بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
فصل هفتم
حافظه و منطق قابل برنامه ریزی
اسلاید 2 :
حافظه
دستگاه حافظه:
دستگاهی است که می توان اطلاعات باینری را به آن منتقل کرد و در آن ذخیره نمود، و می توان در مواقع نیاز برای پردازش اطلاعات به آن دسترسی داشت.
واحد حافظه:
مجموعه ای از سلولها (فلیپ فلاپها) که قادر به نگهداری مقدار بزرگی از اطلاعات باینری است.
در سیستمهای دیجیتال، دو نوع حافظه موجود است:
Random-Access Memory (RAM)
Read-Only Memory (ROM)
اسلاید 3 :
حافظه
1- حافظه با دسترسی تصادفی (RAM)
فرآیند انتقال اطلاعات به حافظه عمل نوشتن نام دارد.
فرآیند انتقال اطلاعات از حافظه عمل خواندن حافظه نام دارد.
حافظه ی فقط خواندنی (ROM): نمونه ای از ابزارهای منظقی قابل برنامه ریزی (PLD) است
مثالهای دیگر:
آرایه ی منطقی قابل برنامه ریزی (PLA)
منطق آرایه ای قابل برنامه ریزی (PAL)
آرایه ی گیتهای منطقی قابل برنامه ریزی در محل (FPGA)
فرق PLA و PAL: PAL فقط شامل AND قابل برنامه ریزی است و OR ها ثابت هستند. در PLA می توان هم AND ها و هم OR ها را برنامه ریزی کرد.
PLA یک مدار مجتمع از گیتهای منطقی است که اتصالات آنها قابل برنامه ریزی است.
در این مدارها فیوزهایی وجود دارد که با سوزاندن آنها عملکرد مطلوب حاصل می شود.
اسلاید 4 :
Random-Access Memory
واحد حافظه: اطلاعات باینری را به صورت مجموعه ای از بیتها به اسم کلمه ذخیره می کند.
کلمه ی حافظه: مجموعه ی صفر و یکهای موجود در هر کلمه بصورت یک عدد در مبنای 16یا یک یا چندین کاراکتر نمایش داده می شود.
در حافظه ی اکثر کامپیوترها ، هر کلمه معادل 4 بایت یا 32 بیت است.
اسلاید 5 :
memory content
Random-Access Memory
هر کلمه در حافظه دارای یک آدرس بین 0 تا 2k-1 است. k تعداد خطوط آدرس حافظه است.
اسلاید 6 :
RAM : اعمال Read و Write
برای ذخیره ی یک کلمه در حافظه:
1- آدرس کلمه را به خطوط آدرس اعمال کنید.
2- مقدار کلمه را به خطوط داده اعمال کنید.
3- ورودی write را فعال کنید.
برای خواندن یک کلمه از حافظه:
1- آدرس کلمه را به خطوط آدرس اعمال کنید.
2- ورودی read را فعال کنید.
اسلاید 7 :
اعمال Read و Write در RAM
ورودی memory enable برابر یک و Read/Write برابر صفر قرار داده می شود.
هر دو سیگنال باید به مدت 50ns در این وضعیت باقی بمانند.
ورودی memory enable برابر یک و Read/Write برابر یک قرار داده می شود.
حافظه داده ی کلمه ی انتخاب شده بوسیله ی آدرس را در مدتی کمتر از 50ns بعد از یک شدن memory enable روی خطوط خروجی داده قرار می دهد.
اسلاید 8 :
انواع حافظه
مدارهای مجتمع RAM به دو صورت در بازار موجود هستند: دینامیک و استاتیک
RAM استاتیک (SRAM): از لچ هایی داخلی تشکیل شده که قادر به ذخیره سازی اطلاعات هستند. اطلاعات ذخیره شده تا هنگام وصل بودن منبع تغذیه واحد حافظه حفظ خواهند شد.
RAM دینامیک (DRAM): اطلاعات باینری را بصورت بار روی خازن ترانزیستورهای CMOS ذخیره می کند. بار ترانزیستورها با گذشت زمان تخلیه خواهد شد و ترانزیستورها باید مرتباً شارژ شوند. این عمل refresh کردن حافظه ی دینامیک نام دارد و هر چند میلی ثانیه یکبار انجام می شود.
مصرف توان DRAM کمتر است و می توان آنرا در سایزهای بزرگتر ساخت.
استفاده از SRAM ساده تر و اعمال حافظه (خواندن و نوشتن) سریعتر هستند.
اسلاید 9 :
حافظه ی پاک شدنی و ثابت
RAM از نوع حافظه ی پاک شدنی است. یعنی بعد از قطع برق حافظه پاک می شود.
حافظه ی ثابت اطلاعات خود را بعد از قطع برق نیز حفظ می کند.
دیسک مغناطیسی: جهت میدان مغناطیسی نوع داده ی ذخیره شده را مشخص می کند.
CD: دیسک فشرده از نوعی پلاستیک (پلی کربنات) است که اطلاعات بصورت دندانه هایی که با نواحی مسطح از هم جدا شده اند روی آن ذخیره شده است.
ROM: این نوع حافظه فقط یکبار قابل نوشتن است و بعد از آن فقط قابل خواندن است.
اسلاید 10 :
EPROMS و PROMS
ROM قابل برنامه ریزی و پاک شدن (EPROM) نوعی از حافظه است که می توان توسط اشعه ی فرابنفش محتوی آنرا پاک کرد.
برای نوشتن و پاک کردن EPROM به برنامه ریز EPROM نیاز هست.
فرق EPROM و PROM این است که دومی فقط یکبار قابل نوشتن است و قابل پاک کردن نیست.
EPROM در کامپیوترهای شخصی کاربرد زیادی دارد چون می توان قبل از فروش مادربورد آخرین نسخه ی برنامه ی Bios را روی آن قرار داد.
EEPROM شبیه EPROM است با این تفاوت که توسط سیگنال الکتریکی پاک می شود.
اسلاید 11 :
سلول حافظه
قسمت ذخیره ی داده توسط یک لچ مدل می شود.
اگر read/write=1 باشد عمل خواندن انجام می شود.
اگر read/write=0 باشد عمل نوشتن انجام می شود.
اسلاید 12 :
4 x 4 RAM
اگر Memory enable=1 باشد یکی از چهار کلمه ی حافظه انتخاب می شود.
عمل خواندن: بیتهای کلمه ی انتخاب شده از طریق گیتهای OR به خروجی می روند.
عمل نوشتن: داده ای که روی خط ورودی آمده وارد کلمه ی انتخاب شده می شود.
اسلاید 13 :
RAM
RAM های تجاری: هزاران کلمه ی 64-1 بیتی دارد.
حافظه ای که 2k کلمه ی n بیتی دارد به k بیت آدرس نیاز دارد که وارد یک دیکدر k x 2k می شوند.
اسلاید 14 :
404
دیکد کردن دو بعدی
ایده ی دیکد کردن دو بعدی این است که سلولهای حافظه را به صورت یک آرایه ی دوبعدی مثل مربع بچینید.
لذا از دو دیکدر k/2 ورودی بجای یک دیکدر k ورودی استفاده می کنیم. یکی از دیکدرها ردیف و دیگری ستون را انتخاب می کند.
سؤال: چند کلمه می توانند انتخاب شوند؟
اسلاید 16 :
کد همینگ
مثال: 1101
ارسال کدهای اضافی جهت کشف خطا
اسلاید 17 :
کد همینگ
از روی مقدار بیتهای توازن می شود محل خطای تک بیتی را پیدا کرد.
بطور کلی با k بیت توازن می توان خطاهای تک بیتی یک عدد n بیتی را بدست آورد:
2k-1-k ≥ n
مثلاً، k=3 نشان می دهد که n کمتر یا مساوی چهار است.
اسلاید 18 :
Read-Only Memory (ROM)
ROM برای ذخیره ی دائمی اطلاعات باینری استفاده می گردد.
ROM دارای 2k کلمه است که با k خط آدرس قابل دسترسی هستند.
ROM دارای ورودی داده نیست چون از عمل نوشتن پشتیبانی نمی کند.
اسلاید 19 :
Read-Only Memory (ROM)
یک 32 x 8 ROM دارای 32 کلمه ی 8 بیتی است و پنج خط آدرس دارد و از یک دیکدر 5 به 32 استفاده می کند. هر گیت OR دارای 32 ورودی است. در نتیجه 32 x 8 ROM دارای 32 x 8 اتصال داخلی است.
بطور کلی، یک 2k x n ROM شامل یک دیکدر k x 2k و n گیت OR و 2k x n اتصال داخلی است.
اسلاید 20 :
256 programmable
intersections
crosspoint
برنامه ریزی ROM
هر اتصال به صورت منطقی معادل یک سوییچ است که می تواند باز یا بسته باشد. سوییج را می توان توسط یک فیوز پیاده کرد که در حالت عادی دو سر اتصال را به هم وصل می کند و می توان آنرا با ولتاز بالا سوزاند و باز کرد.
