R S Q Tabela 17 - Tabela verdade NOR

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1 19 Aula 4 Flip-Flop Flip-flops são circuitos que possuem a característica de manter os bits de saída independente de energia, podem ser considerados os princípios das memórias. Um dos circuitos sequenciais mais simples é o constituído por duas portas NOR realimentadas, ou seja, uma das saídas de cada porta é direcionada para a entrada da outra, veja: R S Q Tabela 16 - Tabela verdade flip-flop R S Q Tabela 17 - Tabela verdade NOR Figura 13 - Flip-flop Este tipo de flip-flop é chamado de assíncrono pois independe de qualquer operação, aplicando seu resultado imediatamente ao estímulo. Isto faz com que este circuito possa armazenar 0 ou 1 em nível lógico. O flip-flop síncrono, por sua vez é utilizado quando há um conjunto deles trabalhando e dependem que seus resultados ocorram ao mesmo tempo. Para que haja tal sincronismo há a entrada chamada clock que permite que todos eles mudem de estado ao mesmo tempo, veja: Tabela 18 - Flip-flop síncrono ROM Read-Only Memory são memórias que servem apenas para leitura e não permitem a alteração de estado como nos flip-flop. São programadas pelo fabricante de forma física. Seu emprego é normalmente associados à dispositivos eletrônicos que apenas manipulem dados de entrada e não necessitam armazenas dados. Quando existe esta necessidade, então emprega-se as memórias PROM, EPROM, EEPROM e Flash. De forma genérica, o nome de memória ROM também é empregado aos HDs, CD-ROMs e outras mídias de armazenamento estável, no entanto isto é feito de forma incorreta, pois para se reprogramar uma memória ROM são necessários artifícios que intervenham em sua arquitetura, como segue:

2 20 ROM A memória é construída com um decodificador associado à portas lógicas e suas conexões são soldadas pelo fabricante, o que impede sua alteração. O funcionamento de uma ROM é o recebimento do endereço binário vindo do decodificador e o transforma em uma palavra com capacidade do exponencial do número de entradas, ou seja, se tiver 2 entradas de endereço, terá uma capacidade de armazenamento de 4 bits, se forem 4 bits de endereço, serão 16 bits de armazenamento e 8 para 64b; Figura 14 Read Only Memory PROM Programmable ROM são memória que permitem a alteração de seu estado original apenas uma vez, ou seja, o fabricante cria as N possibilidades de programação, como se fossem fusíveis, que ao serem queimados perdem a conexão. Isto é conseguido com conexões realizadas de modo lógico. O simples fato de se programa-la altera em definitivo seu estado; Figura 15 - Programmable ROM EPROM Erasable PROM são memórias que tem um funcionamento diferente, pois por meio de radiação ultra-violeta o conteúdo pode ser alterado, ou melhor, apagado e assim, permite-se a programação de novo. São reconhecidas pela janela na parte superior do chip. Normalmente o BIOS era construído com EPROMs e um adesivo do fabricante para proteger do apagamento acidental. Podem armazenar de bits (16Kb = 2KBytes) até mais de 4Mbits, ou 512KBytes. O processo de apagar uma memória deve ser feito com ela for do sistema e leva cerca de 30 minutos.

3 21 Figura 16 - Erasable PROM EEPROM Eletrically EPROM são memórias que podem ser escritas e apagadas por meio de eletricidade, em uso no circuito. Para se gravar os dados, usa-se uma voltagem elétrica alta, assim como na EPROM, no entanto essa voltagem superior causa a deterioração dos componentes, assim como a memória flash, que utiliza o mesmo recurso, as memórias EEPROM tem um limite de uso de cerca de à de vezes de gravação, isto significa que deve-se evitar o trabalho on-line em que se grava constantemente os dados diretamente na EEPROM, devendo-se fazê-lo somente após a conclusão do trabalho. Figura 17 - Eletrically EPROM Flash As memórias Flash são semelhantes às EEPROM, no entanto trabalham com blocos de gravação, ou seja, com Bytes e as EEPROM trabalham bit a bit. São memórias mais baratas e de maior velocidade de gravação, pois realizam a escrita dos endereços em blocos, ou seja, vários de uma só vez e a arquitetura de escrita e reescrita procura a utilização de endereços não utilizados, assim aumentando a vida útil da memória, diferente dos HDs que procuram utilizar o mesmo endereço para otimizar a velocidade de leitura e ganhar velocidade. Como a leitura é lógica, sua velocidade é única.

4 22 Figura 18 - Memória Flash CD-ROM Compact Disc ROM são memórias apenas de leitura, pois utilizam um feixe de laser para gravar de forma irreversível os bits num superfície plástica reflexiva, ao queimar não irá refletir, logo sendo atribuído o valor 0. Os CDs do tipo Read and Write (RW) a camada é feita de material mais duro, ou seja, o processo de apagamento dos dados rouba uma camada vizinha o que permite reflexão novamente no mesmo ponto, porém a vida é curta de uma mídia doeste tipo, seja para o número de gravações como para leitura, pois é um processo à laser, que pode gastar a superfície do CD. RAM Random Access Memory são memórias de acesso aleatório, este nome, propriamente não se aplica somente às memórias RAM, mas muitos tipos de memórias ROM também, isto significa a diferença entre as memórias ROM e RAM está no fato de serem voláteis, ou seja, perderem seu estado quando desligadas. Há algumas memórias RAM que também mantem seus dados mesmo com o computador desligado, à exemplo do relógio, mas não há nada diferente, mas sim uma bateria que mantém seus dados ativos. Uma memória RAM possui as seguintes características: Capacidade em células Nº de células disponíveis na RAM. Sempre potência de 2. Largura Quantos bits/célula são possíveis de se armazenar por vez. Sempre múltiplos de 8 (8,16,32,64,128...) e sua é denominada PALAVRA, sempre em potência de 2 (1,2,4,8,16...). Capacidade em Bytes Produto da capacidade pela em Bytes. Se uma memória tiver 16 células (figura 19) e cada célula 16 bits (2 Bytes), então a capacidade da memória será de 32 Bytes. 16 x 2, ou (16 x 16) / 8. Endereço Número da célula. Para se endereçar uma memória é preciso de espaço para endereçamento. Esta memória auxiliar para o endereçamento deve ter a (em bits) dependendo da quantidade de células que tem a memoria, ou seja, uma memória como da figura 19, com 16 células, precisará de 4 bits para armazenamento de endereços, de forma oposta, uma RAM com 4MBytes de capacidade deve ter 512 células com de 64bits resultando numa capacidade de Outro exemplo

5 23 Célula 0 Célula 1 Célula 2 Célula 3 Célula 4 Célula 5 Célula 6 Célula 7 Célula 8 Célula 9 Célula 10 Célula 11 Célula 12 Célula 13 Célula 14 Célula 15 Figura 19 - Esquema de uma memória RAM com 16 células Endereço (Write) Valor Escrito (Read) Veja alguns exemplos: capacidade (b) capacidade (B) endereço Total (B) (0000) 2 capacidade (b) capacidade (B) endereço Total (B) F(0000) 32 capacidade (b) capacidade (B) endereço Total (B) F(0000) 128 capacidade (b) capacidade (B) endereço Total (MB) FFFFFF (96b/12B) 8 Total capacidade (b) capacidade (B) endereço (GB) Ou seja, (Capacidade x Largura)/8(bits) = Capacidade total em Bytes As memórias RAM são rápidas e voláteis, diferentemente das memórias ROM que utilizam espaços específicos para gravação, estas memórias não se valem de endereços para alocação ou recuperação dos dados, apenas indicando o endereço.

6 24 As memórias podem ser divididas em SDR(Single Data Rate) e DDR(Double Data Rate), sendo a primeira capaz de entregar 1 dado por pulso de clock, que possuía as freqüências de 66MHZ, 100MHZ e 133MHZ e eram utilizadas até o Pentium III ou AMD Athlon. As memórias DDR, por sua vez, tem a capacidade de transmitir o dobro de dados por pulso de clock, atingindo o dobro da velocidade que as memórias SDR sem a necessidade de alterar a velocidade do barramento, ou seja, uma memória que opere em 100MHZ tem a velocidade efetiva de 200MHZ. AS memórias DDR2, passaram a trabalhar com 4 bits por pulso de clock e as DDR3, 8 bits, atingindo uma velocidade máxima de 1600MHZ. Tabela 19 - especificações técnicas das memórias Nome padrão Clock dos chips Ciclo de tempo Clock real Dados por segundo Nome do módulo Taxa de transferência DDR-200 DDR MHz 10 ns 100 MHz 200 Milhões PC MB/s 133 MHz 7.5 ns 133 MHz 266 Milhões PC MB/s DDR MHz 6.67 ns 150 MHz 300 Milhões PC MB/s DDR MHz 6 ns 166 MHz 333 Milhões PC MB/s DDR MHz 5 ns 200 MHz 400 Milhões PC MB/s