Phân loại và Cấu trúc bộ nhớ

1. Phân loại các bộ nhớ

1.1 Phân theo kiểu truy cập:

  • Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM (Random Access Memory): Tất cả các vùng chứa dữ liệu trong bộ nhớ loại này được truy cập để ghi hoặc đọc tự do và tồn tại trong quảng thời gian truy nhập như nhau. RAM có 2 loại cơ bản sau:

  • RAM động: Dynamic RAM – DRAM – Bộ nhớ động, đây là bộ nhớ không ổn định bởi vì nó sẽ mất dữ liệu khi không có nguồn cấp.

  • RAM tĩnh : Static RAM – SRAM – Bộ nhớ tĩnh – bộ nhớ ổn định hay bộ nhớ cố định. SRAM vẫn giữ được dữ liệu khi không có nguồn cấp.

  • Bộ nhớ truy nhập tuần tự SAM (Sequential Access Memory): Dữ liệu trong bộ nhớ hoặc ghi vào bộ nhớ một cách tuần tự và trong quãng thời gian khác nhau (băng từ).

  • Bộ nhớ chỉ được đọc ROM (Read Only Memory): chỉ có thể đọc dữ liệu từ bộ nhớ loại này mà không thể ghi dữ liệu vào được.

1.2 Phân theo khả năng duy trì dữ liệu:

  • Bộ nhớ không ổn định (Volatile memory): Dữ liệu lưu trong bộ nhớ loại này bị mất đi khi mất nguồn nuôi (RAM).

  • Bộ nhớ ổn định (Nonvolatile memory): dữ liệu lưu trong bộ nhớ loại này vẫn duy trì không thay đổi khi nguồn nuôi không có (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH, đĩa từ, băng từ)

1.3 Phân theo công nghệ chế tạo:

  • Bộ nhớ bán dẫn: RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH.

  • Bộ nhớ trên vật liệu từ: Băng từ, Đĩa từ.

  • Bộ nhớ công nghệ quang: CD-ROM, CD-RW, DVD.

2. Cấu tạo

Máy tính không thể làm gì nếu không có lệnh, như vậy cần một vài bộ nhớ tĩnh, đó là nơi chứa những lệnh bắt đầu khi bật máy. Hầu hết những bộ nhớ tĩnh không lớn, chúng chỉ dùng để chứa những chương trình nhỏ còn phần lớn những chương trình lệnh khác có sẵn ở thiết bị nhớ ngoài. Những chương trình nhỏ giúp máy tính nạp những lệnh còn lại vào bộ nhớ chính từ thiết bị nhớ ngoài.

Ví dụ: một chương trình nhỏ gọi là bootstrap hoặc boot program (chương trình mồi), chương trình này thường được chứa trong ROM. Như vậy tất cả các chương trình lệnh phải được lưu giữ trong bộ nhớ ổn định.

2.1 SRAM:

Ngày nay hầu hết các bộ nhớ tĩnh đều được chế tạo bằng công nghệ MOS, cũng có một số được chế tạo bằng công nghệ lưỡng cực. Công nghệ MOS thường có hai loại: NMOS và CMOS. NMOS đơn giản hơn CMOS, CMOS ít tốn năng lượng hơn, chúng thường phải chế tạo các bộ nhớ phải dùng nguồn dự trữ( dự phòng) để ổn định trạng thái nhớ.

Ví dụ như ô nhớ lưỡng cực (TTL: transistor – transistor logic)

Một ô nhớ lưu giữ 1-bit thông tin, mỗi ô nhớ được thực hiện bằng công nghệ nhiều cực phát Emitter TTL. Ta thấy rằng ô nhớ này chỉ là mạch lật (Flip-Flop///trigơ) đơn giản.

Flip-Flop này có thể được thiết lập trạng thái hoặc thiết lập lại trạng thái để lưu giữ dữ liệu.

2.2 DRAM:

ô nhớ bit của DRAM đơn giản hơn.

Các ô nhớ này không phải là mạch Flip-Flop, chúng làm việc theo nguyên tắc tích điện của tụ điện.

Điện dung rất nhỏ được dùng như là một ô bit có giá trị logic 0 hoặc 1 của bộ nhớ. Điện dung ghi dữ liệu nhị phân, logic 1 hoặc 0, nhờ sự tích điện trong khoảng vài mili giây. Sau khoảng thời gian này dữ liệu cần phải được ghi lại ô bit. Sự ghi lại dữ liệu vào trong ô bit nhớ động MOS được gọi là làm tươi dữ liệu. Ô bít nhớ được làm tươi mỗi khi nó truy cập tới. Trong thời gian làm tươi mọi sự truy cập bộ nhớ đều cấm. Cứ vài chục mili giây logic làm tươi tự động truy cập đến từng cột của DRAM. DRAM được xây dựng sao cho sự truy cập đơn giản đến từng cột làm tươi được tất cả các bit nhớ trong cột. Quá trình làm tươi logic phải kết hợp đồng bộ với hoạt động của CPU để không cản trở hoạt động truy cập bộ nhớ của Vi Xử Lý.

3. Các module nhớ:

– SIMM 30 chân: Single In-line Memory Module

– EDO SIMM 72 chân

– EDO DIMM 72 chân và 144 chân:  Dual In-line Memory Module

– SDRAM PC66 SIMM 144 chân:

– SDRAM PC100 và PC133 DIMM 144 chân.

– EDO DIMM 168 chân

4. Hiệu suất của RAM bán dẫn

Chi phí – Độ tin cậy – Độ sẵn sàng – Kích thước – Dung lượng.

5. Cấu tạo các bộ nhớ chỉ đọc: ROM, EPROM, EAROM, EEPROM, FLASH

5.1 ROM

5.2 EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory.

Được xóa nhờ nguồn tia cực tím UV (Ultraviolet light) chiếu trên các transistor và có thể lập trình ghi bằng xung điện thế cao. Các giá trị logic được ghi ngược lại với giá trị xóa. Khi xử dụng EPROM trong máy tính, nó chỉ có thể được đọc dữ liệu.

5.3 EAROM: Electrically Alterable ROM

Chức năng như EPROM, có thể lập trình được và ưu việt hơn EPROM là xóa được bằng mạch điện tử và điện thế mức thấp.

5.4 EEPROM: Electrically Erasable PROM

Tương tự như PROM nhưng có thể ghi được bằng tín hiệu điện, đây chính là ưu điểm hơn hẳn so với EPROM.

5.5 FLASH memory

Flash memory xuất hiện trong những năm 90, và là loại EEPROM đặc biệt, trước khi ghi nội dung vào Flash memory, cần phải thực hiện xóa trước. Cũng giống như EPROM, không thể xóa theo từng bit được mà phải xóa toàn bộ nội dung bộ nhớ cùng một lúc, nhưng không phải bằng nguồn cực tím bên ngoài, mà tín hiệu điện và nhanh hơn so với EEPROM bình thường (nhanh như chớp, flash).

Một số loại Flash memory có thể cho phép xóa từng gian nhớ, hay đoạn nhớ, mỗi đoạn có thể có dung lượng 16kbyte, 64kbyte. Khi thực hiện xóa một đoạn nhớ, những đoạn nhớ khác không bị ảnh hưởng gì.

5.6 PCMCIA

PCMCIA là một chuẩn cho các thiết vi kết nối với các máy tính cá nhân và các hệ thống có vi xử lý khác. Thẻ PCMCIA có kích thước như các thẻ tín dụng chuẩn; Độ dayfcuar thẻ PCMCIA có thể khác nhau tùy vào từng loại. Các loại thẻ ban đầu được coi như là một cách để bổ xung dung lượng nhớ trong (RAM) cho các loại máy tính xách tay và những thiết bị nhỏ dùng kỹ thuật VXL, bởi vì những hệ thống này có không gian cho mở rộng cấu hình rất nhỏ hẹp. Thẻ PCMCIA cũng là cách để bổ sung dung lượng ngoài thay vì dùng các thiết bị đĩa to và cồng kềnh. Ngày nay thẻ PCMCIA được coi là chuẩn mở rộng dung lượng nhớ cả bên trong và bên ngoài và được dùng cho các máy tính xách tay. Flash memory trong thẻ PCMCIA có thể từ 4 MB đến 256MB.

Hiện nay có ba loại thẻ PCMCIA phân biệt theo bề dày:

  • loại 1: có độ dày 3.3mm

  • loại 2: 5mm, là loại được dùng phổ biến nhất.

  • loại 3: 10.5mm.

6. Các Vi mạch ứng dụng đặc biệt

Các Vi mạch ứng dụng đặc biệt (ASIC: Application-Specific IC) thuộc vào thế hệ thứ ba của thiết kế logic. Các loại này có những đặc tính tương đối giống như bộ nhớ bán dẫn.

Giai đoạn đầu tiên của thiết kế logic là các mạch logic loạt TTL/CMOS54/74/74C với các chip vi mạch thực hiện các hàm logic OR, AND và NOT, gọi là các mạch cổng.

Giai đoạn thứ hai của thiết kế logic bắt đầu từ những năm 1970 với sự ra đời các chip VXL có công nghệ tích hợp lớn (LSI – Large-Scale Interactive) và rất lớn VLSI (Very LSI). Ngoài các chip VXL còn có hàng loạt các chip vi mạch nhớ và các chip cđiều khiển ngoại vi.

Giai đoạn thứ ba là công nghệ ASIC, thời kỳ đầu của ASIC ít có sự hỗ trợ của CAD (Computer-Aided Design), do đó chúng có giá thành cao và hạn chế về các chức năng. Sau này nhờ sự hỗ trợ của CAD, ASIC đã được quan tâm trở lại và có sự phát triển mạnh, chiếm lĩnh vị trí cạnh tranh so với các công nghệ Vi Xử Lý.

ASIC được phân ra 3 loại:

  • Gate Arrays: gồm các khối logic có thể lập trình (PLD – Programmable Logic Device).

  • Standard cell.

  • Full custom: Các mạch chuyên dụng theo yêu cầu của người dùng.

BOBYTECH Company

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

For security, use of Google's reCAPTCHA service is required which is subject to the Google Privacy Policy and Terms of Use.

I agree to these terms.