Giáo trình Thực tập Kỹ thuật số - Bài 10: RAM (Random - Access - Memory)

t của chữ “Rardom - Access - Memory” có nghĩa “Bộ nhớ vừa đọc 
vừa ghi số liệu”. rom và ram là các bộ l−u trữ (storage) đ−ợc lắp ráp riêng lẻ 
hoặc tổ hợp với nhau trên các bảng mạch in lớn trong hệ vi tính. 
Trong bài này ta chỉ quan tâm đến ram. Có hai loại ram bán dẫn: 
- ram tĩnh (Static ram). 
- ram động (Dynamic ram). 
ram tĩnh đ−ợc xây dựng từ các trigơ l−ỡng cực (Bipolar trigger) hoặc mos 
hoặc cmos. Sở dĩ gọi là “tĩnh” vì sau khi nạp số liệu vào ram này, số liệu đ−ợc 
l−u trữ nguyên vẹn chừng nào nguồn nuôi vẫn đ−ợc duy trì . 
ram động đ−ợc xây dựng từ các transistor mos hoặc cmos và có thêm tụ 
điện để l−u trữ số liệu. Do có mặt của “dòng rò” nên sau khi nạp số liệu vào ram 
này, số liệu vẫn không đ−ợc duy trì đ−ợc nguyên vẹn dù rằng nguồn điện nuôi 
ch−a bị ngắt. Do đó, mỗi lần muốn l−u trữ số liệu ta phải nạp lại (recharge) hoặc 
làm t−ơi lại (refresh). 
Dù ram tĩnh hay ram động khi nguồn nuôi bị ngắt, số liệu l−u trữ đều bị 
huỷ. Nói khác đi, hầu hết các ram đều mất khả năng “nhớ” khi không có nguồn 
điện nuôi mạch. Những ram nh− vậy đ−ợc gọi là ram không l−u trữ (volatile 
ram). Một số ram giữ đ−ợc khả năng nhớ đ−ợc gọi là ram l−u trữ (nonvolatile 
ram). Ví dụ ram kiểu cũ cấu tạo từ các xuyến từ (magnetic core) hay ram kiểu 
mới cấu tạo từ cmos kèm theo acquy Lithium (tuổi thọ 10 năm) thuộc loại ram 
l−u trữ. Bài thực tập này đ−ợc giới hạn trong phạm vi ram tĩnh không l−u trữ. 
1. Cấu trúc của ram tĩnh (static ram structure) 
Ram có các đầu vào là đầu địa chỉ (address), đầu số liệu (data), đầu điều 
khiển (control) và các đầu ra là đầu số liệu. 
 137
Hình vẽ trên là ký hiệu logic của một ram tĩnh (2n x b) bit và ram tĩnh 32 
bit. Loại 32 bit là loại đơn giản nhất với n = 3 và b = 4. 
- Đầu vào địa chỉ (Address Input) đ−ợc ký hiệu là A0 , A1 ......... An – 1 
- Đầu vào số liệu (Data Input) đ−ợc ký hiệu Di0 , Di1 ................ Dib -1 
- Đầu ra số liệu (Data Output) đ−ợc ký hiệu Do0 , Do1 ................ Dob -1 
- Đầu chọn chip (Chip Selection) : CS 
- Đầu cho phép ra (Output Enable) : OE 
- Đầu cho phép ghi (Write Enable) : WE 
ram tĩnh bao gồm rất nhiều các “phần tử tĩnh” (static element). Mỗi phần tử 
tĩnh chứa một phần tử nhớ là trigơ D. Hình d−ới đây là sơ đồ chức năng của một 
phần tử tĩnh. 
 138
Trong mỗi phần tử tĩnh thì in/out là đầu vào/ra số liệu. SEL là đầu chọn 
(selection). WR là đầu ghi (Write). Phần tử này hoạt động khi sel = 0. 
- Khi WR = 0 , trigơ D mở và một bit số liệu đ−ợc l−u trữ (ghi lại) trong 
phần tử tĩnh. 
- Khi WR = 1 , bit số liệu nói trên đ−ợc chuyển đến đầu ra (out). Đầu ra 
này nối với đ−ờng bit (bit line) của BUS. 
Tất cả các phần tử tĩnh đ−ợc bố trí trên một dàn (array) và phối hợp với các 
đ−ờng vào/ra để hình thành ram tĩnh hoàn chỉnh. Hình sau cho ta hình dung 
cấu trúc của một ram tĩnh 8 x 4 bit, ở đây, cần nắm vững một số từ và ký hiệu 
viết tắt : 
3 - to - 8 decoder : Giải mã vào 3 ra 8. 
DIN (Data Input) : Đầu vào số liệu 
DOUT (Data Output) : Đầu ra số liệu 
 WR (Write Enable) : Đầu cho phép ram ghi (số liệu). 
 CS (Chip Selection) : Đầu chọn chip (cho ram) 
 OE (Output Enable) : Đầu cho phép (số liệu) đi ra (khỏi ram 
 Bit line : Đ−ờng bit 
 Word line : Đ−ờng từ nhị phân 
 A0 , A1 , A2 (Adress input ) : Các đầu vào địa chỉ 
 139
OEWECS Mốt vận hành 
(Operation Mode) 
Đầu vào 
(Input) 
Đầu ra 
(Output) 
0 0 1 Ghi (Write) số liệu 
Đ−ợc nối 
(connected) 
Thả nổi 
(floating) 
0 1 0 Đọc (Read) số liệu 
Thả nổi 
(floating) 
Đ−ợc nối 
(connected) 
0 1 1 
Không làm gì 
(donothing) 
Thả nổi 
(floating) 
Thả nổi 
(floating) 
1 x x Ngừng (standby) 
Thả nổi 
(floating) 
Thả nổi 
(floating) 
 x : bất kỳ hoặc không quan tâm 
Hoạt động của ram tĩnh này theo bảng chân lý trên. 
Giả sử muốn ghi số liệu 1101 vào địa chỉ 101, ta đặt nh− sau : 
1,0,0 === OEWECS 
D = 1101 (t−ơng ứng với DIN3 DIN2 DIN1 DIN0) 
 140
A = 101 (t−ơng ứng với A2 , A1 , A0 ) 
- Bây giờ muốn ghi một số liệu vào địa chỉ mới thì việc đầu tiên phải 
chuyển CS = 1, nghĩa là phải cô lập (thả nổi) đầu vào và đầu ra với 
BUS. Sau khi đặt đúng số liệu D mới và địa chỉ A mới, ta đặt trở lại CS 
= 0. Vậy là số liệu mới đã đ−ợc ghi vào địa chỉ mới. 
- Khi cần đọc số liệu từ một địa chỉ nào đó, dĩ nhiên không phải là địa chỉ 
“trống rỗng” mà là địa chỉ đã đ−ợc ghi rồi thì việc đầu tiên đặt CS = 1 , 
đặt đúng địa chỉ A cần tìm, đặt WE = 1 . OE = 0. Bây giờ chuyển 
CS = 0 , vậy là số liệu từ địa chỉ tìm đã đ−ợc dẫn đến đầu ra để lên 
BUS. 
Một số ram hiện nay có chung đầu vào (DIN) và đầu ra (DOUT) để dẫn số 
liệu. Sự thay đổi chút ít này đ−ợc mô tả theo hình 96a. Ng−ời đọc cần đổi chiếu lại 
với cấu trúc ram tĩnh 8 x 4bit đã vẽ tr−ớc đây. Hình 96b là sơ đồ chân nối của 
một số ram th−ờng gặp. 
Ký hiệu DIO là các chân dùng chung cho cả đ−ờng số liệu vào và đ−ờng số liệu 
ra (DIN và DOUT). 
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0 IO0
IO1
IO2
IO3
CS
WE
2606
 141
B. Phần thực nghiệm 
1. Xây dựng phần tử nhớ của RAM tĩnh 
ƒ RAM tĩnh bao gồm nhiều “phần tử tĩnh” (static element). Mạch nhớ cho mỗi 
phần tử là trigơ D. Sau đây chúng ta sẽ xây dựng và nghiên cứu hoạt động 
một phần tử tĩnh. 
ƒ Sơ đồ thí nghiệm: 
IN
0V
SEL
5V
WR
0V
D
CP Q
_Q OUT
ƒ Các b−ớc tiến hành thí nghiệm: 
B−ớc1: 
 Thực hiện vẽ mạch nh− các hình trên bằng cách sử dụng: 
 01 Trigơ D [Digital Basic/Flip - Flops/D] 
 03 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 
 01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 
01 Nor DeMorgan [Digital Basics/Gates(DeMorgan)/2-In Nor: DM] 
01 Khoá 3 trạng thái [Digital by Function/Buff/Drive 3D/74125 1/4] 
Trong đó: 
 IN/OUT là đầu vào/ra số liệu 
 SEL là đầu chọn (Selection). SEL = 0 phần tử nhớ hoạt động 
 R/W là đầu ghi, đọc (Write/Read). R/W = 0 ghi dữ liệu, R/W = 1 đọc dữ 
liệu 
Chú ý: 
 [ ] Đ−ờng dẫn để lấy linh kiện trong th− viện 
 ( ) Ký hiệu phím tắt 
B−ớc 2: 
 142
- Tiến hành thí nghiệm theo bảng số liệu để ghi và đọc số liệu từ đầu vào 
số liệu IN. Số liệu lối vào ở đây là số liệu 1 bít IN = 1 hoặc 0. Quan sát 
giá trị lối ra OUT và điền đầy vào bảng 
IN RW / SEL Mốt hoạt động OUT 
1 0 0 Ghi 
x x 1 Thả nổi 
x 1 0 Đọc 
0 0 0 Ghi 
x x 1 Thả nổi 
x 1 0 Đọc 
2. Nghiên cứu sự hoạt động của RAM 2606 
ƒ RAM 2006 có dung l−ợng 1024 bít (có 4 bít dữ liệu, 8 bít địa chỉ). Đầu số 
liệu chung cho cả đầu vào dữ liệu (IN) và đầu ra dữ liệu (OUT). Vậy nên ta 
dùng thêm các khoá 3 trạng thái để nhập dữ liệu. RAM 2606 chỉ có 2 đầu 
điều khiển là CS và WE mà không có đầu OE (Output Enable). Ký hiệu 
logic, bảng chân lý đ−ợc mô tả ở phần phụ lục 
ƒ Sơ đồ thí nghiệm: 
A0
5V
A1
5V
In3
0V
In1
0V
In0
0V
In2
0V
EN
5V
A3...A7
0V
A2
5V
CS
5V
WE
0V
Out3 Out2 Out1 Out0RAM 2606
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0 IO0
IO1
IO2
IO3
CS
WE
ƒ Các b−ớc tiến hành thí nghiệm: 
B−ớc1: 
 Thực hiện vẽ mạch nh− các hình trên bằng cách sử dụng: 
 01 RAM 2606 [User Defined/Macro/RAM 2606] 
 10 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 
 04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 
 143
04 Khoá 3 trạng thái [Digital by Function/Buff/Drive 3D/74125 1/4] 
B−ớc 2: 
- Tiến hành thí nghiệm theo bảng số liệu để ghi và đọc số liệu từ các địa 
chỉ khác nhau. Điền đầy đủ vào bảng số liệu sau: 
Y/cầu thí nghiệm CS WE EN I3I2I3I0 O3O2O1O0 A7A6A5A4A3A2A1A0 
Ghi số liệu 10002 
Vào địa chỉ 00102 
 0 
Ghi số liệu 10102 
Vào địa chỉ 01012 
 0 
Ghi số liệu 11102 
Vào địa chỉ 01112 
 0 
Đọc số liệu tại địa 
chỉ 00102 
 1 
Đọc số liệu tại địa 
chỉ 01012 
 1 
Đọc số liệu tại địa 
chỉ 01112 
 1 
Chú ý: 
- Đầu EN đ−ợc dùng để điều khiển nhập dữ liệu. EN = 0 dữ liệu từ lối 
vào đ−ợc đ−a vào các chân I/O của RAM, ng−ợc lại EN = 1 dữ liệu từ lối 
vào bị cấm. Nh− vậy khi muốn nhập sữ liệu ta phải đặt EN = 0. Còn khi 
muốn đọc dữ liệu thì ta phải đặt EN = 1. 
3. Tổ hợp hai RAM 2606 
ƒ Với mỗi RAM 2606 chỉ l−u trữ đ−ợc số liệu 4 bít. ở bài này chúng ta sẽ tiến 
hành ghép nối 2 RAM 2606 để có thể l−u trữ đ−ợc số liệu 8 bít. 
ƒ Sơ đồ thí nghiệm: 
 144
EN
0V
A3...A7
0V
A2
0V
A0
0V
A1
0V
In0
0V
In1
0V
In2
0V
In3
0V
In7
0V
In6
0V
In5
0V
In4
0V
WE
0V
CS
5V
Out0Out1Out2Out3Out7 Out6 Out5 Out4
RAM 2606
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0 IO0
IO1
IO2
IO3
CS
WE
RAM 2606
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0 IO0
IO1
IO2
IO3
CS
WE
ƒ Các b−ớc tiến hành thí nghiệm: 
B−ớc1: 
 Thực hiện vẽ mạch nh− các hình trên bằng cách sử dụng: 
 02 RAM 2606 [User Defined/Macro/RAM 2606] 
 15 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s) 
 08 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9) 
08 Khoá 3 trạng thái [Digital by Function/Buff/Drive 3D/74125 1/4] 
B−ớc 2: 
- Tiến hành thí nghiệm và điền đầy đủ vào bảng số liệu sau đây: 
Y/cầu thí 
nghiệm 
CS
WE
EN
I3I2I3I0I3I2I3I0 O3O2O1O0O3O2O1O0 A7A6A5A4A3A2A1A0
Ghi số liệu 2A16 
Vào địa chỉ FA16 
0 
Ghi số liệu 3C16 
Vào địa chỉ FB16 
0 
Đọc số liệu tại 
địa chỉ FA16 
1 
Đọc số liệu tại 
địa chỉ FB16 
1 
Chú ý: 
 145
- Phải chuyển mã thập lục phân sang mã nhị phân. 
 Ví dụ: FA16 = 111110102 
4. Kiểm tra kiến thức 
ƒ Cho sơ đồ chân nối của RAM 6116: 
- Nói rõ chức năng của từng chân nối của RAM 6116. 
- Tính dung l−ợng của RAM này là bao nhiêu bit, byte, kbyte ? 
- Chuyển mã : 
 Một vài số liệu đã đ−ợc ghi trong RAM theo mã thập lục phân, hãy chuyển 
chúng sang mã nhị phân và thập phân. 
 2F16 = ( . )2 = (. . )10 
 D416= ( . )2 = (. . )10 
CF16= ( . )2 = (. . )10 
6E16= ( . )2 = (. . )10 
5316= ( . )2 = (. . )10 
7A16= ( . )2 = (. . )10 
 146
C. Phụ lục 
Giới thiệu DataSheet các hãng sản xuất IC trên thế giới của một số IC thông 
dụng sử dụng trong bài thực hành. 
1. RAM tĩnh CMOS 16 K (CMOS Static 16K RAM) 
Tên IC: 6116 (CMOS) 
2. RAM l−ỡng cực 64-bit đảo (64-bit TTL bipolar RAM, inverting) 
Tên IC: 74x189 (TTL) 
 147
3. RAM l−ỡng cực 64-bit không đảo 
(64-bit TTL bipolar RAM, non- inverting) 
Tên IC: 74x219 (TTL) 
 148