Aula 2 –Memórias
Características, tipos e interface
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ
CAMPUS CEDRO
CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
DISCIPLINA DE MICROCONTROLADORES
PROFESSOR: Anderson Santos Vieira
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Memórias e características, Slides de Microcontroladores
Tipos de memórias usadas em dispositivos eletrônicos
Tipologia: Slides
2019
1 / 27
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Aula 2 – Memórias
Características, tipos e interface
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ
CAMPUS CEDRO
CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
DISCIPLINA DE MICROCONTROLADORES
PROFESSOR: Anderson Santos Vieira
Objetivos Compreender o que é uma Memória
Características;
Funções e Utilidades;
Conhecer os tipos de Memória
O que diferencia os tipos;
Quais as vantagens e desvantagens;
Entender a importância da Memória
Por que todo Computador precisa dela;
Como os microprocessadores a utilizam;
Arquitetura dos Computadores Unidade de Controle (UC) Unidade Lógico Aritmética (ULA) Unidade Central de Processamento (CPU) Dados (^) Unidade de Entrada Memória Secundária Unidade de Armazenamento (Memória) Memória Primária Unidade de Saída Informação Componentes básicos do computador: Unidade de Entrada: Recebe os dados de forma organizada para o processamento; Unidade de Saída: Dispositivos usados para apresentar o resultado do processamento; Unidade Central de Processamento (CPU): componente responsável por interpretar e executar os comandos provenientes do hardware e software e controla os outros componentes, como a Memória, e as Unidades de Entrada e Saída. Unidade de Armazenamento: Dados e instruções recebidas devem ser armazenadas antes que o processamento comece. O resultado do processamento também deve ser armazenado antes de ser enviado para a saída. Resultados intermediários também devem ser armazenados para que o processamento ocorra. Memória primária: volátil e de rápida velocidade. Comunica-se com a CPU diretamente; Memória secundária: não-volátil e de alta capacidade. Guarda as informações importantes; Registradores
O que é uma Memória?
Conceito básico: dispositivos que
armazenam informações.
Tipos de informações armazenadas:
- Números;
- Letras;
- Caracteres;
- Instruções;
- Endereços;
- Etc...
Um chip de memória é um conjunto de unidades de
armazenamento, usualmente chamados de células.
Em sistemas digitais, as células armazenam bits.
As memórias são incapazes de realizar qualquer tipo de
processamento, sendo utilizadas somente para leitura e
escrita de dados armazenados.
As células de um chip de memória são organizadas em
linhas e colunas, como uma planilha eletrônica.
Diz-se então que uma memória tem dimensões “n x m”,
onde:
- “n” é o número de linhas (endereços);
- “m” é o tamanho da “word” da memória; Ex: Diferentes memórias de 64 bits.
Escrita e Leitura em uma Célula de Memória Escrita:
- Endereçamento habilitado;
- Escrita (Write) habilitado;
- Pulso de clock transmitido;
- Informação a ser armazenada transmitida na entrada digital; Resultado: Flip-flop interno armazena a entrada digital. Leitura:
- Endereçamento habilitado;
- Leitura (Read) habilitado;
- Pulso de clock transmitido;
- Informação a ser lida transmitida na saída digital; Resultado: Saída digital apresenta o valor armazenado no Flip-flop.
Matriz de Células de Memória Um chip de memória é uma planilha/matriz de células. As células são associada em um determinado número de linhas e colunas. As linhas são acessadas por um único endereço, disponibilizando uma informação cujo tamanho, em bits é igual ao número de colunas. Exemplo: Memória 4x4 bits
Expansão de Memória Expansão das palavras (“Data Width”)
- Realizado por meio do acesso simultâneo
de duas ou mais memórias com “data
widths” inferiores.
- Dado lido/escrito composto pela
concatenação dos dados das memórias.
- Exemplo: Memória 256 x 8 bits formada por
duas Memórias 256 x 4 bits.
Expansão dos endereços (“Memory Length”)
- Realizado por meio do acesso individual de
várias memórias com “data widths” idênticos.
- Decodificador seleciona uma das memórias
para que esta seja habilitada para operações
de leitura/escrita.
- Exemplo: Memória 128 x 4 bits formada por
quatro Memórias 32 x 4 bits.
Expansão de Memória Expansão de ambos (“Memory Length” e “Data Width”)
- Realizado por meio do acesso individual de
várias memórias com “data widths” inferiores
ao “data width” final.
- Decodificador seleciona um conjunto de
memórias para que esta seja habilitada para
operações de leitura/escrita.
- Dado lido/escrito composto pela concatenação
dos dados das memórias habilitadas pelo
decodificador.
- Exemplo: Memória 8 Kx 16 bits formada por
dezesseis Memórias 1 Kx 8 bits.
Tipos de Memória (Semicondutoras) Memórias Semicondutoras Voláteis Não-Voláteis Memórias Voláteis:
- Perde seu conteúdo quando o chip de memória é desligado de sua alimentação;
- Usualmente mais rápida e barata que as memórias não-voláteis;
- Ex: Memória RAM DDR 3 de Computadores Memórias Não-Voláteis:
- Preserva seu conteúdo quando o chip de memória é desligado de sua alimentação;
- Usualmente utilizada como memória de dispositivos portáteis, cartões de memória, etc.
- Ex: Pen Drive 16 GB, Cartões SD, etc...
RAM ( Random-Access Memory) Random-Access Memory (RAM):
- Memória tipicamente volátil;
- Random-Access: habilidade de acessar qualquer item dos dados de uma população de elementos endereçáveis de forma igualmente fácil e eficiente, não importando o tamanho do conjunto; X (^) X
RAM
Dinâmica (DRAM) Estática (SRAM)
SRAM ( Static Random-Access Memory) Static Random-Access Memory (SRAM):
- Célula de memória composta latch biestável;
- Transistores conectados como duas portas NOT conectadas em antiparalelo;
- Valor da célula fixo devido às ligações dos transistores; Vantagem:
- Baixo consumo de energia, elevada velocidade de operações, simplicidade e confiabilidade; Desvantagem:
- Alto custo e baixa capacidade de armazenamento; SRAM 4x4 Bits Célula de uma SRAM Aplicações: = SRAM de um console NES Processador Intel Core i
ROM ( Read-Only Memory) Read-Only Memory (ROM):
- Tipo de memória não-volátil;
- Conteúdo pode ser modificado lentamente, com dificuldade, ou de jeito nenhum;
- Tipicamente utilizada para armazenar firmware ( software que é fortemente vinculado a um hardware e não precisa de atualizações frequentes). Mask ROMs:
- Conteúdo programado diretamente no circuito integrado pelo fabricante (em vez do usuário);
ROM
Mask ROM PROM EPROM EEPROM
PROM ( Programmable Read- Only Memory) PROMs:
- Estado de cada bit é definido por um fusível;
- Dispositivo só pode ser gravado uma vez;
- Dados armazenados são permanentes e não podem ser mudados;
- Bits iniciais usualmente lidos como “ 1 ”;
- Fusíveis podem ser queimados aplicando alta tensão;
- Bits com fusíveis queimados lidos como “ 0 ”; Principais desvantagens das Mask ROMs :
- Só é econômico comprar Mask ROMs em grandes quantidades, já que o cliente deve fazer um contrato com uma fábrica de semicondutores;
- Tempo de espera entre o fim do design até o término do produto final é longo, pelo mesmo motivo;
- Inapropriado para atividades de Pesquisa & Desenvolvimento, já que seu conteúdo é permanente;
- Se um produto for enviado com uma Mask ROM defeituosa, a única maneira de consertar é fazendo um recall e fisicamente substituindo a ROM em todas as unidades.
EPROM ( Erasable Programmable Read-Only Memory) EPROMs:
- Tipo de memória ROM que pode ser apagada;
- Memória composta por matriz de transistores com gates flutuantes;
- Programação realizada aplicando-se uma tensão elevada nos transistores;
- Elétrons acumulam muita energia, atravessando a camada isolante de óxido e ficando presos no eletrodo de controle;
- Dados podem ser apagados expondo a pastilha à luz ultravioleta, que ioniza o óxido e descarrega os elétrons;
- Dados são apagados todos de uma vez; Principais desvantagens das Mask ROMs :
- Só é econômico comprar Mask ROMs em grandes quantidades, já que o cliente deve fazer um contrato com uma fábrica de semicondutores;
- Tempo de espera entre o fim do design até o término do produto final é longo, pelo mesmo motivo;
- Inapropriado para atividades de Pesquisa & Desenvolvimento, já que seu conteúdo é permanente;
- Se um produto for enviado com uma Mask ROM defeituosa, a única maneira de consertar é fazendo um recall e fisicamente substituindo a ROM em todas as unidades. EPROM versão OTP ( One Time Programmable ) EPROM com janela de quartz