Đại cương về vận hành của bộ nhớ

Các tác vụ và các nhóm chân của một IC nhớ

Mặc dù mỗi loại bộ nhớ có hoạt động bên trong khác nhau, nhưng chúng có chung một số nguyên tắc vận hành mà chúng ta có thể tìm hiểu sơ lược trước khi đi vào nghiên cứu từng loại bộ nhớ.

Mỗi hệ thống nhớ luôn có một số yêu cầu ở các ngã vào và ra để hoàn thành một số tác vụ:

- Chọn địa chỉ trong bộ nhớ để truy xuất (đọc hoặc viết)

- Chọn tác vụ đọc hoặc viết để thực hiện

- Cung cấp dữ liệu để lưu vào bộ nhớ trong tác vụ viết

- Gửi dữ liệu ra từ bộ nhớ trong tác vụ đọc

- Cho phép (Enable) (hay Không, Disable) bộ nhớ đáp ứng (hay không) đối với lệnh đọc/ghi ở địa chỉ đã gọi đến.

Từ các tác vụ kể trên, ta có thể hình dung mỗi IC nhớ có một số ngã vào ra như sau:

- Ngã vào địa chỉ : mỗi vị trí nhớ xác định bởi một địa chỉ duy nhất, khi cần đọc dữ liệu ra hoặc ghi dữ liệu vào ta phải tác động vào chân địa chỉ của vị trí nhớ đó. Một IC có n chân địa chỉ sẽ có 2ⁿ vị trí nhớ. Ký hiệu các chân địa chỉ là A₀ đến A_n-1 Một IC có 10 chân địa chỉ sẽ có 1024 (1K) vị trí nhơ.

- Ngã vào/ra dữ liệu: Các chân dữ liệu là các ngã vào/ra, nghĩa là dữ liệu luôn được xử lý theo hai chiều. Thường thì dữ liệu vào/ra chung trên một chân nên các ngã này thuộc loại ngã ra 3 trạng thái. Số chân địa chỉ và dữ liệu của một IC xác định dung lượng nhớ của IC đó. Thí dụ một IC nhớ có 10 chân địa chỉ và 8 chân dữ liệu thì dung lượng nhớ của IC đó là 1Kx8 (8K bit hoặc 1K Byte).

- Các ngã vào điều khiển: Mỗi khi IC nhớ được chọn hoặc có yêu cầu xuất nhập dữ liệu các chân tương ứng sẽ được tác động. Ta có thể kể ra một số ngã vào điều khiển:

* CS¯ size 12{ {overline { ital "CS"}} } {}: Chip select - Chọn chip - Khi chân này xuống thấp IC được chọn

* CE¯ size 12{ {overline { ital "CE"}} } {}: Chip Enable - Cho phép chip - Chức năng như chân CS¯ size 12{ {overline { ital "CS"}} } {}

* OE¯ size 12{ {overline { ital "OE"}} } {}: Output Enable - Cho phép xuất - Dùng khi đọc dữ liệu

* R/ W¯ size 12{ {overline {W}} } {}: Read/Write - Đọc/Viết - Cho phép Đọc dữ liệu ra khi ở mức cao và Ghi dữ liệu vào khi ở mức thấp

* CAS¯ size 12{ {overline { ital "CAS"}} } {}: Column Address Strobe - Chốt địa chỉ cột

* RAS¯ size 12{ {overline { ital "RAS"}} } {}: Row Address Strobe - Chốt địa chỉ hàng.

Trong trường hợp chip nhớ có dung lượng lớn, để giảm kích thước của mạch giải mã địa chỉ bên trong IC, người ta chia số chân ra làm 2: địa chỉ hàng và địa chỉ cột. Như vậy phải dùng 2 mạch giải mã địa chỉ nhưng mỗi mạch nhỏ hơn rất nhiều. Thí dụ với 10 chân địa chỉ, thay vì dùng 1 mạch giải mã 10 đường sang 1024 đường, người ta dùng 2 mạch giải mã 5 đường sang 32 đường, hai mạch này rất đơn giản so với một mạch kia. Một vị trí nhớ bây giờ có 2 địa chỉ : hàng và cột, dĩ nhiên muốn truy xuất một vị trí nhớ phải có đủ 2 địa chỉ nhờ 2 tín hiệu RAS¯ size 12{ {overline { ital "RAS"}} } {} và CAS¯ size 12{ {overline { ital "CAS"}} } {}.

(H 7.1) cho thấy cách vẽ các nhóm chân của IC nhớ (m chân địa chỉ và n chân dữ liệu). (H 7.1b) và (H 7.1c) vẽ các chân địa chỉ và dữ liệu dưới dạng các Bus. (H 7.1b) được dùng trong các sơ đồ chi tiết và (H 7.1c) được dùng trong các sơ đồ khối.

(a) (b) (c)

(H 7.1)

Giao tiếp giữa IC nhớ và bộ xử lý trung tâm (CPU)

Trong hệ thống mọi hoạt động có liên quan đến IC nhớ đều do bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit, CPU) quản lý. Giao tiếp giữa IC nhớ và CPU mô tả ở (H 7.2)

(H 7.2)

Một tác vụ có liên quan đến bộ nhớ được CPU thực hiện theo các bước:

- Đặt địa chỉ quan hệ lên bus địa chỉ.

- Đặt tín hiệu điều khiển lên bus điều khiển.

- Dữ liệu khả dụng xuất hiện trên bus dữ liệu, sẵn sàng để ghi vào hoặc đọc ra.

Để hoạt động của IC đồng bộ, các bước trên phải tuân thủ giản đồ thời gian của từng IC nhớ (sẽ đề cập đến khi xét các loại bộ nhớ)