Examen du Fonctionnement d'une Mémoire Lecture / Écriture de Type Statique :
5. - TROISIÈME EXPÉRIENCE : EXAMEN DU FONCTIONNEMENT D'UNE MÉMOIRE LECTURE / ÉCRITURE DE
TYPE STATIQUE.
Dans cette manipulation, vous allez
utiliser le circuit intégré HM6116P-4
qui
est une mémoire lecture / écriture de type RAM,
c'est-à-dire à accès aléatoire ; ce qui signifie que l'accès à
chaque cellule de mémoire est possible directement sans aucun ordre pré-établi.
Le temps nécessaire pour lire ou écrire une donnée dans une cellule (ou temps
d'accès) est donc indépendant de l'adresse de celle-ci, ce qui n'est pas vrai
pour une mémoire à accès série.
Le temps d'accès typique est égal
à 200 ns.
La capacité de la mémoire est de
2
K x 8, elle contient donc
2048 x 8 = 16 384
cellules de mémoire.
Celles-ci sont disposées en groupe
de huit ; c'est-à-dire que s'écrivent ou se lisent 8
bits simultanément. Ils constituent
un mot
mémoire de 8 bits généralement appelé
Byte.
On dit couramment qu'une telle mémoire est une mémoire de 2
K Byte (se prononce Kilobaïte).
Le circuit intégré considéré est
réalisé en technologie CMOS et nécessite
une alimentation de 4,5 V à
5,5
V.
Les
tensions d'alimentation supérieures à + 5,5 V peuvent endommager irrémédiablement
le circuit intégré, alors qu'avec des tensions inférieures à +
4,5 V, le fonctionnement normal n'est pas garanti.
Le composant en question est
relativement compliqué à utiliser, même si son fonctionnement de principe est
simple. En conséquence, les expériences qui suivront prévoient des montages
d'une certaine complexité.
Cependant, si vous suivez
scrupuleusement les instructions fournies, vous n'aurez aucun problème.
Voyons tout d'abord quelles sont les
caractéristiques de la mémoire que vous allez utiliser.
5. 1. - DESCRIPTION DE LA MÉMOIRE RAM HM6116P-4
Le schéma synoptique simplifié de
la mémoire en question est représenté figure 24. Son schéma de brochage est
représenté figure 25.
En examinant le schéma synoptique,
on remarque tout d'abord onze entrées d'adresse, repérées par les lettres A0
à A10.
Dans la théorie 12, électronique
digitale, vous avez vu que pour pouvoir écrire ou lire des données dans une mémoire,
il est nécessaire de l'adresser, c'est-à-dire indiquer dans quelle cellule ou
groupe de cellules les données doivent être lues ou écrites.
En effet, une mémoire est formée
de très nombreuses cellules disposées en lignes et colonnes de façon analogue
aux tiroirs d'un meuble de rangement tel que celui représenté à la figure 26.
Le meuble représenté dans cette figure est très petit et ne dispose que de
dix tiroirs ; chaque tiroir est repéré par un chiffre et contient une
information.
Les informations peuvent être écrites
sur des cartes rangées dans les différents tiroirs ; lorsque l'on doit
récupérer une des informations, il est nécessaire pour celui qui doit la prélever,
de connaître le numéro du tiroir qui la contient.
De la même manière, pour lire ou
écrire dans la mémoire un des 2048 mots de 8 bits
qu'elle peut contenir, il est nécessaire d'en indiquer l'adresse. Dans ce but,
on se sert des entrées d'adresse qui sont au nombre de onze, puisque
avec 11 bits, on peut obtenir
2048
combinaisons différentes : 211
= 2 048.
Poursuivons
l'examen du schéma de la figure 24. Nous pouvons voir la mémoire
proprement dite et ses étages d'entrée et de sortie. On voit que, selon la
fonction à accomplir, les mêmes bornes servent d'entrée et de sortie. les
bornes d'entrée / sortie sont repérées par les sigles I
/ O1 à I / O8 (I
/ O pour Input / Output).
L'ordre d'écriture
ou de lecture est donné au moyen du signal de commande
; lorsque cette entrée est au niveau
L,
la mémoire est prépositionnée pour l'écriture ; les bornes I
/ O sont donc des bornes d'entrée ; si par contre
est au niveau H, la mémoire est prépositionnée
pour la lecture et les bornes I / O sont des
bornes de sorties.
Deux autres entrées de commande
sont également prévues
et .
La première valide ou interdit la sortie ;
en effet, signifie Output Enable (validation de la
sortie). Lorsqu'elle est au niveau L, il est
possible de lire les données dans la mémoire.
Lorsqu'elle est au niveau
H,
la sortie est interdite et isolée ("haute
impédance").
En effet, ce circuit intégré comme
le buffer bidirectionnel de la première expérience est du type TRI-STATE.
Ainsi, on peut relier plusieurs mémoires sur un bus unique.
L'autre entrée de commande
autorise ou inhibe l'accès au boîtier ;
signifie Chip Select
c'est-à-dire sélection de boîtier.
Lorsque
est au niveau bas, la mémoire est sélectionnée et on peut lire et écrire
selon les besoins ; quand cette entrèe est au niveau haut, on ne peut ni
lire ni écrire dans la mémoire.
La figure 27 représente les deux
cas : lecture et écriture.
Dans la figure 28, par contre, on
peut voir le cas où l'état des entrées de validation ne permet ni lecture ni
écriture.
5. 2. - RÉALISATION DU MONTAGE
a) Supprimez toutes les
liaisons concernant l'expérience précédente et enlevez le circuit intégré
de la matrice à contacts.
b) Insérez sur la matrice
les circuits intégrés HM6116P-4 (mémoire
RAM
de 2 K x 8) et CD
4040 (compteur à 12 bits) dans les positions indiquées à la figure
29.
c) Insérez le circuit intégré
MM 74C02 (4 portes
NOR) sur le support ICX.
d) Complétez le montage en
effectuant les liaisons indiquées figure 29 et figure 30.
Le schéma électrique du montage
effectué et le schéma synoptique correspondant sont indiqués figure 31.
Le montage que vous avez réalisé
comprend le compteur à 12 bits expérimenté
précédemment, modifié de telle sorte qu'il n'ait plus que 10
bits. Ce que l'on réalise, en reliant la sortie
Q11
à l'entrée RESET.
Les sorties du compteur sont reliées
aux "entrées adresse" de la mémoire. De
cette façon, le compteur sélectionne la case mémoire qui doit être lue ou écrite.
Son adresse peut être lue sur les deux afficheurs DIS0
et DIS1 en respectant la correspondance
suivante :
Le bit de l'adresse
A9
est représenté par le point décimal DP1
de l'afficheur DIS1;
le bit A8 est représenté par le point décimal
DP0 de l'afficheur
DIS0.
Ces deux points sont deux
indicateurs à LED qui s'allument lorsque le
bit vaut 1 et s'éteignent quand celui-ci
vaut 0.
Les bits A7
à A4 sont affichés sous forme hexadécimale
sur DIS1, ceux de
A3
à A0 sont donnés par
DIS0.
Remarquez que l'on utilise ici
seulement dix des onze entrées d'adressage de la mémoire ; en effet, la
broche 19 correspondant à l'entrée A10 est
relié à la masse et se trouve en permanence au niveau L.
Ainsi, la capacité de la mémoire
n'est elle qu'à moitié exploitée ce qui la ramène à 1
K x 8 bits, soit 1 024 x 8 = 8 192
bits.
Cette limitation d'emploi, imposée
par le nombre de témoins lumineux disponibles sur le Digilab, se révèle
avantageuse en pratique, car elle rend plus simple et plus rapide l'opération
d'adressage de la mémoire.
On peut se demander pourquoi un
compteur est utilisé pour adresser la mémoire. La raison en est simple :
le Digilab ne dispose pas d'un nombre de commutateurs suffisant pour cela, il en
faudrait dix, soit autant qu'il y a de bits d'adresse.
Dans ce cas, l'emploi d'un compteur
est très commode parce que l'on peut faire défiler automatiquement les
adresses de la mémoire les unes après les autres.
La porte NOR,
disposée à l'entrée du compteur sert justement à cela. Selon le niveau P0,
elle laisse passer ou bloque le signal rectangulaire délivré par l'horloge et
disponible en CP1.
Les données entrant ou sortant de
la mémoire sont visualisées par les huit LED L0
à L7, selon la convention habituelle :
le 1 est indiqué par une LED
allumée et le 0 par une
LED
éteinte.
Ce premier essai de la mémoire
concerne la lecture de son contenu.
a) Allumez le Digilab et
observez les afficheurs : ils indiquent un nombre quelconque qui dépend
de l'état (aléatoire) auquel passe le compteur à l'instant de la mise sous
tension. Ce nombre indique l'adresse mémoire que l'on est en train d'examiner.
Dans la table de la figure 32-a sont
indiqués quelques exemples de la correspondance entre l'adresse et les nombres
lus sur les afficheurs. Un 1
dans les
colonnes de DP1 et
DP0
indique que ceux-ci sont allumés, un 0
indique qu'ils sont éteints.
La traduction en décimal de
l'adresse à partir de la valeur hexadécimale donnée par les afficheurs n'est
pas difficile ; il suffit de traduire le nombre hexadécimal en nombre
binaire et faire ensuite la conversion en décimal.
Par exemple, l'adresse
10B6
correspond à :
Il n'est cependant pas absolument nécessaire
d'effectuer cette conversion ; on peut conserver l'indication des
afficheurs comme le montre la table de la figure 32-b.
b) Mettez SW0
sur la position 1, vous positionnez ainsi la
mémoire en lecture grâce à la commande .
c) Mettez SW1
sur la position 0; de cette façon,
la sortie des données de la mémoire est validée au moyen de .
d) Mettez
SW2 sur la position 0. La mémoire
est ainsi validée dans son ensemble.
La mémoire est maintenant prête à
la lecture. Ses sorties sont reliées aux LED ;
observez-les,
elles indiquent en code binaire le contenu de la position mémoire dont
l'adresse est visualisée par les afficheurs.
L'indication des LED
correspond au contenu d'une position mémoire. Ce contenu est aléatoire car
lorsque l'on branche l'alimentation, la mémoire indique un état quelconque
pour chacune de ses cases élémentaires ou positions.
Il est possible que toutes les données
soient à 0, bien que cette éventualité
soit assez peu probable.
Lisez à présent le contenu de la
position mémoire qui suit celle que vous avez déjà examinée. Pour le faire,
il est nécessaire de changer l'adresse en procédant comme décrit ci-après :
e) Appuyez sur le bouton
P0
: de cette façon, le signal d'horloge de fréquence
1
Hz traverse la porte
NOR et
attaque le compteur qui s'incrémente d'une unité chaque seconde et fait donc
progresser d'autant la position mémoire.
Ainsi, on peut générer chaque
adresse de la mémoire et lire les bits qu'elle contient.
La procédure est lente, en effet,
elle nécessite au total 1 024 secondes soit
plus de 17 minutes.
f) Relâchez
P0.
Si vous désirez examiner le contenu
correspondant à une certaine adresse, sans avoir à attendre trop longtemps,
vous pouvez rendre la recherche plus rapide en augmentant le rythme avec lequel
le compteur s'incrémente. Pour cela, il suffit d'utiliser la sortie 10
Hz du générateur d'horloge.
En supposant par exemple que vous
vouliez lire les bits contenus à l'adresse 00F0,
vous devez procéder comme suit :
g) Disposez le premier générateur
d'horloge sur 10 Hz et appuyez sur
P0
; lorsque vous approcherez de 00F0
(quand vous verrez par exemple les adresses de 00C0
à 000F), arrêtez l'incrémentation en relâchant
P0.
h) A partir de là,
poursuivez la recherche de l'adresse plus lentement en disposant le générateur
d'horloge sur la fréquence de 1
Hz.
i) Appuyez sur
P0 et lorsque 00F0 sera atteint,
relâchez-le, vous pourrez, en observant l'indication des LED,
lire la donnée emmagasinée à cette adresse.
j) Éteignez le Digilab.
Avec cette expérience, vous avez
accompli un premier pas vers la connaissance d'une mémoire, en apprenant
comment on procède pour en lire le contenu. Ne connaissant pas encore la procédure
pour écrire dans la mémoire, vous avez seulement pu lire ce qui a été
inscrit au hasard dans les positions de celle-ci lors de la mise sous tension.
En résumé, la procédure de
lecture du contenu de la mémoire est la suivante :
On cherche l'adresse, d'abord rapidement (10
Hz) puis plus lentement (1 Hz)
; en appuyant sur P0, on incrémente
l'adresse.
On se prépare pour la lecture en commutant
SW0
sur la position 1.
On valide la sortie des données en commutant
SW1
sur la position 0.
On valide la mémoire dans son ensemble en basculant
SW2
sur
0.
Essai de fonctionnement de la Lecture d'une Mémoire HM6116P-4
; lorsque cette entrée est au niveau
L,
la mémoire est prépositionnée pour l'écriture ; les bornes I
/ O sont donc des bornes d'entrée ; si par contre 
et 
.
La première 
,
elle laisse passer ou bloque le signal rectangulaire délivré par l'horloge et
disponible en CP1.
On cherche l'adresse, d'abord rapidement (10
Hz) puis plus lentement (1 Hz)
; en appuyant sur P0, on incrémente
l'adresse.
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