Giáo trình Kỹ thuật số - Chương 5: Hệ tuần tự

ûi theo säú bit dỉỵ liãûu lỉu trỉỵ: 4 bit, 5 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit. 
Âäúi våïi thanh ghi låïn 8 bit, ngỉåìi ta khäng duìng hoü TTL maì duìng hoü 
CMOS. 
Phán loải theo hỉåïng dëch chuyãøn dỉỵ liãûu trong thanh ghi: 
- Thanh ghi dëch trại. 
- Thanh ghi dëch phaíi. 
- Thanh ghi vỉìa dåìi phaíi vỉìa dåìi trại. 
Phán loải theo ngoỵ vaìo dỉỵ liãûu: 
 - Ngoỵ vaìo dỉỵ liãûu näúi tiãúp. 
- Ngoỵ vaìo dỉỵ liãûu song song: Song song khäng âäưng bäü, song 
song âäưng bäü. 
Phán loải theo ngoỵ ra: 
- Ngoỵ ra näúi tiãúp. 
- Ngoỵ ra song song. 
- Ngoỵ ra vỉìa näúi tiãúp vỉìa song song. 
5.3.2.3. Nháûp dỉỵ liãûu vaìo FF 
Nháûp dỉỵ liãûu vaìo FF bàịng chán Preset (Pr): (xem 
hçnh 5.15) 
1
A
Load 
Hçnh 5.15 
3 2
Pr Clr- Khi Load = 0 : Cäøng NAND 3 vaì 2 khọa → 
ngoỵ vaìo Pr = Clr = 1 → FF tỉû do ⇒ dỉỵ liãûu A 
khäng nháûp vaìo âỉåüc FF. 
- Khi Load = 1 : Cäøng NAND 2 vaì 3 måí. Lục âọ 
ta cọ: Pr = A , Clr = A. 
Nãúu A = 0 → Pr = 1, Clr = 0 ⇒ Q = A = 0. 
Nãúu A = 1 → Pr = 0, Clr = 1 ⇒ Q = A = 1. 
Váûy Q = A ⇒ dỉỵ liãûu A âỉåüc nháûp vaìo FF. 
Baìi giaíng Kyỵ Thuáût Säú Trang 144 
Tuy nhiãn, cạch naìy phaíi duìng nhiãưu cäøng logic khäng kinh tãú vaì 
phaíi duìng chán Clr laì chán xọa nãn phaíi thiãút kãú âäưng bäü. 
Âãø khàõc phủc nhỉỵng nhỉåüc âiãøm âọ ta duìng mảch nhỉ trãn hçnh 
5.16 : 
- Chán Clr âãø träúng tỉång âỉång våïi mỉïc logic 1. 
Load A
Pr Clr
- Khi Load = 0 : cäøng NAND khọa → Pr = Clr =1 
→ FF tỉû do. Dỉỵ liãûu khäng âỉåüc nháûp vaìo FF. 
- Khi Load = 1 : cäøng NAND måí → Pr = A . 
Giaí sỉí ban âáưu : Q = 0. 
Nãúu A = 0 → Pr = 1, Clr = 1 ⇒ Q = Q0 = 0. 
Hçnh 5.16Nãúu A = 1 → Pr = 0, Clr = 1 ⇒ Q = 1. 
Váûy Q = A ⇒ Dỉỵ liãûu A âỉåüc nháûp vaìo FF. 
Chụ yï: Phỉång phạp naìy âoìi hoíi trỉåïc khi nháûp phaíi xọa FF vãư 0. 
Vê dủ: Xẹt mäüt thanh 4 bit cọ khaí nàng dåìi phaíi (hçnh 5.17). 
Ck1 
Q1 
1Q 
J1 
K1 
Ck2 
Q2 
2Q
J2 
K2 
Ck3 
Q3 
3Q
J3 
K3 
Load
Q2 Q1 
Ck 
Clr
Ck4 
Q4 
4Q 
J4 
K4 
Q3 Q4 
A B C D
DSR
Hçnh 5.17. Thanh ghi dëch phaíi
Trong âọ: 
- DSR (Data Shift Right): Ngoỵ vaìo Data näúi tiãúp (ngoỵ vaìo dëch 
phaíi). 
- Q1, Q2,Q3, Q4 : cạc ngoỵ ra song song. 
Âãø giaíi thêch hoảt âäüng cuía mảch, ta dỉûa vaìo baíng trảng thại cuía DFF. 
Giaí sỉí ban âáưu : Ngoỵ vaìo nháûp Load = 1 → A, B, C, D âỉåüc nháûp 
vaìo thanh ghi dëch → Q1 = A, Q2 = B, Q3 = C, Q4 = D. 
Chỉång 5. Hãû tuáưn tỉû Trang 145 
Hoảt âäüng dëch phaíi cuía thanh ghi: 
- Xẹt FF1: D = DSR1, Q1 = A. 
Nãúu DSR1 = 0 → Q = 0 ; nãúu DSR1 = 1 → Q = 1. 
Kãút luáûn: Sau mäüt xung Ck tạc âäüng sỉåìn xuäúng thç Q1 = DSR1. 
- Lục âọ FF2, FF3,FF4 : Q2 = A, Q3 = B, Q4 = C. 
Tỉïc laì sau khi Ck tạc âäüng sỉåìn xuäúng thç näüi dung trong thanh ghi 
âỉåüc dåìi sang phaíi 1 bit. Sau 4 xung, dỉỵ liãûu trong thanh ghi âỉåüc 
xuáút ra ngoaìi vaì näüi dung DFF âỉåüc thay thãú bàịng cạc dỉỵ liãûu tỉì ngoỵ 
vaìo DATA näúi tiãúp DSR1, DSR2, DSR3, DSR4. 
Ta cọ baíng trảng thại hoảt âäüng cuía mảch: 
Trảng thại hiãûn tải Trảng thại kãú Xung 
vaìo Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4
1 A B C D DSR1 A B C 
2 DSR1 A B C DSR2 DSR1 A B 
3 DSR2 DSR1 A B DSR3 DSR2 DSR1 A 
4 DSR3 DSR2 DSR1 A DSR4 DSR3 DSR2 DSR1
Trỉåìng håüp ngoỵ ra Q bàịng ngoỵ vaìo dỉỵ liãûu näúi tiãúp DSR (hçnh 5.18). 
Ck1 
Q1 
1Q 
J1 
K1 
Ck2 
Q2 
2Q
J2 
K2 
Ck3 
Q3 
3Q
J3 
K3 
PrPr
Ck 
Clr
Ck4 
Q4 
4Q 
J4 
K4 
DSR
Hçnh 5.18.
PrPr
Baìi giaíng Kyỵ Thuáût Säú Trang 146 
Ta cọ baíng trảng thại hoảt âäüng cuía mảch hçnh 5.18: 
Trảng thại hiãûn tải Trảng thại kãú Xung 
vaìo Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4
1 0 0 0 0 1 0 0 0 
2 1 0 0 0 1 1 0 0 
3 1 1 0 0 1 1 1 0 
4 1 1 1 0 1 1 1 1 
5 1 1 1 1 0 1 1 1 
6 0 1 1 1 0 0 1 1 
7 0 0 1 1 0 0 0 1 
8 0 0 0 1 0 0 0 0 
Âáy laì mảch âỉåüc ỉïng dủng nhiãưu trong thỉûc tãú. 
5.3.3. Bäü nhåï 
5.3.3.1. Cạc khại niãûm 
- Tãú baìo nhåï (Memory cell) 
Âọ laì thiãút bë hay mảch âiãûn tỉí duìng âãø lỉu trỉỵ 1 bit. 
Vê dủ: FF âãø lỉu trỉỵ 1 bit, tủ âiãûn khi nảp âiãûn thç lỉu trỉỵ 1 bit, hồûc 
mäüt âiãøm trãn bàng tỉì. 
- Tỉì nhåï (Memory word ) 
Laì nhọm cạc bit åí trong mäüt bäü nhåï. 
Vê dủ: Mäüt thanh ghi gäưm 8 DFF cọ thãø lỉu trỉỵ tỉì nhåï laì 8 bit. 
Trong thỉûc tãú, kêch thỉåïc cuía tỉì nhåï cọ thãø thay âäøi trong cạc loải 
mạy tênh tỉì 4 → 64 bit. 
- Byte: 
Mäüt nhọm tỉì nhåï 8 bit. 
- Dung lỉåüng bäü nhåï 
Chè khaí nàng lỉu trỉỵ cuía bäü nhåï. 
Vê dủ: 1K = 210 ; 2K = 211; 4K = 212 ; 1M = 220. 
- Âëa chè 
Duìng âãø xạc âënh cạc vuìng cuía cạc tỉì trong bäü nhåï. 
Chỉång 5. Hãû tuáưn tỉû Trang 147 
Xẹt bäü nhåï gäưm 16 ngàn nhåï tỉång âỉång 16 tỉì, ta cáưn duìng 4 
âỉåìng âëa chè (24 = 16 → cọ 4 âỉåìng âëa chè). Nhỉ váûy cọ mäúi quan 
hãû giỉỵa âëa chè vaì dung lỉåüng bäü nhåï. 
Vê dủ : Âãø quaín lyï âỉåüc bäü nhåï cọ dung lỉåüng laì 8 Kbytes thç cáưn 
13 âỉåìng âëa chè. 
- Hoảt âäüng âoüc (READ) 
Âoüc laì xuáút dỉỵ liãûu tỉì bäü nhåï ra ngoaìi. 
Âãø âoüc näüi dung mäüt ä nhåï cáưn thỉûc hiãûn: 
+ Âỉa âëa chè tỉång ỉïng vaìo cạc âỉåìng âëa chè A. 
+ Khi tên hiãûu âiãưu khiãøn âoüc tạc âäüng thç lục báúy giåì dỉỵ liãûu chỉïa 
trong cạc ngàn nhåï tỉång ỉïng våïi vuìng âëa chè xạc âënh åí trãn 
seỵ âỉåüc xuáút ra ngoaìi. 
- Hoảt âäüng viãút (WRITE) 
Viãút laì ghi dỉỵ liãûu tỉì bãn ngoaìi vaìo bãn trong bäü nhåï. 
Muäún viãút phaíi thỉûc hiãûn: 
+ Âàût cạc âëa chè tỉång ỉïng lãn cạc âỉåìng âëa chè. 
+ Âàût dỉỵ liãûu cáưn viãút vaìo bäü nhåï lãn cạc âỉåìng dỉỵ liãûu. 
 + Têch cỉûc tên hiãûu âiãưu khiãøn ghi. 
Khi ghi dỉỵ liãûu tỉì bãn ngoaìi vaìo bãn trong bäü nhåï thç dỉỵ liãûu cuỵ seỵ 
máút âi vaì âỉåüc thay thãú bàịng dỉỵ liãûu måïi. 
- Bäü nhåï khäng bay håi 
Chè loải bäü nhåï maì dỉỵ liãûu khäng máút âi khi máút nguäưn âiãûn. 
- Bäü nhåï bay håi 
Chè loải bäü nhåï lỉu trỉỵ dỉỵ liãûu khi coìn nguäưn âiãûn vaì khi máút nguäưn 
âiãûn thç dỉỵ liãûu seỵ bë máút. 
- RAM (Random Access Memory) 
Bäüü nhåï truy xuáút ngáùu nhiãn, âoüc viãút tuìy yï, coìn âỉåüc goüi laì RWM 
(Read/Write Memory). Âáy laì loải bäü nhåï cho phẹp âoüc dỉỵ liãûu 
chỉïa bãn trong ra ngoaìi vaì cho phẹp nháûp dỉỵ liãûu tỉì bãn ngoaìi vaìo 
trong. 
- ROM (Read Only Memory) 
Baìi giaíng Kyỵ Thuáût Säú Trang 148 
Bäü nhåï chè âoüc. Chè cho phẹp âoüc dỉỵ liãûu trong ROM ra ngoaìi maì 
khäng cho phẹp dỉỵ liãûu ghi dỉỵ liãûu tỉì bãn ngoaìi vaìo trong bäü nhåï. 
- SM (Static Memory) 
Bäü nhåï ténh laì loải bäü nhåï lỉu trỉỵ dỉỵ liãûu cho âãún khi máút âiãûn ạp 
cung cáúp maì khäng cáưn laìm tỉåi dỉỵ liãûu bãn trong. Vê dủ: SRAM. 
- DM (Dynamic Memory) 
Bäü nhåï âäüng laì loải bäü nhåï cọ thãø máút dỉỵ liãûu khi âiãûn ạp cung cáúp 
chỉa bë máút, vç váûy cáưn cọ cå chãú laìm tỉåi dỉỵ liãûu. Ỉu âiãøm cuía loải 
bäü nhåï naìy laì täúc âäü truy xuáút nhanh, giạ thaình hả. Vê dủ: DRAM. 
- Bäü nhåï tuáưn tỉû 
Vê dủ: Âéa mãưm, âéa cỉïng, bàng tỉì. 
5.3.3.2.ROM (Read Only Memory) 
- MROM (Mask ROM): Âỉåüc láûp trçnh båíi nhaì saín xuáút. 
Ỉu vaì nhỉåüc âiãøm: Chè cọ tênh kinh tãú khi saín xuáút haìng loảt nhỉng 
lải khäng phủc häưi âỉåüc khi chỉång trçnh bë sai hoíng. 
- PROM (Programmable ROM): Âáy laì loải ROM cho phẹp láûp trçnh 
båíi nhaì saín xuáút. Nhỉåüc âiãøm: Nãúu hoíng khäng phủc häưi âỉåüc. 
- EPROM (Erasable PROM): Âọ laì loải PROM cọ thãø xọa vaì láûp 
trçnh lải. Cọ hai loải EPROM: EPROM âỉåüc xọa bàịng tia cỉûc têm 
(Ultralviolet EPROM) vaì EPROM xọa bàịng xung âiãûn (Electrical 
EPROM). Tuäøi thoü cuía EPROM phủ thuäüc vaìo thåìi gian xọa. 
ỈÏng dủng cuía ROM: Chỉïa chỉång trçnh âiãưu khiãøn vaìo ra cuía mạy 
tênh, PC, µP, µC, ROM BIOS (ROM Basic Input/Output System). 
Duìng âãø chỉïa kyï tỉû: ROM kyï tỉû. Duìng âãø chỉïa cạc biãún âäøi haìm. 
D0
D1
D2D3
D4D5
D6D7
ROM 
16 x 8
CS
A1 
A2 
A3 A4 
Hçnh 5.19. Så âäư khäúi cuía ROM 16x8 = 128 bit 
Chỉång 5. Hãû tuáưn tỉû Trang 149 
5.3.3.3.RAM (Random Access Memory) 
DRAM: Laìm viãûc theo hai pha. Mäüt pha choün âëa chè haìng, mäüt pha 
choün âëa chè cäüt. Do âọ, säú chán âëa chè thỉûc hiãûn trãn IC nhoí hån mäüt 
nỉỵa so våïi RAM hồûc ROM. 
5.3.3.4.Täø chỉïc bäü nhåï 
cs 
13 8 
8 
ROM
13 
cs 
138 
8
RAM1 
13 
cs
138
8
RAM2 
13
cs 
138 
8
RAM3 
13 
8 
16 
RAM7 
13 8
cs
RAM6 
13 8
cs
RAM5 
13 8
cs
RAM4 
13 8 
cs
Hçnh 5.20. Täø chỉïc bäü nhåï
Giaí sỉí CPU hay µP cọ 16 âỉåìng âëa chè vaì 8 âỉåìng dỉỵ liãûu. Nãúu 
duìng âãø quaín lyï bäü nhåï thç quaín lyï âỉåüc dung lỉåüng bäü nhåï täúi âa laì 
64 Kbytes. 
Giaí sỉí 64 Kbytes phán thaình cạc loải sau: 1 ROM 8K, vaì 7 RAM 
8K. 
Âãø choün láưn lỉåüt tỉìng bäü nhåï âãø xuáút dỉỵ liãûu vaì vç coìn thỉìa 3 dỉåìng 
âëa chè laì A13, A14, A15 nãn ta duìng mảch giaíi maỵ tỉì 3 → 8. 
Trãn hçnh 5.21 laì så âäư mảch giaíi maỵ âëa chè duìng IC 74138. 
Baìi giaíng Kyỵ Thuáût Säú Trang 150 
Y0 (CS / ROM ) Y1 (CS / RAM1 ) 
Y2 (CS / RAM2 ) 
Y3 (CS / RAM3 ) 
Y4 (CS / RAM4 ) 
Y5 (CS / RAM5 ) 
Y6 (CS / RAM6 ) 
Y7 (CS / RAM7 ) 
A13
IC 74138 
3 → 8 
 A14
 A15
 Hçnh 5.21. Mảch giaíi maỵ âëa chè 
Baín âäư bäü nhåï cuía hãû thäúng: 
A15 A14A13A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Âëa chè Hex 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 H
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F F F H
RO
M
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 H
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 F F F H
RA
M
1
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 H
0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 F F F H
RA
M
2
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 H
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 F F F H
RA
M
3
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0 0 0 H
1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 F F F H
RA
M
4
1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 H
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 B F F F H
RA
M
5
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C 0 0 0 H
1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 D F F F H
RA
M
6
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 E 0 0 0 H
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F F F F H
RA
M
7