Nói chung, bộ nhớ được phân loại theo một vài thuộc tính (Hình 3.1 biểu
diễnmộtcáchphânloạicácbộnhớ).Sauđâylàmộtsốcáchphânloạibộnhớ:
Theochứcnăngbộnhớ đượcchiathànhhailọai: -Bộnhớtrong(bộnhớchính)
-Bộnhớngoài.(bộnhớ phụ)
Dựatrênthờigianghivàcáchghibộnhớ trongcóthểchiathành: -Bộnhớcốđịnh
-Bộnhớbáncốđịnh -Bộnhớđọc/ghi
a.Bộnhớcốđịnh
ROM (ReadOnlyMemory)
Bộ nhớcó nội dung ghi sẵn một lần khi chế tạo được gọi là bộ nhớ cố định và được kýhiệulàROM.Việcghiđượcthựchiện bằngmặtnạ.Mộtphầntửnhớtrong ROM thường đơn giản hơn nhiều so với một mạch lật trong bộ nhớ đọc /ghi, vì trạng thái của nó cốđịnh. Chương trình điềukhiển của hầu hết các hệ vitính được giữ trong ROM. Một phần tử nhớ(một bit nhớ) thường được thựchiện bởi một 1 Diode, 1 Transistor lưỡng cực hay 1 Transistor trường. Hình 3.2 mô tả nguyên lý một ma trận nhớ đơn giản gồm4 hàng và 4 cột (4 từ, mỗi từ 4bit) . Cácdây hàng
433
KiếntrúcMáytính NVTam,HTCước.IOIT,VAST
tương ứng với dậy chọn từ nhớ, các dây cột tương ứng với bit nhớ trong từ. Vị trí tương ứnggiátrịlogic1cónốidiode,vịtrítươngứngvới0logicđểtrống.
KhiR0đượcchọncácdioddẫncódòngquacáccộttươngứngcólogic1 R0 chọn C0C1C2C3= 1101 R 0 R 1 R 2 R 3 C0 C1 C 2 C3
H×nh 3.2: CÊu tróc m¹ch nhí ROM
PROM (ProgrammableReadOnlyMemory)
Một dạng củaROM làPROM. Giống như ROM,PROM chỉ có thể ghi một lần.
Tất cả các bit của PROM sau khi chế tạo cố định ở 0 hay 1,phụ thuộc vào loại mạch.Với việc sửdụngmộtthiết bịghi(bộ ghiPROM) nhữngbitmongmuốn có thể ghigiá trịngược lại. Giátrị của cácbit mộtkhi đãghi, không thay đổiđược nữa. Cấutrúc phần tử PROM cũngtương tự như ROM. Các diode nốitiếp với cầu chì điện tử được nối ở tất cả các nút. Khi chưa ghi tất cả các bit có giá trị 1 logic. Thiếtbịghisẽ“đốtcháy”cáccầuchì ởcácvịtrímuốncógiátrịlogic0.
-Diodeởtấtcảcácvịtrí -Diodenốivớicầuchì
-Nếucó xungđiệnghicầuchìsẽbịcháy
443
KiếntrúcMáytính NVTam,HTCước.IOIT,VAST
b.Bộnhớbáncốđịnh
EPROM(ErasableProgrammableReadOnlyMemory)
Đâylà bộ nhớ xóa được bằng tia cựctím và ghi lại được. Số lần xóa và ghi lạikhông hạnchế. Chúng có thờigianghi lớnhơn rất nhiềuso với bộ nhớđoc/ghi. Dưới tácdụng của tiacực tímtất cả cácô nhớbị xóacùng một lúc,mạch nhớ phải đượcđưa rakhỏi hệvi tínhđể xóa.Điềuthuận tiệnởbộ nhớ báncố địnhcũng như ROM, là bộ nhớ tuy bất biến khi dùng nhưng vẫn có thể ghi lại được. Một bộ nhớ bấtbiếnlàbộnhớcónộidungkhôngbịmấtkhinguồnđiệnbịngắt.
Nội dung củabộ nhớkhông bất biến sẽ thay đổi khi mất nguồn nuôi.Thuật ngữ “ROM” thường được sử dụng ởđây để chỉ bộ nhớ cố định và bộ nhớ bán cố địnhvì chúng đềucó tính chấtbất biến. Cấu trúc củamột bitnhớ là một Transistor MOScóthêmcửathảnổi(FloatingGate)(Hình3.3).
CáchnốicáccựccủaTransistor: -Cựcnguồnnốivóimứclogic1 -Cựccửanốivới dâychọntừ -Cựcmángnốivớidâychọnbit
NếucựcthảnốikhôngcóđiệntíchthìTransistorhoạtđộngbìnhthường.Khi dây từ được kích thì cực cửa có điện tích dương làm cho cực nguồn và cực máng thông,dây bitcómứclogic1.Nếu cựccửathảnổicó điệntíchâm,Transistorđóng kểcảkhidâytừđượcchọn.
Muốn nạp giá trị logic 0 vào bit nhớ thì phải đưa điện tích âm vào cửa thả nổi bằng cách đưa xung điện có biên độ khoảng 20V giữa cực cửa và cực máng trongkhoảng thời giantừ 5ms đến 50ms tuỳtheo loaị EPROM. Dưới tác độngcủa xungđiện này các điệntử sẽ cónăng lượng đủ lớn đi qua lớpcách điệngiữa đế và cực thả nổi. Các điện tử sẽ được tích lại trong cửa thả nổi sau khi xung điện được cắt.
MuốnxoátoànbộnộidungcủamạchEPROM,taphảiđưamạchvàođèntia cựctím, thờigian khoảng20phút.Dưới tácđộng củatia cựctím, cácđiệntửởcực tảnổi hấpthụ nănglượng và nhảylên mứcnănglượng cao hơn vàrời khỏi cựcthả nổi.Nhưvậy,saukhixoátấtcảcácbitcủamạchEPROMcógiátrịlogic1.
453
KiếntrúcMáytính NVTam,HTCước.IOIT,VAST
Source: cựcnguồn Drain: cựcmáng Field Oxide
n-Source:vùngnguồnđiệntử n-Drain:vùngmángđiệntử P-Substrate đếbándẫnloạilỗ
Cóthêmcửanổi(Floatinggate)sovớicáctransistorMOSthường
EEPROM(Electrical ErasableProgrammableReadOnlyMemory
EEPROM cũngtương tựEPROM,có thểghiđược nhiềulần, có nghĩalàghi lại vàsử dụnglại, nhưngEEPROM khôngxoábằng tia cựctímmàbằng xungđiện nên khi xóa vẫn để trongmạch điện. Về nguyên lý cấu trúc bit nhớ của EEPROM cũng làTransistor với cực thả nổinhưng cólớp oxytmỏng giữacực thảnổi và cực
máng(Hình3.4).
Đểnạpgiátrịlogic0vàobitnhớcũngphảithựchiệntươngtựnhưEPROM
463
KiếntrúcMáytính NVTam,HTCước.IOIT,VAST
Để xoá các bit về 1 cần đưa điện thế - 20V giữa cực cửa và cực máng làm cho điệntửtừcựcthả nổichảy vềcựcmáng quakênh màngmỏngoxyt. Dòng điện tửnàykhôngđượcquálâuđểcựcthảnổitrở thànhnơitíchđiệndương.
c.Bộnhớđọc/ghi
RAM(RadomAccessMemory)
Bộ nhớcó thể ghi và đọc nhiều lần, với thời gian ghi ngắn cỡ vài chục đến vài trăm nano giây. Trong các hệ vi tính, bộ nhớ đọc/ghi được sử dụng để cất giữ chương trình,kếtquảtrunggian...
SRAM (StaticRAM)
473
KiếntrúcMáytính NVTam,HTCước.IOIT,VAST
SRAM là bộnhớ đọc/ghi có nguyên lýhoạt động tĩnh.Bộ nhớđọc/ghi tĩnh có các ô nhớ cấu tạo tương tự như mạch lật (Hình 3.5). SRAM không cần điều khiển phức tạp như DRAM, tốc độ nhanh hơn (tA= 10 ns), tin cậy hơn nhưng giá thànhtínhtheobit đắthơnDRAM, được sửdụnglàm bộđệmcachetrongcácbộvi xửlýhaymáyvitính.BitnhớđượctạobởiFlip-Flop.
DRAM(DynamicRAM)
chiếc tụ bán dẫn được nối (Hình 3.6). Do điện tích trên tụ điện có thể bị dò qua công tắc “không lý tưởng”, DRAM cần được khôi phục nội dung đều đặn, nếu không nội dung sẽ mất. Mạch DRAM cần điều khiển phức tạp hơn SRAM, nhưng có dung lượng lớn, giá thànhrẻ nên được dùng làmbộ nhớ chính trong các máyvi tính.
483
KiếntrúcMáytính NVTam,HTCước.IOIT,VAST
d.Bộnhớngoài
SAM (Sequencial AccessMemory)
SAM là bộ nhớ ngoài thâm nhập trình tự. Thời gian thâm nhập phụ thuộc vào vịtrí của thông tin trênphương tiện mang tin.Ví dụTap Cartridgesdùng như thiếtbịlưutrữdữliệucủamáyvitính.
DAM (DirectAccessMemory)
DAM cho phép thâm nhập tớibất cứvùng dữ liệu nào cần. Thời gian thâm nhậpphụthuộcvào vịtrícủathôngtin trênphươngtiên mangtin.Vídụ thiếtbịđĩa cứng,đĩamềmthuộcloạithiếtbịngoạivikiểuDAM.
CD-ROM(CompactDiskReadOnlyMemory)
CD-ROMlàloạithiết bịđĩadựatrênnguyênlý quanglaser. Dunglượngcủa đĩaCD-ROMrấtlớncókhảnăngchứatới650MByte.
WORM (WriteOnceReadMany)
WORM cho phép người sử dụng ghi thông tin một lần để đọc nhiều lần. Kiểu đĩa này rất thuận tiện cho việc sao chép phần mềm hay dự liệu khi triển khai cácứngdụngtinhọc.
DVDcho phépghi nhiềulớp thông tintrên mộtđĩa làmcho dung lượngcủa đĩatănglên đángkểsovới CD-ROM. Mộtđĩa DVDcóthể lưutrữ lượng thôngtin gấp17lầnmộtđĩaCD-ROM.
Nhữngmạchnhớbán dẫn hiệnnay cósức chứagiớihạn.Trong một vàiứng dụng, một bộ nhớ không những cần có dung lượng đủ lớn, mà còn cần được tổ chức để có số lượng từ và số lượng bit trong một từ như mong muốn. Nói chung, trongbộ nhớ có nhiềuvi mạch nhớ được nối ghéplại để có độdài từvà tổng sốtừ cầnthiết.
Những vi mạch nhớ bán dẫn được thiết kế sao cho có đầy đủ những chức năngcủamộtbộnhớnhư:
-Mộtmatrậncácphầntửnhớ,mỗiphầntửchứamộtbit -Phầnmạchlogicđểgiảimãđịachỉchoônhớ
-Phầnmạchlôgicchophépđọc/ghi đượcnộidungcủaônhớ -Bộđệmvào,bộkíchra
-Phầnmạchmởrộngđịachỉ
493
KiếntrúcMáytính NVTam,HTCước.IOIT,VAST