ELE Microprocessadores I. AULA 12 Arquitetura do Microprocessador Interface com as memórias

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1 ELE Microprocessadores I AULA 12 Arquitetura do Microprocessador Interface com as memórias

2 Estrutura das Memórias Memória de Leitura / Escrita (R / W memory). Grupo de registradores; Ela contém 2048 registradores e cada registrador pode armazenar 8 bits; 8 linhas de entradas e 8 linhas de saídas; Contém 11 linhas de endereçamento (A10-A0); 1 Chip Select (*CS); 2 sinais de controle: Read (*RD) e Write (*WR); Buffer de entrada e Buffer de saída; Decodificador interno.

3 Estrutura das Memórias Memória de Leitura (EPROM Erasable Programmable Read-only Memory). Contém 4096 registradores (4K); 12 linhas de endereçamento (A11-A0); 1 Chip Select (*CS); 1 linha de controle (*RD); Buffer de saída; Janela de Quartzo (Apagável por ultravioleta).

4 Interface de Memórias A função da interface de memória é permitir que o microprocessador possa ler e escrever em um determinado registrador do chip de memória. As seguintes operações são necessárias: 1. Selecionar o chip de memória; 2. Identificar o registrador; 3. Habilitar o buffer apropriado. Como o microprocessador 8085 Lê e Escreve em memória?

5 Temporização do Ciclo de Leitura de Memória - O µc endereça 16 bits, mas somente 11 bits são necessários. - Os endereços restantes (A15-A11) são decodificados para gerar o Chip Select. - O µc fornece dois sinais IO/*M e *RD. - IO/*M e *RD são combinados para gerar o sinal *MEMR (habilita o buffer de saída).

6 Temporização do Ciclo de Escrita de Memória - O processo é semelhante ao de leitura. - O µc coloca o endereço, o dado e o sinal IO/*M. - Após o dado estável envia o sinal *WR. - Os sinais IO/*M e *WR são combinados gerando o sinal *MEMW que habilita o buffer de entrada.

7 Decodificador de Endereços de Memória O processo de decodificação de endereço consiste em identificar um registro por um dado endereço. 12 bits de endereços são conectados no CI; (A11-A0) Os outros bits 4 endereços devem ser decodificados (A15-A12)

8 Decodificador de Endereço Utilizando NAND A saída do NAND torna-se ativa e seleciona um chip somente quando as linhas de endereço A15-A12 estão em nível lógico 1.

9 Decodificador de Endereço Utilizando decodificador 3 : 8. Tabela-Verdade: O decodificador 3 : 8 é capaz de decodificar 8 diferentes endereços de saida.

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12 Circuito de Decodificação de EPROM 2732 Decodificador 3:8 para interfacear o Chip de memória 2732 (EPROM) Os endereços A11-A0 do 8085 são conectados aos pinos A11-A0 do chip de memória. O decoder é utilizado para decodificar 4 linhas de endereços (A15-A12). A saída O0 do decoder é conectado ao Chip Enable (*CE). O *CE é ativo somente quando A15- A12 = A15 = 0 habilita o decoder e A14-A12 = 000 habilita a saída O0. A EPROM necessita somente do sinal *MEMR. Este sinal é conectado ao *OE (habilita buffer de saída)

13 Circuito de Deocidificação de Memória 6116 Decodificador 3:8 para interfacear o Chip de memória 6116 (R/W memory). O CI de memória requer 11 linhas de endereçamento (A10-A0) para decodificar 2048 registradores. A15-A11são utilizadas pelo decodificador. Decoder é habilitado pelo sinal IO/Mb e pelos sinais A15 e A14. Os sinais *RD e *WR são conectados diretamente no chip de memória.

14 Interfaceamento do Chip 8155 O CI 8155 inclui em um único Chip os seguintes dispositivos: Memória R/W de 256 bytes; Portos de I/O programável; timer. As linhas de controle IO/*M, ALE, *RD, *WR e RESET não são encontradas em memórias de propósito geral

15 Interfaceamento da memória do Chip 8155 A parte de memória contém capacidade de 256 x 8 posições e um latch interno para demultiplexar o barramento AD7 AD0. A memória requer o sinal de *CE (Chip Enable) e os sinais de controle *MEMW e *MEMR que são gerados internamente pelos sinais IO/*M, *WR e *RD..

16 Esquema para o 8085 Interfacear a memória do Chip 8155 A faixa de endereçamento é de 2000H a 20FFH. A15-A8 = e A7-A0 assumem valores na faixa de a

17 Memórias Semicondutoras As memórias são componentes essenciais nos sistemas microprocessados. Existem vários tipos de memórias. A memória de leitura e escrita (R/W) é feita de registradores e cada registrador tem um grupo de Flip-Flops (FF) ou Transistor de efeito de Campo que armazenam bits de informação. Esses FF são chamados de célula de memória. O número de bits armazenado é chamado de palavra da memória. Dispositivos de memória são disponível em vários tamanhos de palavras. A memória de leitura (ROM) armazenam informações permanentemente, na forma de diodo. Esses diodos podem ser vistos como um registrador. Nas memórias os registradores são arrumados em seqüência e identificados por números binários chamados de endereço de memória. Para se comunicar com a memória, o µc necessita: Selecionar o Chip; Identificar o registrador; Ler ou Escrever no registrador. O µc utiliza o barramento de endereço para enviar o endereço do registrador e utiliza o barramento de dados e as linhas de controle para Ler ou Escrever no registrador.

18 Memórias Semicondutoras Memória é um circuito que armazena bits ( 0 ou 1). Um Flip-Flop ou um Latch é um elemento de memória.

19 Memórias Semicondutoras Memória com palavra de 4 bits.

20 Memórias Semicondutoras Memória com 4 registradores de 8 bits cada.

21 Memórias Semicondutoras Duas memória com 4 registradores de 4 bits formando uma memória de 4 registradores de 8 bits.

22 Memórias Semicondutoras Memória com 8 registradores de 8 bits.

23 Memórias Semicondutoras Duas Memórias com 4 registradores de 8 bits formando uma memória com 8 registradores de 8 bits.

24 Memórias Semicondutoras Endereçar duas memórias de 4 registradores ( 8 registradores ) de N bits através de um barramento com 4 linhas.

25 Memórias Semicondutoras Modelos Típicos de Chip de Memória.

26 Classificação das Memórias

27 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) Memórias de Leitura e Escrita ( Read / Write Memory) => RAM O µc pode Ler e Escrever neste tipo de memória. São voláteis (O conteúdo é perdido quando o µc é desligado). São classificadas em: Estáticas; Dinâmicas. Memórias Estáticas (SRAM) É formada por Flip-Flops. Cada célula é composta por 6 transistores (tensão). Tem baixa densidade e alta velocidade. São mais caras e consomem mais energia do que as DRAM. São conhecidas como memória Cache. Memórias Dinâmicas (DRAM) É formada por transistor MOS (carga). Alta densidade e baixo consumo de energia. São mais baratas que as SRAM. As informações precisam ser lida e escritas a cada µsegundos. (REFRESHING)

28 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) Memórias Dinâmicas (DRAM) Necessita de circuito extra (refreshing) Baixa velocidade Técnicas utilizadas aumentaram a velocidade de DRAM em Chips denominados: EDO (Extended Data Out) SDRAM (Synchronous DRAM), DDR, DDR2, DDR3 RDRAM (Rambus DRAM)

29 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) Memória somente de Leitura (ROM) O µc pode somente Ler neste tipo de memória. São não voláteis (O conteúdo não é perdido quando o µc é desligado). São classificadas em: Memórias Permanentes; ROM PROM Memórias Semi-permanentes. EPROM EEPROM

30 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) Memória somente de Leitura (ROM) Consiste em um arranjo de diodos na forma de matriz, cujas linhas horizontais são conectadas as linhas verticais através de diodos. Cada uma das 8 linhas horizontais podem ser vistas como um registrador com endereços na faixa de 000 a 111. A presença do diodo armazena nível 1 e a ausência armazena nível 0.

31 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) Memória somente de Leitura (ROM) Quando um endereço é selecionado a linha assume valor 5 V. Endereço 111 => => 78H Endereço 100 => => 91H Endereço 011 => => AAH Endereço 001 => => 88H Os diodos representam uma versão simplificada. Atualmente as ROM são fabricadas com célula MOSFET.

32 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) Memória somente de Leitura (ROM) 5 Tipos de ROM Masked ROM PROM (Programmable Read-Only Memory) EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) EEPROM ( Electrical Erasable PROM) Flash Memory

33 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) Memória somente de Leitura (ROM) Masked ROM - É gravada no processo de metalização - Processo de gravação caro e utilizado em grande quantidade de produção. PROM (Programmable Read-Only Memory) - É composta por fios de polisilício na forma de matriz (Diodo / Fusível) - Pode ser programável utilizando-se um programador que queima os fusíveis de acordo com o padrão que se deseja armazenar. - A gravação é permanente.

34 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) Memória somente de Leitura (ROM) EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) - As informações são armazenadas carregando o gate flutuante de um FET. - A programação é feita através de um programador que aplica tensão para carregar o gate. - Toda a informação pode ser apagada expondo o Chip em luz ultra-violeta, podendo o chip ser programado novamente. Desvantagens: - Tem que ser retirada do circuito para apagar o conteúdo; - Todo o conteúdo do Chip é apagado; - O processo de apagamento leva em torno de 15 a 20 minutos.

35 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) Memória somente de Leitura (ROM) EEPROM (Electrical Erasable PROM) Tem funcionalidade similar a EPROM, exceto que a informação pode ser alterada utilizando sinais elétricos em nível de registros, não apagando todo o conteúdo da memória. Todo o chip pode ser apagado em 10 ms (15 a 20 minutos para a EPROM) Memória cara quando comparada a EPROM e Flash. Flash Memory É uma variação da EEPROM que se tornou muito popular. A grande diferença é no procedimento de apagar. Deve ser apagada no todo ou em blocos (setores). O Chip pode ser apagado e reprogramado milhões de vezes Atualmente podem ser programadas com tensão de 1,8 V

36 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) As tecnologias de memória têm avançado a cada dia. Zero Power RAM Memória de escrita e leitura com bateria construída internamente NonVolatile RAM É uma memória estática de leitura e escrita de alta velocidade. Um estágio de memória EEPROM efetua o backup da memória RAM, bit por bit, quando o nível de tensão vai a zero. Integrated RAM (iram) É uma memória dinâmica com o circuito de refresh construído no próprio chip.

37 Memórias Principais ( Memórias R/W e Memórias ROM) 1. MVI B, 05H LOOP: DCR B JNZ LOOP 2. MVI B, 00H LOOP: INR B MOV A,B CPI D0H JNZ LOOP

38 Circuitos de Decodificação de Memória 1 Faça o projeto e esboço de um circuito de decodificação de memória com 4 CI de 1 KB RAM a partir do endereço 4000H e 2 CI de 4 KB ROM alocados a partir do endereço 0000H.