หน่วยความจำ(Memmory)

หน่วยความจำเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับเก็บข้อมูลที่เป็นรหัสเลขฐานสอง เพื่อให้สามารถนำข้อมูลมาใช้งานได้ต่อไป หน่วยความจำที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำที่ใช้งานกันอยู่ในปัจจุบันนี้สามารถแบ่งออกได้เป็น 2  ชนิดได้แก่ หน่วยความจำรอม และหน่วยความจำแรม
       1.หน่วยความจำรอม
หน่วยความจำรอมเป็นหน่วยความจำถาวร ที่อ่านข้อมูลออกมาได้อย่างเดียว ข้อมูลที่เก็บไว้ในรอมจะไม่สูญหายแม้ว่าจะไม่มีไฟฟ้าเลี้ยงวงจรก็ตาม ดังนั้นข้อมูลที่เก็บไว้ในหน่วยความจำรอมมักจะเป็นโปรแกรมที่ใช้ในการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ นั้น ๆ ตัวอย่างเช่น ใช้เก็บโปรแกรมมอนิเตอร์ที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของไมโครคอมพิวเตอร์ชนิดแผ่นพิมพ์เดียว หน่วยความจำรอมสามารถแบ่งออกเป็น 4 ชนิด
       1.1  Mask ROM     เป็นรอมที่ถูกโปรแกรมมาแล้วจากโรงงาน โดยข้อมูลหรือโปรแกรมที่อยู่ในรอมชนิดนี้เป็นโปรแกรมที่ใช้ควบคุมการทำงานของเครื่องจักร หรืออุปกรณ์ที่รอมตัวนั้นถูกต่อใช้งานอยู่ ผู้ใช้ไม่สามารถนำรอมชนิดนี้มาโปรแกรมเองได้
     1.2   PROM (Programmable ROM) เป็นรอมที่ผู้ใช้สามารถโปรแกรมข้อมูลเข้าไปเองได้โดยใช้เครื่องโปรแกรม หรือเรียกว่าเครื่องเบิร์นพรอม (PROM Burner) แต่รอมชนิดนี้สามารถโปรแกรมได้เพียงครั้งเดียว ถ้าโปรแกรมข้อมูลที่ผิดพลาดเข้าไปก็ไม่สามารถลบแล้วโปรแกรมใหม่ได้ ต้องจัดหา PROM ตัวใหม่มาโปรแกรม ปัจจุบันนี้ไม่เป็นที่นิยมใช้
    1.3   EPROM (Erasable PROM) เป็นรอมที่ผู้ใช้สามารถโปรแกรมข้อมูลเข้าไปเองได้โดยใช้เครื่องโปรแกรม รอมชนิดนี้ข้อดีกว่า PROM ตรงที่สามารถลบข้อมูลแล้วโปรแกรมใหม่ได้ ในการลบข้อมูลจะ ใช้วิธีการฉายรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต (Ultra Violet : UV) 
   1.4   EAPROM (Electrically Alterable PROM) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า EEPROM (Electrically Erasable PROM) เป็นรอมที่ผู้ใช้สามารถโปรแกรมข้อมูลเข้าไปเองได้โดยใช้เครื่องโปรแกรม และสามารถลบข้อมูลแล้วโปรแกรมใหม่ได้เช่นเดียวกับ EPROM แต่ข้อแตกต่างระหว่าง EPROM และ EEPROM อยู่ที่ กระบวนการในการลบข้อมูลซึ่ง EPROM ลบข้อมูลด้วยแสงอัลตร้าไวโอเล็ต ส่วน EEPROM ลบข้อมูลด้วย ไฟฟ้า โดยการป้อนไฟฟ้าแรงดันสูงประมาณ 21 โวลต์เข้าไปที่เซลล์หน่วยความจำที่ต้องการลบ ซึ่งการลบด้วยไฟฟ้ามีข้อดีกว่าตรงที่สามารถเลือกลบข้อมูลทั้งหมดหรือลบข้อมูลบางส่วนได้
   1.5 หน่วยความจำ E PROM   เบอร์ 2716
หน่วยความจำ EPROM เบอร์ 2716  เป็นหน่วยความจำที่มีความจุขนาด 2 K x 8 หมายถึงมีความจุ 2048 คำ แต่ละคำมีขนาด 8 บิต หรือกล่าวได้ว่ามีความจุขนาด 2 กิโลไบต์ แสดงการจัดขาของ EPROM  เบอร์ 2716  ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1  แสดงการจัดขาของหน่วยความจำ EPROM เบอร์ 2716

รายละเอียดของสัญญาณแต่ละขามีดังนี้
-   ขา D­₀ ถึง D₇ เป็นขาข้อมูล ใช้เป็นเส้นทางเดินของข้อมูล ทั้งข้อมูลที่ป้อนเข้าไปในหน่วยความจำ และข้อมูลออกจากหน่วยความจำ เป็นขาที่มีสภาวะเป็นลอจิกสามสถานะ
-   ขา A₀ ถึง A₁₀ เป็นขาแอดเดรสที่ใช้ในการระบุตำแหน่งที่เก็บข้อมูลของหน่วยความจำ มี 11 ขา จึงสามารถระบุตำแหน่งของข้อมูลที่เก็บไว้ได้เท่ากับ 2¹¹ =  2048  ตำแหน่ง
-     ขา V_PP เป็นขาสำหรับป้อนแรงดันไฟฟ้าสูง (ประมาณ +24 โวลต์) ในโหมดของการเขียนข้อมูลเข้าไปใน EPROM และป้อนแรงดัน +5 โวลต์ในโหมดของการอ่านข้อมูล
-   ขา (Output Enable) ทำงานที่ลอจิก “0” เป็นขาสำหรับเปิดเกตแบบไตรสเตต ของเอาต์พุตบัฟเฟอร์ภายใน EPROM เพื่อให้ข้อมูลที่เก็บไว้ใน EPROM  ปรากฏที่ขาของไอซี
-   ขา (Chip Enable / Program)ถ้าอยู่ในโหมดของการอ่าน ข้อมูลขานึ้จะทำหน้าที่เป็นขา แอคตีฟที่ลอจิก “0” อีนาเบิลให้ EPROM ทำงาน ถ้าอยู่ในโหมดของการเขียนหรือการโปรแกรม จะต้องป้อนพัลส์บวกที่มีคาบเวลาประมาณ 45 – 55 มิลลิวินาที เพื่อกระตุ้นให้ EPROM นำข้อมูลที่ป้อนเข้าที่ D₀ถึง D₇ ไปเก็บไว้ในเซลล์หน่วยความจำ ในตำแหน่งที่กำหนดโดยแอดเดรสบัส
-  ขา V_CC ป้อนแรงดัน + 5 โวลท์
-   ขา GND  ต่อลงกราวนด์

ขั้นตอนในการเขียนข้อมูลเข้าไปเก็บไว้ใน EPROM เบอร์ 2716
1.    ต่อ +5 โวลต์ที่ขา V_CC และขา
2.    ต่อขา GND ไว้ที่ 0 โวลต์
3.    ต่อ +24 โวลต์เข้าที่ขา V_PP
4.    กำหนดตำแหน่งที่ต้องการเขียนข้อมูลที่ขา A₀ ถึง A₁₀
5.    ป้อนข้อมูลที่ต้องการเขียนที่ขา D₀ ถึง D₇
6.    ป้อนพัลส์บวกขนาดความกว้างของพัลส์ประมาณ 45-55 มิลลิวินาที เข้าไปที่ขา
2.หน่วยความจำแรม
หน่วยความจำแรมเป็นหน่วยความจำที่สามารถอ่านและเขียนได้ ในบางครั้งถูกเรียกว่าเป็นหน่วยความจำชนิด RWM ( Read  Write  Memory )  เป็นหน่วยความจำชั่วคราวที่เมื่อตัดไฟเลี้ยงวงจร ข้อมูลจะสูญหายไปหมด แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด
          2.1 SRAM (Static RAM) เป็นหน่วยความจำที่มีเซลล์เก็บข้อมูล สร้างจากฟลิบฟลอบ มีข้อดีคือเมื่อนำข้อมูลเข้าไปเก็บแล้วข้อมูลจะยังคงอยู่ตราบเท่าที่ยังมีไฟฟ้าเลี้ยงวงจรอยู่ แต่มีข้อเสียคือไม่สามารถสร้างให้มีความจุต่อ ชิปสูงๆ ได้ SRAM มักจะถูกใช้ในคอมพิวเตอร์ชนิดแผ่นพิมพ์เดียว หรือใช้ในแผงควบคุมที่ไม่ต้องใช้หน่วยความจำที่มีความจุมาก
           2.2 DRAM (Dynamic RAM) เป็นหน่วยความจำที่มีเซลล์เก็บข้อมูลสร้างจากตัวเก็บประจุ เมื่อป้อนข้อมูลเข้าไปแล้วข้อมูลจะสูญหายไปได้เองแม้ว่ายังป้อนไฟฟ้าเลี้ยงวงจรอยู่ เนื่องจากตัวเก็บประจุจะคายประจุออกไปเอง ดังนั้นในการใช้งานหน่วยความจำชนิดนี้จะต้องมีกระบวนการรีเฟรช (Refresh) เพื่อให้ข้อมูลที่เก็บอยู่ในแรมไม่สูญหายไป DRAM มีข้อดีตรงที่สามารถสร้างให้มีความจุต่อชิปได้สูงเมื่อเทียบกับ SRAM ในปัจจุบันนี้หน่วยความจำชั่วคราวที่ใช้ในเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ที่เป็นชนิด SIMM หรือ DIMM ที่เสียบอยู่บนสล็อตหน่วยความจำบนเมนบอร์ดเป็นหน่วยความจำแบบ DRAM  ทั้งสิ้น
          2.3  หน่วยความจำแรมเบอร์ 7489
หน่วยความจำแรมเบอร์ 7489 เป็นแรมที่ใช้ในการทดลอง เป็นหน่วยความจำที่มีความจุ 16 x 4  หมายถึงมีความจุ 16 คำ แต่ละคำมีขนาด 4 บิต โดยแยกขาข้อมูลเข้า และขาข้อมูลออก ออกจากกัน ดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 แสดงการจัดขาของไอซี 7489

รายละเอียดของสัญญาณแต่ละขามีดังนี้
-   ขา D­₁ ถึง D₄ เป็นขาสำหรับป้อนข้อมูลเข้า
-   ขา ถึง เป็นขาข้อมูลเอาต์พุต ซึ่งจะมีสภาวะตรงกันข้ามกับข้อมูลที่เก็บไว้ในหน่วยความจำ
-   ขา A₀ ถึง A₃ เป็นขาแอดเดรสที่ใช้ในการระบุตำแหน่งที่เก็บข้อมูลของหน่วยความจำ เนื่องจากมีขาแอดเดรสทั้งหมด 4 ขา จึงสามารถระบุตำแหน่งของข้อมูลที่เก็บไว้ได้เท่ากับ 2⁴ = 16 ตำแหน่ง
-   ขา V_CC และขา GND เป็นขาป้อนไฟฟ้าเลี้ยง +5 โวลต์และกราวด์
-   ขา (Memory Enable) ทำงานที่ลอจิก “0” เป็นขาอีนาเบิลให้ ไอซี 7489 ทำงาน
-   ขา  (Write Enable) ทำงานที่ลอจิก “0” เป็นขาควบคุมการอ่านและการเขียน โดยถ้าป้อนลอจิก “0” เข้าที่ขานี้หมายถึงการเขียน และถ้าป้อนลอจิก “1” เข้าที่ขานี้หมายถึงการอ่าน
ตารางแสดงการทำงานของไอซีเบอร์ 7489 ดังตารางที่ 18.1

		โหมดการทำงาน	ข้อมูลเอาต์พุต
0	0	เขียน (Write)	ข้อมูลตรงกันข้ามกับอินพุต
0	1	อ่าน (Read)	ข้อมูลที่อ่านได้จะปรากฏออกมาในลักษณะตรงกันข้ามกับข้อมูลที่เก็บอยู่
1	0	อินไฮบิต (Inhibit)	ข้อมูลตรงกันข้ามกับอินพุต
1	1	ไม่มีผล (Do Nothing)	ได้ลอจิก “1”

ตารางที่ 1 แสดงการทำงานของไอซีเบอร์ 7489