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1 Dispositivos Lógicos Programáveis (PLD) Os dispositivos lógicos programáveis (PLD Programmable Logic Device) são circuitos integrados programáveis pelo usuário, que possui um grande número de portas lógicas (AND, OR, NOT), flip-flops e registradores que estão ligados em um mesmo CI.

2 Dispositivos Lógicos Programáveis (PLD)

3 Arranjos Lógicos Programáveis Um arranjo lógico programável consiste de um circuito que possui uma estrutura interna baseada em um conjunto de portas AND-OR (o conjunto de portas ANDe ORsão chamados de arranjos).

4 Arranjos Lógicos Programáveis As entradas desse circuito são ligadas às entradas das portas AND e as saídas das portas AND são ligadas às entradas das portas OR e suas saídas representam as saídas do circuito

5 Arranjos Lógicos Programáveis

6 Memória PROM (Programmable ROM) A memória ROMprogramável (PROM)é uma memória apenas de leitura que pode ser gravada uma vez pelo usuário através da queima dos fusíveis internos. Na memória PROM o arranjo ANDé pré-definido em fábrica (arranjo fixo) e somente o arranjo OR é programável.

7 Memória PROM (Programmable ROM) Na memória PROM o arranjo AND é pré- definido em fábrica (arranjo fixo) e somente o arranjo OR é programável.

8 Memória PROM (Programmable ROM) Funções programadas Programação da saída O2

9 PAL - Programmable Array Logic X ligações fixas - ligações programáveis O PALtem as a portas AND programáveis, ou seja, enquanto as portas ORsão pré-conectadas em fábrica, então todas as portas ANDpodem ser programadas. Arranjos OR fixos Arranjos AND programáveis

10 PLA - Programmable Logic Arrays Um PLApossui tanto a matriz de portas ANDquanto a matriz de portas ORprogramáveis combinando as características de uma PROMe de um PAL X ligações programáveis - ligações programáveis Arranjos OR programáveis Arranjos AND programáveis

11 Arranjos de Portas Programáveis Os arranjos de portas programáveis são estruturas mais genéricas e versáteis que as baseadas na estrutura tradicional AND-ORdos arranjos lógicos programáveis.

12 Arranjos de Portas Programáveis A principal vantagem deste tipo de circuito é a possibilidade de reprogramação do comportamento de um circuito quantas vezes for necessária, ao contrário dos arranjos lógicos programáveis que só podem ser programados uma vez, ou seja, definida sua função lógica ela não poderá ser mudada.

13 CPLD -Complex PLD Os CPLDspodem ser vistos como dispositivos que utilizam em sua estrutura vários PLD s (PLA ou PAL). Cada PLAou PALformam células que são interligadas através de conexões programáveis,

14 CPLD -Complex PLD Os CPLDs podem ser vistos como dispositivos que utilizam em sua estrutura vários PLD s (PLA ou PAL). Cada PLA ou PAL formam células que são interligadas através de conexões programáveis

15 FPGA- Field Programmable Gate Array É um dispositivo lógico programável que possui uma arquitetura baseada em blocos lógicos configuráveis, chamados de CLB (Configuration Logical Blocks) que são formados por portas lógicas e flip-flopsque implementam funções lógicas. O FPGAtambém é formado por estruturas chamadas de blocos de entrada e saída (IOB In/Out Blocks), os quais são responsáveis pelo interfaceamento entre as saídas provenientes das combinações de CLBs

16 FPGA- Field Programmable Gate Array É um dispositivo lógico programável que possui uma arquitetura baseada em blocos lógicos configuráveis, chamados de CLB (Configuration Logical Blocks) que são formados por portas lógicas e flip-flops que implementam funções lógicas. Blocos Lógicos Configuráveis Linhas de Roteamento Blocos de Entrada e Saída Matriz de Roteamento

17 FPGA- Field Programmable Gate Array O FPGA também é formado por estruturas chamadas de blocos de entrada e saída (IOB In/Out Blocks), os quais são responsáveis pelo interfaceamento entre as saídas provenientes das combinações de CLBs Blocos Lógicos Configuráveis Linhas de Roteamento Blocos de Entrada e Saída Matriz de Roteamento

18 FPGA- Field Programmable Gate Array A típica estrutura interna de um bloco lógico configurável de um FPGA, consiste em flip-flops, um determinado número de multiplexadores e uma estrutura de função combinatória para implementar as funções lógicas.

19 Memória SRAM Diagrama interno barramento de entrada célula de armazenamento decodificação de endereço barramento de saída tri-state mux lógica de controle

20 Memória DRAM RAM dinâmica É um tipo de memória volátil onde cada bit de dados é armazenado em um minúsculo capacitor, que conserva sua carga por apenas alguns milésimos de segundo, precisando ser continuamente recarregado.

21 Memória DRAM RAM dinâmica Fabricada com tecnologia MOS Alta capacidade (armazena informações em pequenos capacitores) Baixo consumo

22 Memória DRAM Diagrama interno entrada de dados sw1 sw2 sw3 sw4 C vref amplificador sensor saída de dados Representação de uma célula de memória dinâmica

23 Memória DRAM escrita na célula entrada de dados sw1 sw2 sw3 sw4 C vref amplificador sensor saída de dados 1 Lógica de leitura/escrita fecham as chaves sw1 e sw2, deixando sw3 e sw4 abertas 2- O dado de entrada é levado ao capacitor C ( 1 carrega o capacitor, 0 descarrega o capacitor)

24 Memória DRAM Diagrama interno entrada de dados sw1 sw2 sw3 sw4 C vref amplificador sensor saída de dados 3 A seguir as chaves são abertas de modo que o capacitor fique desconectado do restante do circuito 4- Idealmente o capacitor reteria sua carga indefinidamente, mas há sempre uma fuga pelas chaves desligadas, de forma que o capacitor perde sua carga gradualmente

25 Memória DRAM leitura da célula entrada de dados sw1 sw2 sw3 sw4 vc C vref vcc gnd saída de dados amplificador sensor 1 Na leitura as chaves sw2 e sw3 e sw4 são fechadas e sw1 é mantida aberta 2 Isso conecta a tensão armazenada no capacitor ao amplificador sensor que compara essa tensão com um valor de referência (Vref) para produzir uma tensão bem definida na saída de dados que define o nível 0 ou 1 (Vc > Vref saída de dados = 1 (vcc) ; Vc < Vref saída de dados = 0 (gnd)) 3 O amplificador também restaura a tensão no capacitor, ou seja, o bit de dado na célula de memória é restaurado cada vez que é lido (refresh)

26 Arranjo das células em uma DRAM (16 x 1) entrada de endereço da coluna A0 A1 decodificador de coluna célula de memória 4 linhas entrada de endereço da linha decodificador de linha A3 A2 4 colunas

27 Diagrama interno de uma DRAM (16 x 1) entrada de endereço da coluna A0 A1 CAS (columm address strobe) decodificador de coluna temporização e controle (row address strobe) RAS célula de memória 4 linhas entrada de endereço da linha decodificador de linha temporizaçao e controle A3 A2 4 colunas

28 Ciclo de escrita em uma RAM Dinâmica RAS CAS A B C D endereço LINHA COLUNA R/W Entrada de dados DADOS VÁLIDOS A sinal RAS é aplicado indicando que no barramento existe endereço da linha B sinal CAS é aplicado indicando que no barramento existe endereço da coluna C,D pulso de R/W escreve o dado válido na célula de memória endereçada

29 Ciclo de leitura em uma RAM Dinâmica RAS CAS A B C D endereço LINHA COLUNA R/W saída de dados DADOS VÁLIDOS A sinal RAS é aplicado indicando que no barramento existe endereço da linha B sinal CAS é aplicado indicando que no barramento existe endereço da coluna C,D sinal R/W em nível 1 indica leitura e o dado válido da célula de memória endereçada aparece na saída de dados

30 Módulos de Memória Módulo SIMM (Single in line-module ) é um cartão de circuito impresso com 30 ou 72 pontos de contatos nas duas faces do cartão. Usa chips DRAM de +5 V que variam de capacidade de 1 a 16 Mbits em encapsulamento para montagem em superfície Módulo DIMM (Dual-in-line-module) tem 168 pinos, 84 em cada face do cartão, são usados em PCs com barramento de dados de 64 bits em versões de +3,3V e +5V SODIMM (Small-outline dual-in-line module) usado em aplicações compactas como computadores laptop

31 Exemplos de DRAM comerciais SIMM 30 pinos SIMM 72 pinos DIMM 168 pinos

32 Relações entre memórias semicondutoras não voláteis pode ser apagada e reprogramada eletricamente no circuito byte a byte pode ser apagada e reprogramada eletricamente no circuito por setor ou em bloco pode ser apagada e reprogramada com luz UV fora do circuito (tem que ser retirada da placa) não pode ser apagada EEPROM Flash EPROM ROM ou PROM complexidade e custo do dispositivo

33 Aplicações de memória não voláteis Memória bootstrap Armazena programas denominados programas bootstrap cuja função é carregar o sistema operacional da memória de massa (disco) para a memória principal Tabelas de dados Armazenar tabelas de dados que não são alteradas, por exemplos tabelas trigonométricas(seno, coseno, tangente, etc) Conversor de dados Converte os dados expressos em um tipo de código em outro tipo de código (BCB, ASCII, EBCDIC, etc) Gerador de funções Funções booleanas diversas

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