): Số âm - Phương pháp 2: bù Trong phương pháp bù 1, số dương trình bày giống phương pháp bit dấu giá trị Có nghĩa MSB số nhị phân coi bit dấu Bit dấu số coi số dương, ngược lại bit dấu là số âm Ví dụ: +410 = 000 01002 +1710 = 001 01002 +12710 = 111 11112 Số âm biểu diễn cách lấy bù giá trị dương số Số bù thực cách chuyển đổi bit “1” thành bit “0” ngược lại -410 = 111 10112 -1710 = 110 11102 -12710 = 000 00002 - Phương pháp 3: bù Để thể số có dấu hệ thống vi xử lí, người ta dùng phương pháp bù Trong phương pháp này, số dương biểu diễn giống phương pháp bit dấu giá trị, phương pháp bù Cách biểu diễn bit dấu cho số dương lên đến +12710 Tuy nhiên số âm biểu diễn cách bù số dương tương ứng Số bù số số bù số cộng với Ví dụ: tìm số bù –410 Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Bước 1: Số nhị phân 410 0000 01002 Bước 2: Lấy bù 410 1111 10112 Bước 3: Cộng thêm vào số bù ta số bù –410 1111 11002 Bit mẫu Nhị phân không dấu Số bù hai Số bù Bit dấu giá trị 0000 0000 0000 0001 0000 0010 0000 0011 … 0111 1100 0111 1101 0111 1110 0111 1111 1000 0000 1000 0001 1000 0010 1000 0011 … 1111 1100 1111 1101 1111 1110 1111 1111 +1 +2 +3 +1 +2 +3 +1 +2 +3 124 125 126 127 128 129 130 131 +124 +125 +126 +127 -128 -127 -126 -125 +124 +125 +124 +125 +126 +127 -1 -2 -3 252 253 254 255 -4 -3 -2 -1 -3 -2 -1 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ -127 -126 -124 -125 -126 -127 Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Phương pháp bù phép tính: Một đặc tính hệ thống bù số có dấu khơng dấu cộng mạch Ví dụ ta cộng hai số 13210 với 1410 sau: 1000 0100 +0000 1110 1001 0010 13210 + 1410 146 Giả sử hai số hạng số bù hai có dấu, ta được: 1000 0100 +0000 1110 1001 0010 -12410 + 1410 -110 Trong 1000 01002 MSB bit dấu “1” nên số âm, lấy bù bit cịn lại 12410 nên 1000 01002 có giá trị -12410 (bit dấu khơng xét giá trị) Rõ ràng cấu hình bit Chỉ có ý nghĩa thay đổi Trong ví dụ đầu ta giả sử cấu hình bit không dấu cộng sinh sang số khơng dấu Trong ví dụ cấu hình bit số có dấu, nên cộng sinh kết số có dấu Điều chứng tỏ điều quan trọng cộng khối ALU luôn cộng số lại với thể chúng số không dấu Ưu điểm bù cấu hình bit giải thích theo kiểu khác Điều cho phép ta làm việc với số có dấu số khơng dấu mà không cần dùng cộng khác cho trường hợp Các phép toán bù mặt khác làm đơn giản hoá khối ALU Trong tất vi xử lí có lệnh trừ Vì khối ALU phải có chức trừ số cho số khác Tuy nhiên tạo thêm mạch trừ khối ALU mạch điện trở nên phức tạp giá thành cao Thực phương pháp bù cho phép ALU sử dụng mạch cộng dể thực phép trừ Như vi xử lí sử dụng mạch điện cho việc cộng trừ Phép trừ phương pháp bù Số bị trừ Số trừ Hiệu số 0100 0101 - 0001 1010 00101011 6910 - 2610 4310 Bộ vi xử lí thực phép trừ cách cộng trực tiếp số bù số trừ vào số bị trừ Số bị trừ Số trừ Hiệu số 0100 0101 + 1110 0110 00101011 6910 +(- 2610) 4310 Loại bỏ Thí dụ cho thấy nguyên nhân việc dùng hệ thống bù số có dấu, cho phép vi xử lí thực phép trừ phép cộng mạch điện Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ 1.6 Các mã số: 1.6.1 Giới thiệu: Để giao diện từ môi trường tương tự sang môi trường số, người ta chuyển tất thơng tin thành tín hiệu số dạng nhị phân Do có nhiều dạng liệu khác nên phải có qui định khác số nhị phân, cách qui định ta gọi mã số hay gọi tắt mã Có nhiều dạng mã, thơng dụng mã số thập phân mã BCD, mã chữ số mã ASCII 1.6.2 Mã BCD: BCD viết tắt chữ Binary Code Decimal (số thập phân mã hố thành nhị phân) Trong lĩnh vực máy tính, chữ, số, ký tự mã hóa thành mã ví dụ: chữ A máy tính không hiểu nên người ta dùng số nhị phân 1000001 để biểu diễn Các tính chất BCD xét chương Ngoài xét đến phép tính BCD - Cộng số BCD: Cộng hai số BCD có điểm khác với cộng hai số nhị phân cộng hai số BCD có kết nhỏ (1001) kết cuối Khi tổng > (1001) ta phải cộng kết với (0110) để có kết số BCD tạo số nhớ “1” lên hàng BCD có nghĩa cao ví dụ: 0011 + 0100 = 0111 số nhỏ 1001 nên 0111 kết việc cộng hai số BCD Ví dụ khác: 0110 + 0101 = 1011 kết không số BCD (>1001) nên ta cộng kết với 0110 ta 1011 + 0110 = 10001 nhớ hàng BCD có nghĩa cao cụ thể 0001 viết cách xác 0001 0001 BCD (11DEC) - Trừ số BCD: Cũng giống trừ nhị phân, nêu số bị trừ nhỏ số trừ ta mượn hàng cao đưa về, ý đưa đơn vị hàng cao hàng nhỏ kế ta cộng với hàng trừ lượng 1010, dĩ nhiên hàng cao phải đơn vị Ví dụ: 0011 0010 – 0001 0111 (tương đương 32 – 17) rõ ràng hàng đơn vị –7 không người ta lấy hàng chục Khi hàng đơn vị 0010 + 1010 = 1100 số bị trừ 0010 1100 số trừ 0001 0111 ta thực phép trừ là: 0011 0010 0010 1100 + 0001 0111 + 0001 0111 0001 0101 0001 0101 Còn số bị trừ lớn số trừ thực nhị phân - Parity bit: Như phần khảo sát, người ta dùng mã ASCII chuẩn bit để truyền tải xử lý liệu Nhưng thông thường người ta dùng byte cho trường hợp Lúc người ta dùng bit thứ cho việc kiểm tra q trình truyền sai hay khơng, bit gọi bit kiểm tra Có hai dạng : kiểm tra chẵn kiểm tra lẻ Ở phần phát tín hiệu đi, tổng số bit “1” liệu bit kiểm tra số chẵn gọi mạch phát chẵn, ngược lại gọi mạch phát lẻ Khi bên phát phát chẵn bên thu kiểm tra chẵn Nếu bên thu kiểm tra chẵn số bit “1” có lỗi đường truyền Đây phương pháp kiểm tra lỗi đơn giản phát sai kép Sau ví dụ cho cách thêm Parity bit mạch phát chẵn: Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Dữ liệu gốc bit Bit parity Dữ liệu bit 100 0001 0100 0001 100 0101 1100 0101 Tương tự cho mạch phát lẻ, liệu bit chứa số lẻ bit “1” Biên soạn: ThS Ngô Sỹ Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Chương 2: CỔNG LOGIC VÀ ĐẠI SỐ BOOLE 2.1 Cổng logic: 2.1.1 Cổng NOT: - Ký hiệu: Có ký hiệu hình vẽ 2.1, gồm hai chân, ngõ vào A ngõ Y A Y H.2.1 - Bảng thật: Bảng thật cổng quan hệ logic ngõ vào ngõ cổng Cổng NOT hay gọi cổng đảo có đặc điểm ngõ có trang thái ngược với ngõ vào, biểu diễn sau: Y = A AY= A0110 - Các mạch tương đương: Cho mạch điện hình vẽ 2.2: cơng tắt A đóng đèn Y tắt, ngược lại cơng tắt A mở đèn Y sáng Ơ ta qui định A đóng mức “1”, A mở mức “0”; tương tự vậy, đèn sáng múc “1”, đèn tắt mức “0” Như rõ ràng mạch cổng NOT Ở hình 2.3, qui định V IN đủ lớn mức “1”, VOUT có điện mức “1” ngược lại Thì rõ ràng cổng đảo hình thành Ơ ta xem VIN A, VOUT Y VCC R U A Y VIN VOUT VIN VOUT H 2.3 H 2.2 2.1.2 Cổng OR: A Y - Ký hiệu: B Ký hiệu hình vẽ 2.4 - Bảng thật: H.2.4 Cổng OR có hai ngõ vào ngõ Một cổng OR có nhiều ngõ vào có ngõ Ngõ Y cổng OR lên cần “1” ngõ vào lên “1” Ngõ xuống “0” tất ngõ vào xuống “0” Bảng thật sau: Biên soạn: ThS Ngô Sỹ Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ A 0 1 B 1 Y= A+B 1 - Mạch tương đương: Mạch tương đường theo công tắt: B A R A B A U Y B Y Y H2.7H2.6 H2.5 Xét mạch hình vẽ 2.5, A B hai cơng tắt đóng vai trị ngõ vào, đèn Y ngõ ra, hình 2.6 tương đương cổng OR Đèn Y sáng cần A B đóng hay A B đóng Mạch tương đương theo diode: Xét mạch hình vẽ 2.6 A, B hai ngõ vào có điện khơng có điện; Y LED xem ngõ Chỉ cần ngõ vào lên “1” Y sáng (lên “1”) 2.1.3 Cổng AND: - Ký hiệu: Cổng AND ký hiệu hình vẽ 2.7 Cổng AND có nhiều ngõ vào (tối thiểu 2) có ngõ ra, ngõ ký hiệu Y=A.B - Bảng thật: Ở cổng ngõ Y lên “1” tất ngõ vào lên “1” Chỉ cần ngõ vào xuống “0” ngõ xuống “0” Tính chất thể bảng bên A 0 1 B 1 Y=A.B 0 R U A B Y H2.8 - Mạch điện tương đương: Ta dùng mạch điện để thể tính chất cổng AND hình 2.8 A, B hai ngõ vào đèn Y ngõ Đèn Y sáng hai cơng tắt A, B đóng 2.1.4 Cổng NOR: - Ký hiệu: Ký hiệu cổng NOR giống cổng OR thêm phần đảo sau Vì mà tính chất OR + NOT Số ngõ vào có 2, ngõ có Biểu thức ngỏ sau: Y= A+B Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 10 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ - Hoạt động đọc: Bất CPU muốn đọc liệu vị trí nhớ cụ thể phải diễn buớc sau: CPU cấp địa nhị phân vị trí nhớ chứa liệu cần truy xuất Nó đặt địa lên đường truyền bus địa CPU kích hoạt đường truyền tín hiệu điều khiển thích hợp cho hoạt động đọc nhớ Vi mạch nhớ giải mã địa nhị phân nhằm xác định đâu vị trí nhớ chọn cho hoạt động đọc Vi mạch nhớ đặt đặt liệu từ vị trí nhớ chọn vào đường truyền liệu, từ liệu chuyển đến CPU Qua hai hoạt động ghi đọc ta thấy chức đường bus sau: - Bus địa chỉ: Đây bus chiều mang kết xuất địa nhị phân từ CPU đến IC nhớ để chọn vị trí nhớ - Bus liệu: Đây bus hai chiều, chuyển tải liệu qua lại CPU nhớ - Bus điều khiển: Bus truyền tín hiệu điều khiển từ CPU đến IC nhớ 7.2 Tổ chức vi mạch nhớ: 7.2.1 Bộ nhớ đọc – ROM: Hình 7.6 minh họa sơ đồ khối tiêu biểu cho ROM, gồm có đầu vào địa chỉ, đầu vào điều khiển đầu liệu H7.6 Giả sử ROM lập trình với liệu minh họa bảng 7.1, 16 từ liệu khác ghi vào 16 địa khác dạng nhị phân Người ta sử dụng số thập lục phân để biểu diễn liệu lập trình bảng 7.2 Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 73 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Bảng 7.1 Bảng 7.2 Hoạt động đọc liệu: Để đọc từ liệu từ ROM, ta phải làm sau: áp đầu vào địa thích hợp, sau kích hoạt đầu vào điều khiển Biên soạn: ThS Ngô Sỹ Trang 74 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Ví dụ muốn đọc liệu địa 0111 ROM (hình 7.6) ta phải áp giá trị A3A2A1A0 = 0111 cho đầu vào địa chỉ, sau áp dụng trạng thái thấp cho Đầu vào địa giải mã bên ROM để chọn liệu 11101101 giá trị xuất đầu D7 đến D0 Cấu trúc ROM: Cấu trúc bên ROM phức tạp Hình 7.7 sơ đồ đơn giản mô tả cấu trúc bên ROM có dung lượng 16x8 Gồm có phần bản: mảng ghi, giải mã hàng, giải mã cột, đệm đầu H7.7 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ Trang 75 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ - Mảng ghi (Resister array): Lưu trữ liệu lập trình vào ROM Mỗi ghi gồm nhớ số kích thước từ Trường hợp ghi chứa từ bit Các ghi xếp theo ma trận vuông, ghi ghi “ chết ”, không ghi thêm Vị trí ghi định rõ qua số hàng số cột cụ thể đầu liệu ghi nối vào đường liệu bên chạy qua toàn mạch Mối thang ghi có hai đầu vào cho phép Cả hai phải mức cao liệu ghi phép đưa vào dường truyền - Bộ giải mã địa chỉ: Mã địa A3A2A1A0 định ghi dãy phép đặt từ liệu bit vào đường truyền Ở dùng giải mã: giải mã chọn hàng (chọn 4) chọn cột Thanh ghi giao hàng cột chọn đầu vào địa ghi kích hoạt (cho phép) Ví dụ: Địa vào 1101 ghi xuất liệu Với A3A2 = 11, giải mã cột kích hoạt đường chọn cột số Với A1A0 = 01, giải mã hàng kích hoạt đường chọn hàng số Như kết hai đầu vào cho phép ghi số 13 mức cao liệu ghi đưa vào đường truyền liệu - Bộ đệm đầu ra: Thường sử dụng mạch đệm trạng thái, điều khiển chân Khi mức thấp, đệm đầu chuyển liệu Khi mức cao, đệm đầu trạng thái trở kháng cao, D7 đến D0 thả Thơng số thời gian: Sẽ có khoảng thời gian trễ truyền từ yêu cầu đưa vào qua đầu vào ROM đến liệu xuất đầu hoạt động đọc Thời gian gọi thời gian truy xuất (tACC) Thời gian truy xuất biểu diễn dạng sóng hình 7.8 H7.8 Dạng sóng phía biểu diễn đầu vào địa chỉ; dạng sóng mức thấp; dạng sóng biểu diễn đầu liệu tích cực Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 76 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Một thơng số thời gian khác quan trọng thời gian cho phép t OE Đó thời gian trễ đầu vào đầu liệu hợp lệ tACC ( TTL) : 30 – 90ns tACC ( NMOS) : 200 – 900ns tACC ( CMOS) : 20 – 60ns tOE (TTL) : ROM 10 - 20ns tOE ( NMOS) : ROM 25 - 100ns tOE ( CMOS) : ROM 10 – 20ns 7.2.2 Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên – RAM: Random Access Memory – nhớ truy xuất gọi nhớ đọc viết (RWM: read write memory) Nghĩa địa nhớ cho phép dể dàng truy cập Trong máy tính, RAM dùng nhớ tạm hay nhớ nháp Ưu điểm RAM đọc hay viết liệu lưu trữ RAM lúc Nhược điểm RAM dạng nhớ bốc nên điện liệu bị xóa cần nguồn ni dự phịng (back up batterry) Tương tự ROM, RAM bao gồm số ghi, ghi lưu trữ từ liệu có địa khơng trùng lập RAM thường có dung lượng 1K, 4K, 8K, 64K, 128K, 256K 1024K với kích thước 1, hay bit (có thể mở rộng thêm) H7.9 Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 77 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Hình 7.9 minh họa cấu trúc đơn giản RAM lưu trữ 64 từ bit (bộ nhớ 64x4) Số từ có địa khoảng từ đến 63 10 Để chọn 64 địa để đọc hay ghi, mã địa nhị phân đưa vào mạch giải mã Vì 64=2 nên giải mã cần mã vào bit - Hoạt động đọc (Read Operation): Mã địa nhận từ chọn ghi để đọc viết Để đọc ghi chọn đầu vào đọc ghi ( ) phải logic Ngoài đầu vào chip select phải mức logic Sự kết hợp = = cho phép đệm đầu ra, cho nội dung ghi chọn xuất bốn đầu liệu = cấm đệm đầu vào nên đầu vào liệu không tác động đến nhớ suốt hoạt động đọc - Hoạt động ghi (Write Operation): Để viết từ bit vào ghi chọn, cần phải có = = Tổ hợp cho phép đệm đầu vào, từ bit đặt vào liệu nạp vào ghi chọn = cấm đệm đầu Bộ đệm đầu đệm trạng thái nên đầu liệu trạng thái Hi-Z hoạt động ghi Hoạt động ghi xóa bỏ từ lưu trữ địa - Chọn chip (Chip Select): Hầu hết chip nhớ có hay nhiều đầu vào CS dùng phép tồn chip cấm hồn tồn Trong chế độ cấm, tất đầu vào liệu bị vơ hiệu hóa (Hi-Z), khơng hoạt động ghi đọc xảy Ngồi tên gọi CHỌN CHIP nhà sản xuất gọi CHIP ENABLE (CE) Khi đầu vào CS hay CE trạng thái tích cực chip nhớ chọn cịn ngược lại khơng chọn Tác dụng chân CS hay CE dùng để mở rộng nhớ kết hợp nhiều chip nhớ với - Các chân vào chung (Common Input Output): Để hạn chế số chân IC, nhà sản xuất thường kết hợp chức nhập/xuất liệu, dựa vào chân vào/ra (I/O) Đầu vào điều khiển chân vào/ra Trong hoạt động đọc, chân I/O đóng vai trị đầu liệu, tái tạo nội dung ô nhớ chọn Trong hoạt động ghi, chân I/O đầu vào liệu, liệu cần ghi đưa vào 7.3 Mở rộng dung lượng nhớ: Trong thực tế nhiều ứng dụng chip nhớ đáp ứng được, việc mở rộng nhớ tăng kích cở từ vấn đề cần thiết 7.3.1 Tăng kích thước từ nhớ: Giả sử cần nhớ lưu trữ 16 từ bit, thực tế ta có chip RAM 16x4 với đường vào/ra (I/O) chung Để giải vấn đề ta kết hợp hai chip 16x4 lại với để tạo thành nhớ mong muốn Hình 7.10 minh họa cách kết hợp Bởi chip lưu trữ 16 từ bit nên ta xem sử dụng chip để lưu trữ phân từ Có nghĩa RAM-0 chứa bit cao từ số 16 từ, RAM-1 chứa bit thấp từ số 16 từ Một từ có đủ bit có mặt đầu RAM nối với bus liệu Như từ số 16 từ chọn cách đưa mã địa tương ứng vào đường bus địa Điều có nghĩa là, đặt lên bus Biên soạn: ThS Ngô Sỹ Trang 78 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ địa chỉ, mã địa áp vào hai chip, cho chip truy xuất vị trí đồng thời Khi có địa chọn, ta đọc ghi địa điều khiển đường đường chung H7.10 - Để đọc phải mức cao, mức thấp Điều làm đường I/O RAM hoạt động đầu RAM-0 đặt từ bit chọn lên đường bus liệu, RAM -1 đặt từ bit chọn lên đường bus liệu Lúc bus liệu chứa từ bit hoàn chỉnh chọn - Để ghi mức thấp mức thấp, làm cho đường I/O RAM hoạt động đầu vào Từ bit cần ghi đặt lên bus liệu, bit cao ghi vào vị trí chọn RAM-0 bit thấp ghi vào vị trí chọn RAM-0 Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 79 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ 7.3.2 Tăng dung lượng nhớ: Giả sử ta cần mộ nhớ có dung lượng chưa 32 từ bit mà tay ta có chip 16x4 Để tạo nhớ có dung lượng 32x4 ta kết hợp chip 16x4 Cách kết hợp minh họa hình 7.11 H7.11 Mỗi RAM dùng để lưu trữ 16 từ bit chân vào liệu (I/O) RAM nối chung bus liệu đường Tại thời điểm cho phép chọn chip RAM để khơng nảy sinh vấn đề tranh chấp bus Vì tổng dung lượng mô-đun nhớ 32x4 nên phải có 32 địa khác nhau, địi hỏi đến đường địa Đường địa AB4 để chọn hai RAM (qua đầu vào ) đọc hay ghi vào đường địa lại dùng để xác định 16 vị trí ô nhớ chip RAM chọn Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 80 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ 7.4 Giới thiệu Vi mạch nhớ: 7.4.1 CHIP EPROM M2732A: Hiện thị trường có nhiều loại EPROM với dung lượng thời gian truy xuất khác IC 2732A loại EPROM NOMS nhỏ có dung lượng 4Kx8 hoạt động với nguồn điện +5V suốt tiến trình vận hành bình thường Hình 7.12 minh họa sơ đồ chân chế độ hoạt động IC IC M2732A có 12 đầu vài địa đầu liệu Hai đầu vào điều khiển đầu vào cho phép chip, sử dụng để đặt thiết bị vào chế độ có đợi lượng tiêu thụ giảm Chân đầu vào hai mục đích, có chức phụ thuộc vào chế độ hoạt động thiết bị cho phép đầu sử dụng để kiểm soát vùng đệm đầu liệu thiết bị, cho nối thiết bị với bus liệu vi xử lý mà không xảy chanh chấp bus Vpp điện lập trình đặt biệt bắt buộc phải có giai đoạn lập trình Hình 7.12 (a) Kí hiệu logic EPROM M2732A; (b) Sơ đồ chân; (c) Vỏ EPROM với cửa sổ tia tử ngoại; (d) Chế độ hoạt động EPROM M2732A Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 81 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ 7.4.2 Chip EPROM M27C64A: IC EPROM M27C62A loại EPROM có dung lượng lớn 8Kx8 thời gian truy xuất 150ns Đây loại EPROM phổ biến thị trường, có hai dạng vỏ khác để người dùng chọn lựa tuỳ theo nhu cầu Hình 7.13 minh họa ký hiệu logic chức chân EPROM M27C64A H7.13 Chế độ hoạt động EPROM M27C64A bảng sau: Bảng Biên soạn: ThS Ngô Sỹ Trang 82 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ H7.14 Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 83 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ 7.4.3 SRAM MCM6264C: Một loại IC SRAM thực tế dàn có mặt thị trường MCM6264C CMOS 8Kx8 với chu kỳ đọc chu kỳ ghi 12ns, công suất tiêu thụ chế độ standby 100mW Sơ đồ chân hình dạng IC minh họa hình 7.15 Cấu trúc bên IC SRAM hình 7.16 Ở có 13 đầu vào địa đường vào/ra liệu đầu vào điều khiển định chế độ vận hành thiết bị, theo bảng chế độ hoạt động bên Trong đó, đầu vào đầu vào mức thấp cho phép ghi liệu vào RAM, với điều kiện RAM chọn hai đầu vào E tích cực mức cao cho phép hoạt động đọc, miễn linh kiện phải chọn đệm đầu kích hoạt = LOW Khi khơng chọn linh kiện trở vào chế độ lượng thấp, khơng có đầu vào có hiệu lực H7.15 Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 84 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ H7.16 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ Trang 85 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ 7.4.4 DRAM TMS44100: Hiện thị trường có IC DRAM TMS44100 4Mx1 hãng Texas Intruments Sơ đồ chân chức chân minh họa hình 7.17 H7.17 H7.18 Một mảng ô nhớ xếp thành 2048 hàng x 2048 cột Bộ giải mã địa chỉ, lần chọn hàng nên xem giải mã 2048 Do đường địa dồn kênh nên toàn 22 bit địa xuất lúc Một điều lưu ý là, có 11 đường địa chúng phải đến ghi địa hàng lẫn ghi địa cột Mỗi ghi địa chứa nửa địa 22 bit Thanh ghi hàng lưu trữ nửa trên, ghi cột lưu trữ nửa Hai đầu vào xung chọn (strobe) quan trọng chi phối thời điểm thông tin địa chốt lại Đầu vào chọn địa hàng đếm nhịp ghi địa hàng 11 bit Đầu vào chọn địa cột đếm nhịp ghi địa cột 11 bit Biên soạn: ThS Ngô Sỹ Trang 86 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ H7.19 Một địa 22 bit áp vào DRAM qua buớc, sử dụng Ban đầu lẩn mức cao (hình 7.19 minh họa thời gian).Tại thời điểm t 0, địa hàng 11 bit (A11 đến A22) áp vào đầu vào địa Sau thời gian cho phép t RS cần thiết để đặt ghi địa hàng, đầu vào bị đẩy xuống thấp thời điểm t1 NGT (chuyển trạng thái sườn xuống tín hiệu) nạp địa hàng vào ghi địa hàng cho từ A 11 đến A21 lúc xuất đầu vào giải mã hàng mức thấp cho phép giải mã hàng, hầu giải mã địa hàng chọn hàng mảng Tại tời điểm t2, địa cột 11 bit (từ A đến A10) áp vào đầu vào địa Tại thời điểm t3 đầu vào xuống thấp để nạp địa cột vào ghi địa cột, tiến hành hoạt động đọc hay ghi ô nhớ RAM tĩnh Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang 87 ... lí thực phép trừ phép cộng mạch điện Biên soạn: ThS Ngô Sỹ Trang Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ 1.6 Các mã số: 1.6.1 Giới thiệu: Để giao diện từ môi trường tương tự sang môi trường số, người ta chuyển... Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Dữ liệu gốc bit Bit parity Dữ liệu bit 100 0001 0100 0001 100 0101 1100 0101 Tương tự cho mạch phát lẻ, liệu bit chứa số lẻ bit “1” Biên soạn: ThS Ngơ Sỹ Trang Giáo Trình: ... Trang 25 Giáo Trình: KỸ THUẬT SỐ Chính điện trở ngõ vào cao nên chúng nhạy dễ hư hỏng với tĩnh điện Mặc dù hầu hết CMOS có diode bảo vệ đầu vào, nhiên phải cẩn thận tiếp xúc với CMOS 3.4 Giao Tiếp