MEMÓRIAS PAPEL FOTOGRAFIA FITA PERFURADA DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS DISPOSITIVOS ÓPTICOS DISPOSTIVOS DE ESTADO SÓLIDO

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1 MEMÓRIAS MEIOS: PAPEL FOTOGRAFIA FITA PERFURADA DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS DISPOSITIVOS ÓPTICOS DISPOSTIVOS DE ESTADO SÓLIDO TÉCNICAS: IMPRESSÃO CARGAS ELÉTRICAS MODIFICAÇÃO DE ÍNDICES ÓPTICOS DE SUPERFÍCIES ESTADO QUÂNTICO DE UMA MOLÉCULA OU ÁTOMO MEMÓRIAS SEMICONDUTORAS: TAMBÉM CONHECIDAS COMO DISPOSITIVOS DE ESTADO SÓLIDO, POR NÃO POSSUÍREM PARTES MÓVEIS. AS INFORMAÇÕES ESTARÃO CODIFICADAS NA FORMA DE BITS E O DISPOSITIVO É FORNECIDO NA FORMA DE CIRCUITO INTEGRADO. Tecnologias-Demantova 1

2 MEMÓRIAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES: ARMAZENAMENTO DE DADOS ARMAZENAMENTO DE PROGRAMAS IMPLEMENTAÇÃO DE FUNÇÕES LÓGICAS PODEM SER CLASSIFICADAS EM DOIS TIPOS PRINCIPAIS: RAM (RANDOM ACCESS MEMORY) ROM (READ ONLY MEMORY) Tecnologias-Demantova 2

3 CÉLULA DE MEMÓRIA: REGIÃO DA MEMÓRIA SEMICONDUTORA USADA PARA ARMAZENAR UM ÚNICO BIT. COMO EXEMPLO DE CÉLULAS DE MEMÓRIA, PODEMOS CITAR OS FLIP-FLOPs, UM CAPACITOR, etc. CONTEÚDO DE UMA POSIÇÃO DE MEMÓRIA: CONTEÚDO DAS CÉLULAS DE MEMÓRIA ACESSADAS EM UMA MEMÓRIA SEMICONDUTORA DURANTE UMA OPERAÇÃO DE ESCRITA OU LEITURA ENDEREÇO: UM NÚMERO QUE IDENTIFICA A POSIÇÃO DE UMA PALAVRA NA MEMÓRIA. CADA PALAVRA ARMAZENADA EM QUALQUER DISPOSITIVO OU SISTEMA DE MEMÓRIA POSSUI UM ÚNICO ENDEREÇO. ENDEREÇOS SÃO EXPRESSOS COM NÚMEROS BINÁRIOS. Tecnologias-Demantova 3

4 TEMPO DE ACESSO: É UMA MEDIDA DE VELOCIDADE DO DISPOSITIVO DE MEMÓRIA. É A QUANTIDADE DE TEMPO NECESSÁRIA À EFETIVAÇÃO DE UMA OPERAÇÃO DE LEITURA. MAIS ESPECIFICAMENTE É O TEMPO DECORRIDO ENTRE O MOMENTO DA RECEPÇÃO PELA MEMÓRIA DE UM NOVO ENDEREÇO, E O INSTANTE EM QUE A INFORMAÇÃO DAQUELE ENDEREÇO FICA DISPONÍVEL. OPERAÇÃO DE LEITURA: OPERAÇÃO EM QUE UMA PALAVRA BINÁRIA ARMAZENADA EM POSIÇÃO ESPECÍFICA DE MEMÓRIA (ENDEREÇO) É IDENTIFICADA E TRANSFERIDA PARA OUTRO DISPOSITIVO QUALQUER DO SISTEMA. OPERAÇÃO DE ESCRITA: OPERAÇÃO NA QUAL UMA NOVA PALAVRA É COLOCADA EM DETERMINADA POSIÇÃO DE MEMÓRIA. TAMBÉM CHAMADA DE ARMAZENAMENTO. SEMPRE QUE UMA NOVA PALAVRA É ESCRITA NUMA POSIÇÃO DE MEMÓRIA, ELA SUBSTITUI A PALAVRA QUE ESTAVA ANTERIORMENTE ARMAZENADA NAQUELA POSIÇÃO. Tecnologias-Demantova 4

5 CAPACIDADE DE MEMÓRIA: É O NÚMERO TOTAL DE BITS QUE O DISPOSITIVO PODE ARMAZENAR. PODE SER EXPRESSO DE VÁRIAS FORMAS: EX: 2048 BITS; 2KB OU 256 BYTES. ORGANIZAÇÃO DE MEMÓRIA: É A MANEIRA COM QUE OS BITS ESTÃO ORGANIZADOS NA MEMÓRIA. GERALMENTE É FORNECIDO COMO SENDO O NÚMERO DE POSIÇÕES DE MEMÓRIA VERSUS O NÚMERO DE BITS POR POSIÇÃO, COMO POR EXEMPLO, 2KB, OU SEJA, 2X1024 BYTES OU 2048X8 BITS. MEMÓRIAS VOLÁTEIS: SÃO MEMÓRIAS QUE PERDEM O CONTEÚDO RETIDO QUANDO DEIXAM DE SER ALIMENTADAS. MEMÓRIAS NÃO VOLÁTEIS: SÃO MEMÓRIAS QUE RETÊM A INFORMAÇÃO MESMO QUANDO NÃO ESTÃO ALIMENTADAS. Tecnologias-Demantova 5

6 CAPACIDADE DE MEMÓRIA: É O NÚMERO TOTAL DE BITS QUE O DISPOSITIVO PODE ARMAZENAR. PODE SER EXPRESSO DE VÁRIAS FORMAS: EX: 2048 BITS; 2KB OU 256 BYTES. ORGANIZAÇÃO DE MEMÓRIA: É A MANEIRA COM QUE OS BITS ESTÃO ORGANIZADOS NA MEMÓRIA. GERALMENTE É FORNECIDO COMO SENDO O NÚMERO DE POSIÇÕES DE MEMÓRIA VERSUS O NÚMERO DE BITS POR POSIÇÃO. MEMÓRIAS VOLÁTEIS: SÃO MEMÓRIAS QUE PERDEM O CONTEÚDO RETIDO QUANDO DEIXAM DE SER ALIMENTADAS. MEMÓRIAS NÃO VOLÁTEIS: SÃO MEMÓRIAS QUE RETÊM A INFORMAÇÃO MESMO QUANDO NÃO ESTÃO ALIMENTADAS. MEMÓRIA DE ACESSO RANDÔMICO (RAM): MEMÓRIA ONDE O TEMPO DE ACESSO É CONSTANTE PARA QUALQUER ENDEREÇO DA MEMÓRIA. Tecnologias-Demantova 6

7 MEMÓRIA DE ACESSO SEQÜENCIAL (SAM): MEMÓRIA ONDE O TEMPO DE ACESSO NÃO É CONSTANTE, DEPENDE DO ENDEREÇO. PARA ENCONTRAR DETERMINADA PALAVRA, DEVEMOS PASSAR POR TODOS OS ENDEREÇOS SITUADOS ONDE SE REALIZOU O ÚLTIMO ACESSO E O OBJETO DO ACESSO ATUAL. ISTO PRODUZ TEMPOS DE ACESSO QUE SÃO BEM MAIORES DO QUE OS DOS DISPOSITIVOS DE ACESSO RANDÔMICO. MEMÓRIA DE LEITURA/ESCRITA (RWM): QUALQUER MEMÓRIA QUE POSSA SER LIDA OU ESCRITA NO PRÓPRIO CIRCUITO DE UTILIZAÇÃO SEM NECESSIDADE DE GERAÇÃO DE TENSÕES ESPECIAIS. MEMÓRIA DE APENAS LEITURA (ROM): MEMÓRIAS QUE PARA SEREM ESCRITAS (GRAVADAS) NECESSITAM DE EQUIPAMENTOS COM INTERFACES ESPECIAIS. Tecnologias-Demantova 7

8 ELEMENTOS DE ACESSO DE UMA MEMÓRIA SEMICONDUTORA: - BARRAMENTO DE DADOS (DATA BUS) PERMITE A ENTRADA () OU SAÍDA DOS DADOS. A MESMA LINHA FÍSICA NORMALMENTE É UTILIZADA COMO ENTRADA E COMO SAÍDA (NUNCA SIMULTANEAMENTE), DIMINUINDO PELA METADE O NÚMERO DE PINOS NECESSÁRIOS PARA A TRANSFERÊNCIA DE DADOS. - BARRAMENTO DE ENDEREÇOS (ADDRESS BUS) PERMITE QUE UMA POSIÇÃO DE MEMÓRIA SEJA ACESSADA ATRAVÉS DA COMBINAÇÃO DE ZEROS E UNS NESTE BARRAMENTO. - BARRAMENTO DE CONTROLE (CONTROL BUS) É UM CONJUNTO DE LINHAS QUE PERMITEM CONTROLES DO TIPO: DESABILITAÇÃO DO C.I., COLOCANDO O BARRAMENTO DE DADOS EM TRI-STATE E POSSIBILITANDO A ENTRADA DA MEMÓRIA EM STAND BY; SELEÇÃO DA OPERAÇÃO DE ESCRITA (WRITE ENABLE); HABILITAÇÃO DA FUNÇÃO DE LEITURA (READ ENABLE). Tecnologias-Demantova 8

9 SISTEMA MICROPROCESSADOR-MEMÓRIA: Tecnologias-Demantova 9

10 REPRESENTAÇÃO LÓGICA: Tecnologias-Demantova 10

11 Arquitetura interna de uma memória 16x2 com escrita e leitura: CE R/ W Estado da memória 0 0 Habilita escrita 0 1 Habilita leitura 1 X Memória desabilitada Tecnologias-Demantova 11

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13 Tecnologias-Demantova 13

14 CONFIGURAÇÃO DE PINOS: Tecnologias-Demantova 14

15 TIMINGS: Tecnologias-Demantova 15

16 TIMINGS (LEITURA): Tecnologias-Demantova 16

17 TIMINGS (ESCRITA): Tecnologias-Demantova 17

18 MEMÓRIAS RAM: PODEM SER ESTÁTICAS (SRAM) OU DINÂMICAS (DRAM): - NAS SRAMs CÉLULAS DE ARMAZENAMENTO SÃO FLIP-FLOPS DO TIPO D OU ELEMENTOS BIESTÁVEIS. UMA VEZ ESCRITO UM DADO, ESTE PERMANECE ESTÁVEL ATÉ QUE OUTRO DADO SEJA ESCRITO. - NAS MEMÓRIAS DRAMs AS CÉLULAS SÃO MICRO CAPACITORES (INTRÍNSECOS) QUE ARMAZENAM A INFORMAÇÃOEM FORMA DE CARGA CAPACITIVA. Tecnologias-Demantova 18

19 MEMÓRIAS RAM: PODEM SER ESTÁTICAS (SRAM) OU DINÂMICAS (DRAM): - MEMÓRIAS DRAMs EXIGEM UM PROCESSO CHAMADO REFRESH (RECARGA OU REAVIVAMENTO) DEVIDO AO FATO DE QUE UM CAPACITOR DENTRO DE UM CIRCUITO INTEGRADO PERDE SUA CARGA ATRAVÉS DE ACOPLAMENTOS RESISTIVOS E CAPACITIVOS COM OS SUBSTRATOS AO SEU REDOR. - O PROCESSO DE REFRESH CONSISTE NA VERIFICAÇÃO PERIÓDICA DA CARGA DO CAPACITOR (TIPICAMENTE VEZES POR SEGUNDO), CASO ESTEJA ACIMA DE UM NÍVEL (LIMIAR DE NÍVEL 1) O CAPACITOR É RECARREGADO, CASO ESTEJA ABAIXO NÃO É REFEITA A CARGA, ISTO É, ASSUME-SE QUE A INFORMAÇÃO QUE ESTAVA ARMAZENADA ERA UM "0". Tecnologias-Demantova 19

20 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS: - OS TEMPOS DE ACESSO TÍPICOS DE RAMS ESTÁTICAS SÃO DE 8 A 15 NS ENQUANTO QUE NAS DRAMS os TEMPOS são DE 50 A 60 NS. - A NECESSIDADE DE REFRESH É UMA DESVANTAGEM DA RAM DINÂMICA, POIS ENVOLVE UM CUSTO RELATIVAMENTE ALTO. NESTE CASO, SÃO USADOS CHIPS DENOMINADOS CONTROLADORES DE MEMÓRIAS DINÂMICAS. - UMA IRAM É UM CIRCUITO INTEGRADO QUE INCLUI OS CIRCUITOS DE REFRESH NO MESMO CHIP QUE ABRIGA A MATRIZ DE CÉLULAS DE MEMÓRIA. - PARA APLICAÇÕES ONDE VELOCIDADE ALTA E COMPLEXIDADE REDUZIDA DO CIRCUITO SÃO PONTOS MAIS CRÍTICOS DO QUE ESPAÇO E CONSUMO DE POTÊNCIA, AS RAMS ESTÁTICAS CONSTITUEM A MELHOR SOLUÇÃO. Tecnologias-Demantova 20

21 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS: - O CUSTO POR BIT DA RAM DINÂMICA VARIA DE UM QUINTO A UM QUARTO DO CUSTO POR BIT DA RAM ESTÁTICA. - O BAIXO CONSUMO DAS RAMS DINÂMICAS É OUTRO FATOR QUE REDUZ OS CUSTOS DOS SISTEMAS QUE AS UTILIZAM. AS RAMS DINÂMICAS TÊM UM CONSUMO EM TORNO DE UM SEXTO A UM MEIO MENOR, O QUE PERMITE QUE O CIRCUITO SEJA ALIMENTADO POR FONTES MENORES E MAIS BARATAS. - EQUIPAMENTOS QUE PRECISAM DE MEMÓRIA COM ALTA VELOCIDADE E POUCA MEMÓRIA, UTILIZAM MEMÓRIAS SRAM. - MICROCOMPUTADORES UTILIZAM DRAM PARA COMPOREM SUA MEMÓRIA PRINCIPAL. Tecnologias-Demantova 21

22 RAM COM DECODIFICAÇÃO EM UM NÍVEL: Tecnologias-Demantova 22

23 RAM COM DECODIFICAÇÃO EM DOIS NÍVEIS: Tecnologias-Demantova 23

24 MEMÓRIAS ROM: MEMÓRIA CHAMADA DE APENAS LEITURA EM QUE O PROCESSO DE ESCRITA É CHAMADO PROGRAMAÇÃO ou GRAVAÇÃO. ALGUMAS ROMS NÃO PODEM MAIS TER SEUS DADOS ALTERADOS APÓS OS MESMOS TEREM SIDO GRAVADOS, JÁ OUTRAS PERMITEM APAGAR E REGRAVAR SEUS DADOS QUANTAS VEZES FOREM NECESSÁRIAS. AS ROMS SÃO NÃO-VOLÁTEIS E SÃO USADAS PARA GUARDAR INSTRUÇÕES E DADOS QUE NÃO VÃO MUDAR DURANTE O PROCESSO DE OPERAÇÃO DO SISTEMA. UMA DAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES DA ROM É NO ARMAZENAMENTO DE ALGUNS PROGRAMAS DO SISTEMA OPERACIONAL DOS MICROCOMPUTADORES. Tecnologias-Demantova 24

25 PRINCIPAIS TIPOS DE ROM: ROM PROGRAMADA POR MÁSCARA (MASK-ROM): A rom programada por máscara tem suas posições de memória escritas pelo fabricante de acordo com as especificações do cliente. Um negativo fotográfico, denominado máscara, é usado para especificar as conexões elétricas do chip. A maior desvantagem destas roms é o fato de elas não poderem ser apagadas e reprogramadas, quando uma mudança qualquer no projeto do dispositivo exigir modificações nos dados armazenados. Neste caso, a rom com os dados antigos não podem ser reaproveitada. Tecnologias-Demantova 25

26 ROM PROGRAMADA POR MÁSCARA (MASK-ROM): Tecnologias-Demantova 26

27 ROMS PROGRAMÁVEIS (PROMS): São roms com fusíveis, programáveis pelo usuário, isto é, elas não são programadas durante o processo de fabricação, e sim pelo usuário, de acordo com suas necessidades. Tecnologias-Demantova 27

28 ROM PROGRAMÁVEL APAGÁVEL (EPROM): Uma eprom pode ser programada e apagada pelo usuário quantas vezes forem necessárias. O processo de programação de uma eprom envolve a aplicação de níveis especiais de tensão (na faixa entre 10 e 25 v) às entradas apropriadas do chip por um intervalo de tempo determinado (em geral 50 ms por posição de memória). Encapsulamento de um chip eprom, mostrando a janela para receber a radiação ultravioleta. Tecnologias-Demantova 28

29 EPROM APAGÁVEL ELETRICAMENTE (EEPROM): A maior vantagem da EEPROM sobre a EPROM é a possibilidade de apagamento e reprogramação de palavras individuais, em vez da memória toda. Além disso, uma EEPROM pode ser totalmente apagada em 10 ms, no próprio circuito, contra mais de 10 minutos para uma EPROM. Tecnologias-Demantova 29

30 MEMÓRIA DO TIPO FLASH: É um tipo particular de EEPROM que é apagada em blocos. Como estes ciclos são lentos, o apagamentos de grandes blocos nas memórias FLASH dão um significante ganho de desempenho em relação a EEPROMs quando da escrita de grandes quantidades de dados. É a tecnologia utilizada em memory cards e pen drives. Memórias do tipo flash custam menos que EEPROMs e portanto vem dominando o uso de memórias de estado sólido. Estas memórias oferecem ciclos de leitura mais rápidos e maior resistência mecânica do que discos rígidos. Tecnologias-Demantova 30

31 ASSOCIAÇÃO DE MEMÓRIAS: Em aplicações com memórias muitas vezes não dispomos de um chip que nos forneça o tamanho da palavra ou a capacidade necessária. Para conseguir isso devemos associar os chips de memória a fim de fornecer o tamanho da palavra ou a capacidade desejada. Tecnologias-Demantova 31

32 EXPANSÃO DO TAMANHO DA PALAVRA : Neste tipo de arranjo, as memórias são combinadas de forma a fornecer o tamanho da palavra desejada. Por exemplo, se determinado projeto necessita de uma memória de 16 x 8 (16 palavras de 8 bits) e só possuímos chips de memória de 16 x 4 (16 palavras de 4 bits) podemos associar duas dessas memórias para obter a memória desejada, conforme a figura abaixo: Tecnologias-Demantova 32

33 EXPANSÃO DA CAPACIDADE: Neste tipo de arranjo, as memórias são combinadas de forma que possam armazenar mais palavras. Por exemplo, se precisamos de uma memória que possa armazenar 32 palavras de 4 bits e temos chips de 16 palavras de 4 bits, podemos associá-las conforme a figura abaixo: Tecnologias-Demantova 33

34 Se desejarmos associar mais chips de memórias devemos tomar o cuidado de selecionar apenas uma das memórias, já que o barramento de dados é compartilhado. Para isso é usado um decodificador de endereços (por exemplo, 74LS138) que, através de uma combinação em suas entradas, seleciona apenas uma saída. Por exemplo, se desejarmos associar 4 PROMs de 16 x 4 para gerar uma capacidade de 64 x 4 devemos fazer conforme a figura abaixo: Tecnologias-Demantova 34

35 EXPANSÃO DA CAPACIDADE E DO TAMANHO DA PALAVRA: Neste tipo de arranjo, as memórias são combinadas de forma que possam armazenar mais palavras e fornecer o tamanho da palavra desejada. Por exemplo, se precisamos de uma memória que possa armazenar 32 palavras de 4 bits e temos chips de 16 palavras de 2 bits. A solução será a combinação das duas técnicas anteriormente citadas. Tecnologias-Demantova 35