3.2.1. Tổ chức bộ nhớ vật lý
Tổ chức bộ nhớ cho một hệ Vi xử lý (máy vi tính) phụ thuộc không chỉ vào một hệ Vi xử lý cụ thể, mà còn phụ thuộc vào cách bố trí thuận lợi bên trong hệ thống. Trước hết, hãy làm quen với các khái niệm chip nhớ và từ nhớ để phân tích vấn đề tổ chức vật lý một bộ nhớ, sau đó mở rộng khái niệm tổ chức theo quan điểm của người lập trình (tổ chức logic).
Các chip nhớ được sản xuất dưới nhiều kích cỡ khác nhau, phụ thuộc vào công nghệ chế tạo. Chip nhớ là một vi mạch cụ thể, được bố trí các chân cơ bản như Hình 3.8. Các chân của một chip nhớ thông thường gồm các lối vào của BUS địa chỉ, lối dữ liệu, các chân điều khiển chọn chip, ghΑ0 ÷ A9 Các chân địa chỉ.
D1 ÷ D4 Các chân dự liệu CS Chân chọn chip WE Điều khiển Ghi/đọc Vcc Chân nguồn nuôi +5V
153
Hình 3.8. Sơ đồ nối chân một vi mạch nhớ RAM 1K x 4
Tuỳ theo từng chip, số lượng chân địa chỉ và số lượng chân dữ liệu có thể khác nhau phụ thuộc vào độ dài từ nhớ của chip và dung lượng của chip nhớ. Độ dài từ nhớ của chip nhớ có thể là 1bit, 4 bits hoặc 8 bits, trong khi số chân địa chỉ có thể từ 10 trở lên tuỳ thuộc vào dung lượng của chip nhớ. Trong trường hợp độ dài từ nhớ của chip là 1 bit, ta cần phải ghép song song 8 chip để tạo thành 1byte, ghép song song 16 chip để tạo một từ word - 2 bytes).(hình 3.9)
154
3.2.2. Thiết kế vỉ nhớ cho hệ vi xử lý
Thiết kế vỉ nhớ là một việc rất quan trọng và rất cần thiết trong việc xây dựng một hệ Vi xử lý. Các vỉ nhớ được thiết kế thông thường là EPROM, các loại vỉ nhớ RAM, từ các chip nhớ có sẵn. Thông thường, các chip nhớ được chọn là những chip thông dụng trên thị trường, có các thông số kỹ thuật chủ yếu sau:
Dung lượng nhớ của chip nhớ tính theo đơn vị Kbyte. Độ dài từ nhớ của chip nhớ tính theo số bits.
Một số thông số kỹ thuật khác nhu thời gian truy xuất, công suất tiêu tán của chip v. v... Những thông số này không có ảnh hưởng lớn đến quá trình thiết kế và xây dựng vỉ nhớ.
Các thông số được cho trước trong việc thiết kế một vỉ nhớ bao gồm:
Loại chip nhớ. Ví dụ dùng EPROM 2764 (8kx8) hay RAM TMS 2064 (8kx8) v.v...
Dung lượng của vỉ nhớ là dung lượng vỉ nhớ phải có, ví dụ 64KB, 128KB v.v...
Địa chỉ đầu của vùng nhớ, ví dụ vỉ nhớ có địa chỉ đầu là A0000H chẳng hạn. Ví dụ minh họa: Dùng EPROM 2764 (8kx8bit) xây dựng vỉ nhớ có dung lượng 32KB, địa chỉ đầu là 22000H.
Giải: Dựa trên yêu cầu của đề ra, phải thực hiện các bước sau:
1. Xác định số chip nhớ cần thiết để tạo từ nhớ cơ bản (độ dài 8 bits), có thể tính theo công thức: 8 n k
Trong đó: n là số chip cần để tạo được từ nhớ cơ bản k là độ dài từ nhớ của chip nhớ
Tín hiệu chọn vỏ CS của các chip này được nối chung với nhau, các chip này được coi như một chip liên thông, các bit dữ liệu sẽ được định vị theo thứ tự từ D7: D0 tương ứng với các bit từ D7: D0 của BUS dữ liệu.
2. Xác định số chip nhớ, hoặc số chip liên thông để tạo được dung lượng nhớ theo yêu cầu. Trong trường hợp cụ thể của đề ra, cần 4 chip để tạo được dung lượng nhớ 32KB. Tính theo công thức:
155
Q M
D
Trong đó: Q là dung lượng của vỉ nhớ
D là dung lượng của chip nhớ hoặc dung lượng của chip liên thông. M là số chip nhớ hoặc số chip liên thông cần thiết.
3. Xác định số dây địa chỉ cơ sở (tức là số dây địa chỉ thấp được nối trực tiếp vào chip nhớ hoặc chip liên thông): Số dây địa chỉ m phụ thuộc vào dung lượng nhớ của chip nhớ hoặc chip liên thông theo biểu thức sau:
2m = D trong đó: D là dung lượng của chip nhớ m là số dây địa chỉ cơ sở
4. Từ số chip hoặc số chip liên thông, xác định số dây địa chỉ cần thiết để tạo các dây chọn chip riêng biệt. Tính theo công thức:
2i = M trong đó i là số dây địa chỉ cần để giải mã xác định các tín hiệu chọn chip cho các chip nhớ hoặc chip liên thông. M là số lượng chip hoặc số lượng chip liên thông. Xây dựng mạch tổ hợp tạo các tín hiệu chọn chip CSi.
5. Các dây địa chỉ còn lại được sử dụng để tạo tín hiệu xác định vùng nhớ của vỉ nhớ trong không gian nhớ (được gán cho vỉ nhớ theo địa chỉ đầu của vỉ nhớ theo yêu cầu).
156
Sơ đồ khối vỉ nhớ như sau, các mạch tổ hợp logic xây dựng theo kiến thức học được ở môn học Kỹ thật điện tử số.
157 Bài tập:
Bài 1. Phần tử nhớ là gì? Cho ví dụ minh họa. Gợi ý: Đọc lại trang 118
Bài 2. Thế nào là bộ nhớ ROM,RAM? Gợi ý: Đọc lại trang 121
Bài 3. Vẽ cấu trúc của Chíp DRAM và nêu chức năng của các tín hiệu điều khiển.
158
Bài 4
Thiết bị vào ra của hệ vi xử lý Mục tiêu
- Trình bày được cấu tạo của các thiết bị vào ra của hệ vi xử lý
- Thực hiện được các phương pháp kết nối thiết bị vào ra với CPU của hệ vi xử lý - Rèn luyện tính tư duy, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp