Eletrônica Digital. Memórias Semicondutoras PROF. EDUARDO G. BERTOGNA UTFPR / DAELN

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Luiz Guilherme Barroso Cavalheiro
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1 Eletrônica Digital Memórias Semicondutoras PROF. EDUARDO G. BERTOGNA UTFPR / DAELN

2 Memórias Semicondutoras Os circuitos de memória estão presentes em sistemas computacionais como element de armazenamento de dados e programa.

3 Função da Memória Semicondutora Armazenar informações: palavras, números, figuras, textos, etc; Além da memória semicondutora existem as memórias do tipo magnética (disco rígido) e óptica (DVD, CDROM); Em equipamentos digitais as informações são armazenadas como uma PALAVRA DIGITAL de um certo nr de bits; A esta palavra digital poderá estar associado um número negativo, positivo, uma letra, um símbolo, etc. Por exemplo: a apalvra pode representar: 235 decimal não sinalizado; -21 decimal sinalizado; W = símbolo da tabela ASCII.

4 Características Gerais de uma Memória Capacidade: número de bits/área física; Tamanho da palavra digital em bits; Tempo de acesso para a memória apresentar dados válidos após ser endereçada e selecionada; Tempo de escrita/leitura: tempos necessários para as operações de escrita e leitura; Descrição de uma Mémória Semicondutora: [Nr. de palavras digitais] x [Tamanho da palavra] Ex: 1024 x 8 = 1024 palavras de 8 bits 4096 x 8 = 4096 palavras de 8 bits

5 Nomenclaturas usadas: Nibble: palavra de dados de 4 bits; Byte (B): palavra de dados de 8 bits; Word: palavra de dados de 16 bits; Double-word: palavra de dados de 32 bits; 1 kilobyte: conjunto de 2 10 = bytes; 2 kilobyte: conjunto de 2 11 = bytes; 4 kilobyte: conjunto de 2 12 = bytes; 8 kilobyte: conjunto de 2 13 = bytes; 16 kilobyte: conjunto de 2 14 = bytes; 32 kilobyte: conjunto de 2 15 = bytes; 64 kilobyte: conjunto de 2 16 = bytes; 1 Megabyte: conjunto de 2 20 = 1024 x 1024 bytes = bytes; 1 Gigabyte: conjunto de 2 30 = 1024 x 1MB 1 Terabyte: conjunto de 2 40 = 1024 x 1GB

6 Estrutura de uma Memória Semicondutora

7 Operações de Leitura e Escrita

Interconexão das Memórias com a CPU Barramento de Endereços: recebe o endereço vindo da CPU para as operações de leitura ou escrita; Barramento de

8 Interconexão das Memórias com a CPU Barramento de Endereços: recebe o endereço vindo da CPU para as operações de leitura ou escrita; Barramento de Dados: recebe ou envia o dado do endereço especificado nas operações de leitura e escrita, respectivamente; Barramento de Controle: recebe sinais de controle.

9 Classificação das Memórias Semicondutoras Quanto à forma de acesso podem ser: Sequenciais: para o acesso de um endereço é necessário passer por todas os endereços intermediários. Ex: FILO, FIFO. Aleatórias: encontra-se qualquer endereço imediatamente Quanto à Tecnologia: CMOS: Gates MOS na implementação dos circuitos lógicos de armazenamento; Bipolar: Gates TTL na implementação dos circuitos lógicos de armazenamento; Quanto à volatilidade: Voláteis: Perdem as informações com o corte da alimentação Não-voláteis: mesmo sem alimentação mantém seus dados.

10 Diagrama Geral de uma Memória Semicondutora

11 Tipos de Memórias Semicondutoras Memórias Somente de Leitura: são as não-voláteis e classificam-se quanto ao modo de gravação dos dados: ROM = Read Only Memory PROM = Programmable Read Only Memory EPROM = Eraseble and Programmable ROM EEPROM = Electrically Eraseble and Programmable ROM Flash. ROM: gravadas durante o processo de fabricação, não podendo ser apagadas/reprogramadas; PROM: na fabricação inicialmente todos os bits estão em 1, e o usuário com o uso de um gravador de EPROM ou Universal queima os 1s que forem necessários, e assim produzindo os zeros. A gravação não pode ser desfeita;

Tipos de Memórias Semicondutoras (2) EPROM: gravadas de forma semelhante à PROM, porém ao invés da queima das posições em 1, pulsos de certa amplitude e duração depositam cargas nestas posições; Além

12 Tipos de Memórias Semicondutoras (2) EPROM: gravadas de forma semelhante à PROM, porém ao invés da queima das posições em 1, pulsos de certa amplitude e duração depositam cargas nestas posições; Além disto, a EPROM pode ser apagadas/reprogramadas através da exposiçõe de sua janela da cristal a passagem de luz ultravioleta; EEPROM: nestas tanto a gravação como o apagamento são feitos eletricamente, e por esta razão tem como vantage não se necessário ser retirada do circuito, e pode ser apagada por bytes ao invés de toda ela;

13 Diagrama de uma EPROM 27C64

14 Diagrama de uma EEPROM 2864

15 Flash: estas funcionam como as EEPROMs, porém requer tensões de programação de 5V diferente das EEPROMs que necessitam de tensões mais elevadas; Diagrama de uma Flash 28F256A

17 Comparação entre Memórias Não-Voláteis:

18 Exemplos de Aplicação de uma ROM

19 Tipos de Memórias Semicondutoras (2) Memórias Somente de Leitura e Escrita: são as voláteis e classificam-se em: SRAM = Static Random Access Memory; DRAM = Dynamic RAM NVRAM = Non-Volatile RAM. SRAM: usa Flip-Flop como elemento de armazenamento, e se chama de estática pois uma vez guardado o dado não necessita ser atualizado; DRAM: usa capacitor como elemento de armazenamento, e se chama de dinâmica pois uma vez guardado o dado necessita ser atualizado a cada período chamado de tempo de refresh. Mais lentas que a SRAM, consomem mais energia, mais difícil interfacear, porém, como vantagem: têm alta capacidade de integração.

20 Diagrama em Blocos de uma SRAM tipo 64 x4

21 Memórias SRAM 4K x 1 e 32K x 8

22 Memória SRAM Ciclo de Leitura

23 Memória SRAM Ciclo de Escrita

24 Memória SRAM MCM6264C Símbolo Lógico Entradas de Controle

25 Padrão JEDEC de encapsulamento de memória Joint Electron Device Engineering Council

26 Matriz de Memória de uma DRAM tipo 16K x 1

27 Célula de Memória de uma DRAM

28 Memória DRAM TMS M x 1 Diagrama em Blocos Temporização RAS/CAS

29 Interface SRAM e DRAM com CPU

30 Memória DRAM Ciclo de Leitura supondo que sinal de controle R/ ഥW=1

31 Memória DRAM Ciclo de Escrita

32 Memória DRAM Ciclo de Refresh

33 Modos de Refresh da DRAM TMS44100 a) CAS antes de RAS b) Oculto c) Auto-refresh

34 Tipos de Associações de Memórias a) Para aumentar o tamanho da palavra: neste tipo de associação memórias com tamanho de palavra menor resulta em um banco de memórias como se alí houvesse uma única memória com tamanho de palavra maior. Ex: 16 x 8 com 2 memórias do tipo 16 x 4. b) Para aumentar a capacidade instalada: neste tipo de associação memórias com capacidades menores resulta em um banco de memórias como se alí houvesse uma única memória com capacidade maior. Ex: 16 x 8 com 2 memórias do tipo 16 x 4.

35 Associação de Memórias SRAM para aumentar o tamanho da palavra Ex: 16 x 8 com 2 memórias do tipo 16 x 4.

36 Associação de Memórias SRAM para aumentar a capacidade

37 Associação de Memórias SRAM para aumentar a capacidade

38 Associação de 4 Memórias PROM de 2Kx8

39 Mapa de Memória da Associação de 4 Memórias PROM de 2Kx8

40 Associação c/ Decodificação Parcial

41 Interface de 4 SRAMs 1K x 8 com CPU

42 Selecionando a SRAM 3 de 8 pela CPU

43 Associação de Memórias DRAM

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