ELETRÔNICA DIGITAL II

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1 ELETRÔNICA DIGITAL II Parte 7 Armazenamento e Memória Digital Professor Dr. Michael Klug 1

2 Definição Dispositivo capaz de armazenar informação Capacitor (transistor+capacitor), flip-flop, registradores Registradores: memória em pequena escala Em geral, para computação: Mémória: RAM e ROM Armazenamento: disco rígido, CD, DVD,... OBS: grande vantagens dos sistemas digitais sobre os analógicos é a habilidade de armazenar grandes quantidades de informações!!! 2

3 Termos Básicos Célula de memória: dispositivo ou circuito capaz de armazenar um bit. Palavra de memória: grupo de bits (células) em uma memória que representa instruções ou dados (em geral é definida com dois bytes) unidade completa de informação Byte: conjunto de 8 bits (nibble 4 bits) Capacidade: número de bits que podem ser armazenados em um dispositivo de memória Arranjo de 64 células 8 bytes, 16 nibbles, 64 bits 3

4 4 Em geral: Memória é identificada pelo número de palavras que ela pode armazenar vezes o tamanho da palavra. Exemplo: 16k x 8= palavras de 8 bits Cuidado: neste caso k é 2 10 =1024 Capacidade: é o número total de unidade de dados que podem ser armazenadas: 16k x 8 = 16kB (kilobytes) Termos Básicos

5 Princípio de Operação 5 Selecionar o endereço a ser acessado (leitura ou escrita); Selecionar o tipo de operação: leitura ou escrita; Se a operação for escrita, fornecer os dados de entrada; Se a operação for leitura, os dados estarão disponíveis na saída; Habilitar a memória para que a operação seja concluída e desabilitar a memória para que ela não responda às entradas de endereço e ao comando de leitura/escrita.

6 Operação de Escrita 6

7 Operação de Leitura OBS: leitura não-destrutiva: dados permanecem armazenados!!! 7

8 8 Tipos de Memória Voláteis: quando o circuito é desenergizado a memória perde todas as informações EX: RAM (Random Acess Memory: memória de acesso aleatório): todos os endereços são acessados em tempos iguais e podem ser selecionados em qualquer ordem Não Voláteis: os dados armazenados são mantidos mesmo se a alimentação for desligada EX: ROM (Read Only Memory: memória somente de leitura): dados são armazenados permanentemente ou semi-permanentemente (não existe operação de escrita)

9 9 Memórias RAM Dados podem ser escritos ou lidos a partir de qualquer enderenço selecionado em qualquer sequencia Operação de leitura não destrutiva Famílias: RAM estática (SRAM-> static): geralmente usam latches como elemento armazenamento (armazenam dados indefinidamente) RAM dinâmica (DRAM -> dynamic): usam capacitores como elemento de armazenamento (refresh) LEMBRANDO: independentemente da família os dados são perdidos quando a alimentação é removida (VOLÁTIL)!!!

10 10 RAMs ESTÁTICAS (SRAMs) Tipos: Assíncronos e Síncronas Aplicação: memórias cache (L1 e L2) Arranjo:

11 SRAM Assíncrona RAM 32kx8 Barramento: conjunto de percursos condutores que servem para interligar dois ou mais componentes funcionais de um sistema ou vários sistemas diversos. OBS: SAÍDAS TRISTATE 11

12 SRAM Assíncrona 12 RAM 32kx8

13 13 SRAM Síncrona Síncrona com Característica de rajada

14 RAMs DINÂMICAS (DRAMs) Armazenam um bit de dado num pequeno capacitor (transistor+cap.) Célula mais simples: menor espaço na pastilha semicondutora (arranjos maiores num chip com menor custo por bit) Mais lentas que as memórias estáticas Carga deve ser renovada (operação de refresh: 8ms a 16ms) Aplicação: memória principal de computadores 14

15 15 Memórias ROM Contém permanentemente ou semi-permanentemente dados armazenados: Não podem ser alterados ou, em alguns casos, somente com equipamento especializado Retém os dados quando a alimentação é desligada Armazenam dados que são usados repetidamente em aplicações (tabelas, conversões) ou instruções programadas para a inicialização e operação de um sistema

16 Tipos de Memória 16 Programador Apagador

17 Células ROM MOS Conceito: As ROMs podem ser usadas como tabelas de busca para conversões de códigos e geração de funções lógicas BIOS (Basic Input/Output System) 17

18 18 OTP PROM OTP (one-time programmable) Uso de fusíveis para armazenar bits Conexão é queimada ou deixada intacta para representar 0 ou 1 Processo irreversível

19 19 Memórias EPROMs PROM apagável: pode ser reprogramada UV EPROM: janela de quartzo transparente no encapsulamento EEPROM: apagável eletricamente Pode ser rapidamente programada e apagada no próprio circuito (in-circuit)

20 20 Memórias Flash Memória Ideal: alta capacidade de armazenamento, não volátil, permite leitura e escrita, operação rápida Célula de armazenamento que consiste de um único transitor MOS de porta flutuante

21 Memórias Flash 21 Arranjo Básico:

22 22 Expansão de Memória Expansão do Tamanho da Palavra: Número de bits no barramento de dados tem que ser aumentado EX: ROM (64k) x 8 utilizando ROMs x 4

23 Expansão de Memória 23 EX: RAM 2 M x 2N utilizando RAMs 2 M x N

24 Expansão de Memória 24 EX: RAM 16 x 8 utilizando RAMs 16 x 4

25 25 Expansão de Memória Expansão da Capacidade de Palavras Número de endereços deve ser aumentado EX: RAM 2M x 8 utilizando RAMs 1M x 8

26 Expansão de Memória 26 EX: RAM 32 x 4 utilizando RAMs 16 x 4

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