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ELETRÔNICA DIGITAL II

Parte 7Armazenamento e Memória Digital

Professor Dr. Michael Klug

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• 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, ...

Definição

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OBS: grande vantagens dos sistemas digitais sobre os analógicos é a habilidade de armazenar grandes quantidades de informações!!!

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• Célula de memória: dispositivo ou circuito capaz dearmazenar um bit.

• Palavra de memória: grupo de bits (células) em uma memóriaque representa instruções ou dados (em geral é definida comdois 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

Termos Básicos

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Arranjo de 64 células8 bytes, 16 nibbles, 64 bits

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• Em geral: – Memória é identificada pelo número de palavras que ela pode

armazenar vezes o tamanho da palavra.

• Exemplo:– 16k x 8= 16384 palavras de 8 bits– Cuidado: neste caso “k” é 210=1024

• Capacidade: é o número total de unidade de dados que podem ser armazenadas:– 16k x 8 = 16kB (kilobytes)

Termos Básicos

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• 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 edesabilitar a memória para que ela não responda àsentradas de endereço e ao comando de leitura/escrita.

Princípio de Operação

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Operação de Escrita

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OBS: leitura não-destrutiva: dados permanecem armazenados!!!

Operação de Leitura

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• 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)

Tipos de Memória

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• 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)!!!

Memórias RAM

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• Tipos: Assíncronos e Síncronas• Aplicação: memórias cache (L1 e L2)• Arranjo:

RAMs ESTÁTICAS (SRAMs)

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• RAM 32kx8

SRAM Assíncrona

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Barramento: conjunto depercursos condutores queservem para interligar dois oumais componentes funcionaisde um sistema ou váriossistemas diversos.

OBS: SAÍDAS TRISTATE11

• RAM 32kx8

SRAM Assíncrona

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• Síncrona com Característica de rajada

SRAM Síncrona

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• 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

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RAMs DINÂMICAS (DRAMs)

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• 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

Memórias ROM

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Programador Apagador

Tipos de Memória

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• Conceito:

• As ROMs podem ser usadas como tabelas de busca para conversões de códigos e geração de funções lógicas

• BIOS (Basic Input/Output System)

Células ROM MOS

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• OTP (one-time programmable)• Uso de fusíveis para armazenar bits

– Conexão é “queimada” ou deixada intacta para representar 0 ou 1– Processo irreversível

OTP PROM

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• 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)

Memórias EPROMs

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• 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

Memórias Flash

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• Arranjo Básico:

Memórias Flash

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• Expansão do Tamanho da Palavra:– Número de bits no barramento de dados tem que ser aumentado

EX: ROM 65536 (64k) x 8 utilizando ROMs 65536 x 4

Expansão de Memória

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EX: RAM 2M x 2N utilizando RAMs 2M x N

Expansão de Memória

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EX: RAM 16 x 8 utilizando RAMs 16 x 4

Expansão de Memória

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• Expansão da Capacidade de Palavras– Número de endereços deve ser aumentado

EX: RAM 2M x 8 utilizando RAMs 1M x 8

Expansão de Memória

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EX: RAM 32 x 4 utilizando RAMs 16 x 4

Expansão de Memória

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