Memórias
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24/02/2015 1. 2. 3. 4. 5 5. 6. 7. 8. 9. MEMÓRIAS 24/02/2015 1 1 24/02/2015 1 DEFINIÇÃO DEFINIÇÃO CONCEPÇÃO MEMÓRIAS PARA LEITURA MEM. P/ LEITURA E ESCRITA BARRAMENTOS TECNOLOGIAS ASSOCIAÇÕES MEMÓRIA FLASH TAMANHO 2 DEFINIÇÃO Memória • Memória é toda forma de manter alguma informação de modo que ela possa ser recuperada posteriormente. • O cérebro humano possui sua própria memória. • Um pedaço de papel contendo alguma palavra ou ilustração é uma memória. • Se a informação estiver armazenada mas não puder ser consultada, então não se tem uma memória. DEFINIÇÃO 24/02/2015 1 3 24/02/2015 1 DEFINIÇÃO 4 DEFINIÇÃO Memória serial e paralela Memória serial e paralela • Ao ler um texto, as palavras são formadas visualmente, no cérebro, de modo que a absorção da informação é feita instantaneamente. • A leitura das palavras é feita de forma paralela, isto é, todas as letras são lidas ao mesmo tempo. • Esse procedimento permite uma leitura mais rápida. • Sua desvantagem é a maior dificuldade na busca por palavras contendo erros de ortografia. • Uma letra errada pode passar despercebida durante a formação da imagem da palavra no cérebro. • Crianças em fase de alfabetização lêem as palavras de forma serial, isto é, letra por letra. • Ao ler um texto, as palavras são lidas sequencialmente, uma após a outra, da esquerda para a direita, de cima para baixo. • A leitura das frases é feita de modo serial. • A leitura serial requer memória para armazenamento das informações anteriores. • Pessoas com hiperatividade, déficit de atenção e outros distúrbios podem ter dificuldade na leitura de frases muito longas (mais de vinte palavras) por possuírem pouca memória direcionada a este tipo de atividade. • A compreensão do significado de uma frase consiste na conversão da informação serial em paralela. 24/02/2015 5 24/02/2015 6 1 24/02/2015 1 1 DEFINIÇÃO DEFINIÇÃO Memória analógica Memória digital • Dentro do escopo da engenharia elétrica, temse memórias analógicas e digitais. • Um exemplo de memória analógica eram os antigos osciloscópios que permitiam “congelar” a imagem da onda por meio da excitação das partículas que formam a tela, mantendo a imagem fixa por algumas dezenas de segundos. • Outro exemplo são os filmes fotográficos. • Discos de vinil e fitas cassete de áudio também são exemplos de memórias analógicas. 24/02/2015 1 • Dentro do escopo da eletrônica digital, memórias são dispositivos capazes de guardar informações escritas na forma de bits. • A forma como os bits são armazenados e os níveis de tensão e corrente relativos a cada valor lógico (zero ou um) dependem da tecnologia empregada. 7 DEFINIÇÃO 24/02/2015 1 DEFINIÇÃO Memória digital Memória digital • Como exemplo de memórias digitais tem-se os disquetes magnéticos, as fitas magnéticas, os discos rígidos, os CD’s, os DVD’s, os Blu-Ray’s, etc. • Até mesmo informações ç gravadas em sites da g internet podem ser consideradas como memórias digitais, pois permitem a gravação e recuperação de dados, ainda que não se saiba qual é o método de armazenamento empregado pelo servidor. 24/02/2015 1 8 http://www.netmultibusca.com.br/img/class/u pload/062011/sony_n8_60_digital8.jpg http://www.realistvideo.com/sites/4/component_sto rage/component_image/Mini-DV.jpg http://www.acheiobyte.com.br/wp-content/uploads/2011/05/cd-dvd.jpg 9 24/02/2015 2 DEFINIÇÃO http://www.flickr.com/photos/thefrankfurtschool/1305454450/ 10 CONCEPÇÃO Memória digital em chip • Em computação e eletrônica digital, a palavra “memória” pode receber, dependendo do contexto, um significado mais específico, restrito aos chip’s de memória. • Devido ao formato das placas que contém os chip’s de memória, elas são chamadas de pentes. CONCEPÇÃO http://www.studyvilla.com/Images/memory.jpg 24/02/2015 11 24/02/2015 12 2 24/02/2015 2 2 CONCEPÇÃO ROM de n bits e 2m CONCEPÇÃO RAM de n bits e 2m palavras palavras Entrada de dados Entrada de endereços A0 Am-1 ROM 2mn I0 In-1 Saída de dados D0 Dn-1 24/02/2015 Entrada de endereços A0 Am-1 13 2 RAM de n bits e 2m CONCEPÇÃO palavras Bits de controle CS WE RE OE CS: WE: RE: OE: A0 Am-1 RAM 2mn I/O de dados Chip Write Read Output Select Enable Enable Enable Entrada de endereços D0 Dn-1 24/02/2015 2 O0 On-1 14 I/O ou W/R Entrada de endereços Saída de dados 24/02/2015 2 CONCEPÇÃO RAM 2mn A0 Am-1 15 D0 Dn-1 16 CONCEPÇÃO Decodificador de endereço • Transforma, de maneira biunívoca, a palavra binária de endereço em uma posição da memória, selecionando uma palavra de dados. • O decodificador de endereço forma a matriz de entrada da memória construída com a tecnologia Gate Array. • Tanto na RAM como na ROM, a matriz de entrada não é configurável. • Na RAM, a matriz de saída pode ser programada. • Embora um decodificador genérico não precise usar todas as combinações de entrada, os 24/02/2015 decodificadores das memórias sempre usam. I/O de dados 24/02/2015 2 CONCEPÇÃO RAM 2mn Decodificador de endereço Entrada codificada Saída decodificada Palavra de endereço Posição da memória A0 Am-1 17 24/02/2015 DEC m2m O0 O2m-1 18 3 24/02/2015 2 2 CONCEPÇÃO CONCEPÇÃO Decodificador de endereço A0 word0 DEC m2m add dress dec coder A3 A matriz de saída word3 word 2m–1 Am-1 D0 D3 24/02/2015 19 2 24/02/2015 2 CONCEPÇÃO Dn-1 20 CONCEPÇÃO Exemplo de memória de 8 4bits Barramentos Addre ess Bus Data Bus DEC m2m matriz de saída 24/02/2015 21 2 Address Datum 0d 000b 0110b 1d 001b 1001b 2d 010b 1100b 3d 011b 1011b 4d 100b 0111b 5d 101b 1011b 6d 110b 0000b 7d 111b 1001b 24/02/2015 2 CONCEPÇÃO Word 22 CONCEPÇÃO Exemplo de memória de 8 8bits Decodificador de endereço DEC 38 24/02/2015 Word Address Datum 0d 000b 00000001b 1d 001b 00000010b 2d 010b 00000100b 3d 011b 00001000b 4d 100b 00010000b 5d 101b 00100000b 6d 110b 01000000b 7d 111b 10000000b • Um decodificador genérico constitui uma memória. • Um decodificador específico p de entrada codificada e saída decodificada consiste da matriz de entrada de toda memória construída na forma G.A. 23 24/02/2015 24 4 24/02/2015 2 3 CONCEPÇÃO MEMÓRIAS PARA LEITURA Exemplo de memória de 16 8bits 24/02/2015 3 Word Address Datum 00d 0h E0h 01d 1h 6Bh 02d 2h C5h 03d 3h 8Bh 04d 4h 5Ah 05d 5h 74h 06d 6h 22h 07d 7h D0h 08d 8h D7h 09d 9h 9Eh 10d Ah 39h 11d Bh F6h 12d Ch 1Fh 13d Dh CAh 14d Eh 18h 15d Fh 34h MEMÓRIAS PARA LEITURA 25 MEMÓRIAS PARA LEITURA 24/02/2015 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA ROM ROM • Um CD e DVD prensados são considerados ROM, pois sua informação é gravada durante o processo de fabricação e não após sua fabricação muito embora a posição física dos bits no disco influencie no tempo de leitura. • ROM também pode ser implementada em chip, chip quando o layout das máscaras para sua fabricação já levarem em consideração a informação que o chip conterá. A posição física dos bits não afeta o tempo de leitura, mas é preciso o uso de uma palavra de endereço. • Convencionou-se que quando se fala apenas “ROM”, referir-se-á ao chip’s. • As memórias ROM “read only memory” são o tipo mais elementar de memória. • As ROM’s permitem o acesso aleatório. • Acesso aleatório é aquele que não depende do acesso anterior, anterior isto é, é qualquer posição da memória pode ser acessado qualquer que tenha sido a posição do acesso anterior. • Memórias de acesso sequencial não se enquadram na categoria ROM. 24/02/2015 3 27 MEMÓRIAS PARA LEITURA 24/02/2015 3 28 MEMÓRIAS PARA LEITURA PROM PROM • Programmable ROM • ROM’s programáveis. • Um CD-R e DVD-R são considerados PROM, pois sua informação é gravada após o processo de fabricação e não durante sua fabricação. • PROM também pode ser implementada em chip, quando o layout das máscaras para sua fabricação não levam em consideração a informação que o chip conterá, mas, sim, um padrão genérico. • A gravação é feita uma única vez e não permite reversão. • Convencionou-se que quando se fala apenas “PROM”, referir-se-á ao chip’s. 24/02/2015 26 29 • Embora as PROM’s em chip, os CD-R’s e os DVD-R’s permitam a escrita, trata-se de um processo separado, dentro do qual não é permitida a leitura do mesmo. • Nos discos óticos, esse processo separado requer um laser com características diferentes. diferentes • Nos chip’s, esse processo separado requer níveis de tensão mais elevados e/ou luz ultravioleta. • Por esses motivo, tais dispositivos são considerados como somente de leitura. 24/02/2015 30 5 24/02/2015 3 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA MEMÓRIAS PARA LEITURA PROM PROM CHIPSET ROM 24/02/2015 3 • As memórias ROM e PROM são encontradas em diversos elementos de um computador, sendo o “chipset” o mais importante deles. • O chipset é o controlador de todos os elementos da placa-mãe e sua programação não pode ser alterada, a fim de manter a integridade da placa. • Uma mesma placa-mãe pode suportar diferentes chipset’s, de diferentes marcas. • Uma alteração em sua programação poderia provocar a queima de diversos componentes internos e periféricos. 31 24/02/2015 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA 32 MEMÓRIAS PARA LEITURA CHIPSET CHIPSET • Com o aperfeiçoamento dos computadores, os chipset’s passaram a incorporar, também, circuitos sequenciais e outras unidades, além da PROM. • O chipset é formado pela ponte norte e pela ponte sul. • Outras placas, além das de computadores, também podem fazem uso de chipset. http://files.conexaodireta100.webnode.com.br/200000020-05a4406a1a/chipset via.jpg http://files.conexaodireta100.webnode.com.br/200000020 05a4406a1a/chipset_via.jpg http://techreport.com/r.x/nforce3-250gb/mcp1.jpg http://4.bp.blogspot.com/-5fFudmRCd6g/TgDyxJg5stI/AAAAAAAAAFw/A2kOYMy2_S8/s1600/amd.jpg 24/02/2015 3 33 24/02/2015 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA CHIPSET MEMÓRIAS PARA LEITURA Arquiteturas http://www.ixbt.com/cpu/inttel/pentium4-32ghz/via-kt600-block.jpg 24/02/2015 34 35 • Todo circuito lógico puramente combinacional é uma ROM, pois, para qualquer combinação das variáveis de entrada (endereço), há um valor biunívoco para as variáveis de saída (dado). • Circuitos lógicos minimizados, construídos de modo a satisfazer a algum critério de projeto, projeto empregam a arquitetura “full-custom”. • Os critérios podem ser: • Menor número de portas lógicas • Menor tempo de resposta • Menor consumo de energia elétrica • Menos hazard’s. 24/02/2015 • Outros 36 6 24/02/2015 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA Arquiteturas Gate Array • Se o circuito lógico precisa seguir um critério pré-estabelecido no uso e posicionamento de portas lógicas, a arquitetura não é full-custom. • Se as portas são dispostas em arranjos matriciais, a arquitetura é gate-array. • Para grande volume de produção, compensa usar tecnologia full-custom, onde o custo de projeto é alto, mas o custo unitário é baixo. • Para pequeno volume de produção, compensa usar tecnologia gate-array, onde o custo unitário é alto, mas o custo de projeto é baixo. • Semi-custom são opções intermediárias. 24/02/2015 3 • Os arranjos de portas formam matrizes de contatos. • PROM’s construídas com a arquitetura GA fazem parte da família das PGA’s (Programmable Gate Array). 37 MEMÓRIAS PARA LEITURA 24/02/2015 3 Arquiteturas • As ROM’s gravadas pelo fabricante do chip oferecem maior segurança contra perda de dados. • Esta é a memória mais barata que existe e possui a vantagem de manter sua gravação, mesmo sem energia elétrica por um tempo relativamente alto. • A perda de dados ocorre quando o normal processo de difusão das regiões do circuito integrado geram problemas como, por exemplo: • Curto-circuito. • Circuito-aberto. • Capacitância parasita. • Diodo parasita. 24/02/2015 • Alteração de VTH VBR e VP em transistores. • Existem arquiteturas intermediárias, semi-custom, onde, por exemplo, o fabricante do chip já possui as matrizes desenhadas, faltando, apenas, a programação, que é fornecida pelo cliente e gravada sobre as máscaras do lay lay-out out do chip. • Após a gravação das máscaras, o fabricante produz o chip na quantidade encomendada. • Tanto o custo unitário quanto o custo de projeto são intermediários entre full-custom e gate-array. 3 38 MEMÓRIAS PARA LEITURA Arquiteturas 24/02/2015 http://i.ytimg.com/vi/zaLPKUVffjY/0.jpg 39 MEMÓRIAS PARA LEITURA 3 40 MEMÓRIAS PARA LEITURA Arquiteturas PROM Os contatos abertos são diodos queimados. • Outro tipo de arquitetura semi-custom é aquela onde o chip possui diversos módulos fixos, fixos cujas interconexões podem ser programadas pelo usuário. http://www.electronics.dit.ie/staff/tscarff/memory/rom.htm 24/02/2015 41 24/02/2015 42 7 24/02/2015 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA PROM PROM • Este é o tipo ideal para produção não muito grande. • A PROM anteior possui três palavras de três bits cada. • Quando, na via decodificada “An” é 1 (lógica positiva), o diodo saturado leva o bit “Dm” para 1. pull-down leva a saída a 0 caso o bit “Dm” • O resistor de p esteja desconectado de “A”, ou seja, quando o diodo está cortado, impedindo corrente reversa. • Quando D=1, o diodo, reverso, protege as demais vias “A”, que estão em “0”. • O diodo queimado não leva o bit “Dm” para 1, Dm ficari a em alta impedâcia se não fosse o resistor de pulldown, que o leva ao nível 0. 24/02/2015 3 • Os contatos abertos são fusíveis queimados. • O diodo BE do BJT age como o diodo PN do circuito anterior anterior. • A vantagem do uso do BJT é a amplificação da corrente na saída de dados. http://www.electronics.dit.ie/staff/tscarff/memory/rom.htm 43 MEMÓRIAS PARA LEITURA 24/02/2015 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA PROM EPROM http://ustudy.in/sites/default/files/prom.jpg • As PROM’s são gravadas pelo usuário por um processo definido pelo fabricante e, uma vez gravado, não é possível reverter o processo, semelhantemente à gravação de um CD-R e um DVD-R. • Um bit PROM é mais caro do que um bit ROM, mas é mais barato do que um bit SRAM. • As PROM’s, tal como as ROM’s, têm a vantagem de manter a gravação mesmo quando desenergizados, mas por tempo menor, medido em anos. • Há uma matriz com um diodo em cada célula, e eles 24/02/2015 são queimados conforme a gravação da memória. 3 • Erasable PROM . • PROM’s apagáveis. • Memórias feitas apenas para leitura, mas que podem ser reprogramadas. • Isto significa que, em condições normais de operação, esta memória não suporta escrita, agem como uma ROM simples, mas, em uma condição especial, ela pode ser programada. • Sendo um tipo de ROM, ela não permite a leitura durante a sua gravação. • A EPROM é um subconjunto das PROM’s. 45 MEMÓRIAS PARA LEITURA 24/02/2015 3 46 MEMÓRIAS PARA LEITURA EPROM EPROM • Um CD-RW e DVD-RW são considerados EPROM, pois sua informação pode ser gravada e apagada. • EPROM também pode ser implementada em chip. É necessário a incorporação de semicondutores fotosensíveis. • Convencionou-se que quando se fala apenas “EPROM”, referir-se-á ao chip’s. 24/02/2015 44 EPROM ROM PROM 47 24/02/2015 48 8 24/02/2015 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA EPROM EEPROM • Algumas EPROM’s são gravadas por meio de luz ultravioleta em uma janela de quartzo na parte de cima do chip. • O quartzo é usado devido a sua pequena difração da luz. • Um adesivo bloqueador de luz é fixado sobre a janela para evitar que fontes de luz UV venham a alterar a gravação. • A gravação em EPROM é menos durável do que em uma PROM. 24/02/2015 • Por usar luz UV de alta definição, o equipamento gravador de EPROM é bastante caro em comparação aos equipamentos de gravação de outros tipos de memória programável. • Por requerer um equipamento caro em sua gravação, uma EPROM nunca é gravada no mesmo circuito onde seus dados são usados. • Por requerer um equipamento caro em sua gravação, uma EPROM oferece a garantia de que, em hipótese alguma, o circuito que usa os seus dados irá apagá-los.. 24/02/2015 49 50 http://4.bp.blogspot.com/-6ZpyIFraSok/TakTT52YAtI/AAAAAAAAAAg/wF_EBAo8Rqs/s1600/000388606.png 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA EEPROM • • • • EEPROM Electrically Erasable PROM. PROM’s apagáveis eletricamente. Também chamadas de E2PROM. A EEPROM é um subconjunto das EPROM’s. EEPROM ROM EPROM PROM 24/02/2015 3 51 MEMÓRIAS PARA LEITURA 24/02/2015 3 52 MEMÓRIAS PARA LEITURA EEPROM serial Comparação • Memória serial é aquela em que a matriz de informações é acessada por meio de um conversor paralelo/série. • Esta conversão implica em perda de rapidez no acesso. • Essa conversão gera redução do número de pinos do chip, reduzindo o custo de encapsulamento, que responde por grande parte do custo total em chip’s de baixo custo. • Esta opção é usada quando os dados são acessados uma única vez por uso do equipamento, ou são acessados poucas vezes. 24/02/2015 53 •Segurança •Densidade ROM PROM EPROM EEPROM 24/02/2015 •Custo por bit 54 http://www.engineersgarage.com/sites/default/files/EEPROM24C02_0.jpg?1281348978 9 24/02/2015 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA Firmware Firmware • Poder-se-ia utilizar uma PROM ou uma ROM para a colocação do firmware. • De fato, esta idéia já foi muito usada. • Porém, o uso de EEPROM oferece muitas vantagens pois permite: vantagens, • Atualização na produção. • Atualização pelo usuário. • Correção de erros de gravação. • Correção de erros de programação. • Dados fixos, como número de série, nome do distribuidor e outros códigos podem ser 24/02/2015 gravados em uma PROM. • Memória EEPROM usada como firmware pode ser observada em drives de CD, DVD, Blu-Ray, HD, pendrives, entre outros. • É nesta EEPROM que se grava a “firmware” firmware , um programa de baixo nível que é executado pelo microcontrolador do dispositivo ou pelo chipset. • Nesses casos, usa-se EEPROM serial. 24/02/2015 3 55 MEMÓRIAS PARA LEITURA 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA Firmware ROM • Aplicativos especiais, fornecidos pelos fabricantes, permitem a reescrita desta memória. • Um erro em tal procedimento pode provocar a perda do periférico, pois não é mais possível habilitá-lo para uma nova escrita por meio do aplicativo. 24/02/2015 56 • ROM, PROM, EPROM e EEPROM preservam seus dados mesmo quando desenergizados. desenergizados • Por esse motivo, são chamados de memórias não voláteis. 57 24/02/2015 58 https://www.rh-webs.net/wp-content/uploads/2011/04/linksys-firmware-upgrade_thumb2.jpg 3 MEMÓRIAS PARA LEITURA EPROM MEMÓRIAS PARA LEITURA Comparação com memórias analógicas • Uma ROM, um CD-ROM, um DVD-ROM são comparáveis aos discos de vinil, onde fabricação e gravação são realizados em uma única etapa. • Uma PROM, um CD-R, um DVD-R são comparáveis aos filmes fotográficos, onde a gravação pode ser realizada uma única vez. • Uma EPROM, um CD-RW, um DVD-RW são comparáveis às fitas cassete, onde a gravação pode ser feita várias vezes em um processo separado e o número de gravações é limitado. • CD-RW, DVD-RW, EPROM e EEPROM sofrem um desgaste a cada operação de escrita. • É previsto um número determinado e limitado de operações de escrita, a partir do qual o fabricante não garante mais a veracidade da informação gravada. 24/02/2015 3 59 24/02/2015 60 10 24/02/2015 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA RAM • • • • MEM. MEM P/ LEITURA E ESCRITA 24/02/2015 61 Random access memory. Memória para acesso aleatório. Memória para leitura e escrita. Embora leitura e escrita não possam ser realizadas exatamente no mesmo instante, elas p podem ser multiplexadas temporalmente, dando a impressão de ocorrerem ao mesmo tempo. • O tempo de leitura e gravação são quase os mesmos. • Não são necessárias condições especiais para a realização da escrita. • A intensidade de operações de escrita não diminuem a vida útil do dispositivo. 24/02/2015 62 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA Memória do computador RAM • A maioria dos chips de memória, em computação, são usados para o armazenamento temporário de informação. • Estas informações ficam armazenadas, a princípio, em em memórias definitivas, como discos rígidos, óticos ou pendrives, mas são processadas pela CPU. • Como o acesso aos meios definitivos de armazenamento é muito lento comparadamente com a rapidez de acesso da CPU, então estas informações são transferidas, temporariamente, para a memória (dinâmica) do computador, tanto quando a CPU lê, como quando a CPU escreve. 24/02/2015 63 • De modo geral, os computadores possuem dois tipos de chips de memória temporária, a RAM e a cache. • A rigor, g , a p palavra RAM também p pode ser atribuída à cache e a outros dispositivos de armazenamento, porém, no contexto de computação, a RAM é considerada um outro tipo de memória; tem-se, então, RAM e cache. 24/02/2015 64 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA DRAM DRAM • No caso de computadores, a palavra RAM assume um significado mais específico e é atribuída a chips destinados ao armazenamento temporário de grande volume de informação, que trafega entre a CPU e os outros dispositivos de armazenamento. • Essas memórias são chamadas de DRAM – Dinamic RAM. RAM • O aumento da memória DRAM melhora consideravelmente o rendimento do computador uma vez que diminui a necessidade de acesso, por parte da CPU, aos demais dispositivos de armazenamento, que são relativamente lentos. • As DRAM’s têm esse nome porque precisam ser constantemente regravadas (refresh). 24/02/2015 65 clk CPU 24/02/2015 clk refresh DRAM DVD HD RS 232 RS-232 LPT USB etc 66 11 24/02/2015 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA DRAM DRAM • A DRAM é formada por capacitores ligados a transistores, para cada bit, de modo que a carga capacitiva indique o nível lógico do bit. • Para que essa carga capacitiva seja lida, é preciso aplicar uma corrente, corrente o capacitor descarrega-se descarrega se ou carrega-se carrega se naturalmente, de modo que a informação precisa ser reescrita antes que seja perdida. • A frequência de reescrita, chamada de “refresh rate”, depende da constante de tempo do circuito capacitivo. 24/02/2015 67 • O transistor é uma resistência ativa, isto é, um transistor cuja função é formar uma resistência. • Isto é feito porque, em circuitos integrados, é mais fácil construir transistores do que resistores. • A resistência tem a função de regular g a constante de tempo do circuito capacitivo - . • Quanto maior for , maior é o tempo de carga e de descarga do capacitor. R C s t CARGA VSOURCE 1 e VCAPACITOR 24/02/2015 t DESCARGA VCAPACITOR VSOURCE e 68 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA DRAM DRAM • A mesma constante de tempo que preserva a informação da DRAM por algum tempo é responsável pela demora em sua escrita e leitura, tornando este tipo de memória lento em relação às ROM’s e às SRAM’s. • Por causa da característica deste tipo de memória, memória ela é chamada de memória dinâmica e recebe a sigla DRAM; cada modelo comercial possui um determinado valor de frequência de operação e, quanto mais alto, melhor. http://lwn.net/images/cpumemory/cpumemory.9.png 24/02/2015 69 24/02/2015 70 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA DRAM SIMM e DIMM DRAM DDR Single Inline Memory Module Dual Inline Memory Module Double Data Rate http://img.tfd.com/cde/SIMMDIMM.GIF 24/02/2015 71 24/02/2015 http://2.bp.blogspot.com/-KejmeByhqTI/Ta9-eD5DvQI/AAAAAAAAACU/zqxPwb67KME/s1600/ddr.jpg 72 12 24/02/2015 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA Memória virtual • Os sistemas operacionais atuais possuem o recurso da memória virtual, que é a alocação de parte do disco rígido para ser usado como uma RAM. • Isto não resolve o problema da morosidade deste tipo de armazenamento, mas impede que o sistema operacional pare de funcionar por falta de memória. • Sistemas operacionais como o Linux alocam uma partição do disco rígido dedicada exclusivamente para esta finalidade, chamada de “swap”. 24/02/2015 BIOS http://www.linuxnewmedia.com.br/i mages/uploads/materias_online/pa rticionamento/figura-03-mini.png 73 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA • Uma DRAM é usada na BIOS – “Basic Input / Output System”, que gerencia os componentes básicos de entrada/saída do computador, ou seja, os recursos da placa-mãe. • Em uso normal do computador, esta memória não pode ser alterada, mas quando se usa o utilitário de configuração da BIOS ela pode ser reescrita. BIOS, reescrita • Geralmente, o utilitário de configuração não pode ser acessado através de um sistema operacional, mas, sim, por meio de uma tecla durante a iniciação da placa-mãe. • Esta informação, juntamente com o relógio, não pode ser perdida, por isso existe uma bateria recarregável acoplada ao sistema, para quando o computador for desligado. • Esta DRAM guarda as configurações do usuário obtidas com 24/02/2015 74 o uso do utilitário de configuração da BIOS. 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA BIOS BIOS http://www.clubedohardware.com.br/imageview.php?image=40 http://4.bp.blogspot.com/-EF0AxG-FLmw/Tbf_pixQsOI/AAAAAAAAAVc/mgXoTXNMDBQ/s1600/bios0.jpg 24/02/2015 75 • Dentro da BIOS, existe uma EEPROM com a gravação do utilitário de configuração da BIOS – “BIOS Setup Utility”. • A informação contida na EEPROM, isto é, o “BIOS Setup Utility”, não pode ser alterado pelo usuário. • Esta memória pode ser reescrita por meio de um utilitário de atualização da firmware da BIOS, BIOS fornecido pelo fabricante. fabricante • Um problema na atualização da BIOS faz com que o computador não inicie (Boot). • Por ficar gravado em uma EEPROM, o utilitário não é perdido quando a bateria para de funcionar. • Computadores antigos não permitiam esta operação e o utilitário de “BIOS setup” era gravado em uma ROM ou PROM. 24/02/2015 76 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA BIOS BIOS • Os dados de configuração da BIOS são gravados em uma memória volátil. Isso permite que, cortando a alimentação de energia, possa-se restaurar as configurações padrão. • Quando o computador está ligado, a fonte principal alimenta a memória volátil da BIOS e o relógio do sistema; a pilha é recarregada. recarregada • Quando o computador está totalmente desligado, a pilha alimenta a memória da BIOS, juntamente com o relógio do sistema. • Ao envelhecer, a pilha pode falhar e os dados de configuração da BIOS juntamente com a data e a hora podem ser perdidos. • 24/02/2015 “CMOS BIOS checksun failure – defauts loaded” 77 http://1.bp.blogspot.com/-ad0D4_SAqi8/Tbf_zfv2yrI/AAAAAAAAAVg/gGZs1S6dXLk/s1600/BIOS.png 24/02/2015 78 13 24/02/2015 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA SRAM SRAM • Embora a DRAM do computador seja muito mais veloz do que os demais dispositivos de armazenamento, ela ainda é muito mais lenta do que a capacidade de acesso e leitura da CPU, sendo, então, necessária uma memória mais rápida para fazer a conexão entre a DRAM e a CPU. • Esta memória, mais rápida, é chama de “cache”. 24/02/2015 79 • Cada bit da cache é formada por um latch, um biestável RS formado por duas portas NAND ou NOR. • Como o próprio nome diz, o biestável possui dois estados estáveis em sua saída, zero e um, e, por ser estável, não precisa ser reescrito, a informação é preservada naturalmente, uma grande vantagem em relação às memórias dinâmicas; trata-se, então, de uma memória estática. • Por esse motivo, a cache também é chamada de SRAM – “Static RAM”. • Há outros usos para SRAM, porém, como, em informática, a cache é uma das únicas aplicações, SRAM e cache tornaramse sinônimos neste contexto. 24/02/2015 80 Cache SRAM CPU SRAM DRAM RAM M 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA CACH HE 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 24/02/2015 DVD HD RS 232 RS-232 LPT USB etc 81 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA • Por não possuir um capacitor para armazenamento da informação, a SRAM é mais veloz do que a DRAM. • As capacitâncias parasitas do latch são bem menores do que a capacitância da DRAM. 24/02/2015 82 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA SRAM SRAM • O latch que forma um bit SRAM possiu muitas portas lógicas, e cada porta lógica possui muitos transistores. • Um bit SRAM é muito mais caro do que um bit DRAM. • Um bit SRAM ocupa muito mais área no lay-out lay out do chip do que um bit DRAM. • Por esses dois motivos, a cache é muito menor em capacidade de armazenamento do que a DRAM. 24/02/2015 83 • Antigamente, a cache era formada por chips específicos para esta finalidade. • Atualmente, ela é construída dentro do chip da CPU, para eliminar os problemas de temporização provocados pelas conexões entre chips. http://1.bp.blogspot.com/-6CufFdAhD2Q/TgslFif1gbI/AAAAAAAAAH4/S4SMspDejAc/s400/cache-de-memoria-2.jpg 24/02/2015 84 http://www.hardware.com.br/static/blog/17238-cache_html_m3816b3dd.jpg 14 24/02/2015 SRAM Cache DVD HD RS 232 RS-232 LPT USB etc DRAM M L3 CACH HE CPU U • A cache é organizada em níveis de hierarquia e existem CPU’s de um, dois e até três níveis (level), (L1, L2 e L3). • O nível mais alto é o mais importante, onde fica alocada a maior parte da memória e tem conexão direta com a DRAM. • O nível mais baixo tem conexão direta com a CPU. L2 CACH HE 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA L1 CACH HE 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA http://www.new-social.com/wp-content/uploads/2011/04/Cpu-Z-1.57.1.jpg 24/02/2015 85 24/02/2015 86 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA Organização da memória Cache RAM M DRAM L3 CACH HE L2 CACH HE L1 CACH HE SRAM REGISTRADORES COR RE CPU Outras RAM’s DVD HD RS-232 LPT USB etc http://static.hsw.com.br/gif/computer-memory-pyramid.gif 24/02/2015 87 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 24/02/2015 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA Aplicação Máquinas de estados finitos • Levando-se em conta que um FF RS é uma memória de um bit, os FF’s D e JK também são memórias, bem como qualquer máquina de estados finitos construída com estes FF’s. • O problema destas memórias é que seu acesso não é aleatório, depende das entradas, do estado atual e da lógica do circuito, ou seja, não se trata de uma RAM ou uma ROM. • Não é somente na computação que as memórias estão presentes. • Qualquer dispositivo digital emprega memórias, seja em sua interface, seja no armazenamento de dados. • Aplicações analógicas (sintonizador de FM, por exemplo) podem ter interface analógica e usar memória para armazenar configurações. 24/02/2015 88 89 24/02/2015 http://www.scielo.org.ve/img/fbpe/rtfiuz/v30n2/art08fig2.gif 90 15 24/02/2015 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA 4 MEM. P/ LEITURA E ESCRITA Contadores Comparação com a sala de aula • Contadores podem ser considerados memórias, pois, para cada estado, existe uma atribuição para as variáveis de estado, um bit para cada flip flop. • Entretanto, Entretanto seu acesso não é aleatório, aleatório é sequencial, sequencial e a contagem depende dos estados, isto é, a sequencia dos acessos ao estados depende destes estados, inviabilizando este tipo de memória para o armazenamento de informação. • A capa do caderno já vem impressa, tal como uma ROM. • A folha do caderno escrita a caneta é como uma PROM, vem em branco e, uma vez escrita, não pode ser apagada. • A folha do caderno escrita a lápis é como uma EPROM, vem em branco, branco pode ser apagada, apagada mas um número limitado de vezes. • A lousa é como uma RAM, pode ser apagada um número ilimitado de vezes sem provocar nenhum desgaste, e isso não requer nenhum esforço adicional. 24/02/2015 5 91 24/02/2015 5 BARRAMENTOS 92 BARRAMENTOS Significado de Barramento BARRAMENTOS 24/02/2015 5 93 • Barra é um objeto em formato retangular. • A palavra “bar”, em inglês, não tem o significado específico de um local de descontração, como em português. “Bar” se refere à barra (balcão) onde a bebida (ou comida) é servida. Isto significa que não se trata de mesas individuais. • Barramento é um conjunto de objetos alinhados formando uma barra. • A palavra “bus”, em inglês, não tem o significado específico de “ônibus”, porém, em um ônibus, os bancos são dispostos na forma de barramento, formando, assim, um tipo específico de “bus”. • A palavra “ônibus”,“omnibus” provém de “omni - todos”, isto é, um “bus” para todos. 24/02/2015 94 5 BARRAMENTOS BARRAMENTOS Barramento de dados Barramento de dados • “Data Bus”. • Se for uma ROM, o barramento de dados é unidirecional, da memória para o processador ou controlador. • Se for uma RAM, este barramento é bidirecional e o sentido do fluxo de dados é determinado pelo barramento de controle. • O tamanho deste barramento é dado pelo tamanho das palavras armazenadas na memória, que pode variar de 1 a 128 bits, podendo, em certos casos, exceder este limite. • Para acessar uma palavra com tamanho maior do que o barramento de dados, é preciso realizar a leitura por etapas. • Em se tratando de um sistema com vários chip’s, cada um pode conter seu próprio barramento de dados que é conectado ao barramento de dados do sistema. • Em se tratando de um microcontrolador, cada módulo i t interno pode d ter t seu barramento b t de d dados d d que é conectado ao barramento de dados do microcontrolador. • Os barramentos de dados individuais dos módulos ou dos chip’s costumam ter todos o mesmo tamanho de modo a tornar-se um único barramento. • Pode acontecer de algum módulo ou chip ter barramento de dados menor ou maior do que o do sistema. 24/02/2015 95 24/02/2015 96 16 24/02/2015 5 5 BARRAMENTOS BARRAMENTOS Barramento de dados Barramento de endereços • Se um processador de 8 bits lida com uma memória de 16 bits, a leitura/gravação precisa ser multiplexada temporalmente; primeiro se lê/escreve a metade menos significativa, depois a metade mais significativa do barramento de dados da memória. memória • Se um processador de 16 bits lida com uma memória de 8 bits, o dado da memória é lido/escrito através da metade menos significativa do barramento de dados do processador. • Ao invés de memória, isso pode acontecer com conversor A/D, conversor série/paralelo, ULA, porta paralela, etc. 24/02/2015 5 • • • • “Address Bus”. Também chamado de entrada de endereço. É unidirecional. A memória ó i possuii várias ái palavras l armazenadas, d t d todas do mesmo tamanho. • O barramento de endereço deve ser capaz de selecionar, biunivocamente, todas as palavras da memória. 97 24/02/2015 5 BARRAMENTOS BARRAMENTOS Barramento de endereços Barramento de endereços • Em se tratando de um sistema com vários chip’s, cada um pode conter seu próprio barramento de endereços que é conectado ao barramento de endereços do sistema. • Em se tratando de um microcontrolador, cada módulo interno pode d ter t seu barramento b t de d endereços d que é conectado t d ao barramento de endereços do microcontrolador. • Os barramentos de endereços individuais dos módulos ou dos chip’s costumam ter diversos tamanhos e a conexão ao barramento de endereços principal está sujeito a uma lógica de endereçamento. 24/02/2015 5 • A quantidade de endereços acessáveis por um barramento de endereços é dado por 2n, onde “n” é a quantidade de bits do barramento. • A quantidade de palavras armazenáveis e o tamanho da palavra determina o tamanho da memória, para fins comerciais. 99 24/02/2015 100 5 BARRAMENTOS BARRAMENTOS Barramento de endereços Barramento de endereços • O tamanho do barramento de endereço da memória pode ser menor do que o do processador; neste caso, nem todas as posições endereçáveis pelo processador estão disponíveis. • A quantidade de palavras da memória não precisa ser potência de dois; neste caso, nem todas as posições endereçáveis no barramento de endereço da memória estão disponíveis. • A programação do processador deve levar em consideração os limites de endereçamento da memória. 24/02/2015 98 101 A0 CPU 40 bits de endereço 1T palavras DRAM 33 bits de endereço 8G palavras A32 A0 até A32 A33 Não A0 até A39 conectado A39 24/02/2015 102 17 24/02/2015 5 5 BARRAMENTOS BARRAMENTOS Exemplos Barramento de controle • 1k: 10 bits de endereço • 2k: 11 bits de endereço • 3k: 12 bits de endereço, com endereços indisponíveis. • 4k: 12 bits de endereço • 1M: 20 bits de endereço • 2M: 21 bits de endereço • 3M: 22 bits de endereço, com endereços indisponíveis. • 4M: 22 bits de endereço • 1G: 30 bits de endereço • 2G: 31 bits de endereço • 3G: 32 bits de endereço, com endereços indisponíveis. 24/02/2015 103 • 4G: 32 bits de endereço 5 • “Control Bus”. • Também chamado de entrada de controle. • É chamado controle todos os bits que não são dados nem endereço. • Determina D t i o tipo ti de d ação ã do d módulo. ód l • Para que funcionem corretamente, as memórias (ou outros módulos) possuem diversos pinos de controle. • Bits de controle podem ser compartilhados nos barramentos de dados e de endereços. 24/02/2015 5 BARRAMENTOS 104 BARRAMENTOS Barramento de controle CE e CS • “Read/Write” (R/W): Um valor lógico configura a RAM para leitura, e outro valor lógico para escrita. Este controle está ausente nas ROM’s. • “Chip p Enable” ((CE)) ou “Chip p Select” ((CS): ) Permite desligar g o chip. Ao ser desligado, o chip continua sendo alimentado eletricamente, mas entra em um modo de baixo consumo de energia, e as operações de leitura e escrita ficam desabilitadas. • Muitos chip’s possuem CE e CS. • É preciso ler a folha de dados (data sheet) do chip para entender o funcionamento destes comandos. • Geralmente, a desabilitação ç de um chip p implica p na colocação dos bits de saída de dados em alta impedância (tri-state). • Em alguns casos, o comando coloca as saídas em nível zero (lógica positiva) ou nível um (lógica negativa). 24/02/2015 5 105 24/02/2015 5 BARRAMENTOS 106 BARRAMENTOS Barramento de controle Barramento de controle • “Output Enable” (OE): Permite ligar ou desligar as saídas do chip, mantendo as demais partes ligadas. Ao desligar as saídas, as mesmas são colocadas em modo de alta impedância “tri-state”, de modo que o barramento de dados de saída pode ser compartilhado com outros chips. • “Write Enable” (WE): Permite que os dados contidos no barramento de dados de entrada sejam transferidos para a RAM. • A definição do nível lógico necessário em uma determinada entrada de controle é identificada por meio do nome da entrada através do símbolo “/”. • “/” indica negação booleana. • A presença de “/” indica ação com valor lógico “0”. • A ausência de “/” indica ação com valor lógico “1”. 24/02/2015 107 24/02/2015 108 18 24/02/2015 5 6 BARRAMENTOS TECNOLOGIAS Exemplos TECNOLOGIAS http://electronicstechnician.tpub.com/14091/img/14091_131_2.jpg 24/02/2015 6 http://www-mdp.eng.cam.ac.uk/web/library/enginfo/mdp_micro/images/busstructure.gif http://www.talktoanit.com/A+/aplus-website/images/resources-system.jpg 24/02/2015 109 6 TECNOLOGIAS TECNOLOGIAS Parâmetros de memórias Arquiteturas de memórias • Densidade: É a relação entre a quantidade de bits que a memória é capaz de armazenar e a área do chip. Por exemplo, as SRAM´s usam latches para armazenar os bits, os latches são circuitos complexos e tornam este tipo de memória menos densa do que as DRAM DRAM´s s. • Rapidez: É a quantidade de informação que a memória consegue operar em um determinado tempo. Este valor pode ser diferente entre leitura e escrita, considera-se a menor velocidade. 24/02/2015 6 111 • A arquitetura interna de uma memória pode ser bastante parecida com a de uma PLD ou de um decodificador. • Tem-se uma matriz de entrada e uma matriz de saída. • Esses chips podem ter dois tipos de arquitetura: AND-OR e OR-AND, onde a primeira palavra indica o tipo de porta lógica usada na matriz de entrada e a segunda palavra indica o tipo na de saída. • Na matriz de entrada, tem-se tantas colunas quanto forem as variáveis de entrada ou de endereço, e tantas linhas quanto forem as combinações das variáveis de entrada (2n). • A matriz de entrada faz o papel do decodificador de endereço. 24/02/2015 112 6 TECNOLOGIAS TECNOLOGIAS Arquiteturas de memórias Parâmetros de memórias • O número de linhas da matriz de saída é o da de entrada. • O número máximo de colunas na matriz de saída é 2x onde x é o número de linhas. • Cada coluna na matriz de saída é uma saída de um bit ou uma função de um bit. • Juntando-se os bits de saída forma-se palavras de vários bits. • Se houver dois bits de endereço, tem-se quatro linhas e um máximo de dezesseis bits de saída. Para três bits de endereço, palavras de 256 bits na saída; para quatro bits de endereço, palavras de 65k bits. • Geralmente, as palavras não passam de 128 bits, por isso as memórias não usam todas as combinações na matriz de saída. 24/02/2015 110 113 • Potência: Energia consumida pela memória. Esse valor pode ser diferente entre os diversos estados ou modos de operação da memória. Considera-se a situação de maior consumo. • Custo: Relação entre a quantidade de bits armazenáveis e o valor do dispositivo. 24/02/2015 114 19 24/02/2015 6 6 TECNOLOGIAS TECNOLOGIAS Tecnologias de fabricação de integrados digitais PLD • Bipolar: Utiliza BJT’s; esta tecnologia é chamada de TTL. • MOS: Pode ser nMOS ou pMOS e utiliza MOSFET’s de canal n ou p, respectivamente. • CMOS: Utiliza MOSFET’s complementares. 24/02/2015 6 • Devido à capacitância de porta, as memórias CMOS são mais lentas que as TTL. • Devido à isolação de porta provocada pela capacitância de porta, as memórias CMOS consomem menos energia. • Existe, também, a tecnologia BiCMOS. • • • • 115 Programmable Logic Device Dispositivo lógico programável É um sub-conjunto das GA’s. Possui duas matrizes: • Matriz de entrada: Forma os termos • Mintermos: AND • Maxtermos: OR • Matriz de saída: Forma as funções • Somatórios: OR • Produtórios: AND 24/02/2015 116 6 TECNOLOGIAS TECNOLOGIAS PLD PLD PLD • Tipos de GA: • AND-OR: Análise de “1” • OR-AND: Análise de “0” • GA’s também podem conter FF’s. 24/02/2015 6 ROM PROM PAL PLA 117 TECNOLOGIAS 24/02/2015 6 118 TECNOLOGIAS PLD • Nas ROM’s e nas PROM’s, a matriz de entrada é o decodificador de endereços. • A ROM PLD é aquela que o usuário define por meio da matriz de saída que é enviada ao fabricante do chip, que produzirá um chip exatamente com tal programação (semi-custom). • Uma ROM full-custom, que não se enquadra na topologia G.A. não se enquadra na categoria PLD, pois toda PLD é uma G.A. • Nas PROM’s, estão incluídas as EEPROM’s. • SRAM’s e DRAM’s, embora se enquadrem em uma topologia G.A., não são PLD’s, pois, por serem voláteis, não são consideradas programáveis. • PLD’s podem incluir FF’s para a formação de máquinas de estadso 24/02/2015 finitos. 119 Matriz de Matriz de entrada saída Fixa Fixa Fixa Programável Programável Fixa Programável Programável PLD PROM • PROM’s são indicadas quando se usa expressões algébricas na forma canônica, isto é, quando nenhum método de minimização é empregado, tem-se soma de mintermos ou produto de maxtermos. • A forma canônica é mais indicada q quando o circuito p possui muitas funções, isto é, bits na palavra de saída. • Quanto mais bits de saída existirem, maior será a probabilidade de mintermos ou maxtermos serem compartilhados, gerando uma redução no uso de portas lógicas melhor o que a redução gerada por meio da minimização das funções individuais. 24/02/2015 120 20 24/02/2015 6 TECNOLOGIAS 6 TECNOLOGIAS PLD PAL PLD PAL • PAL’s são indicadas quando se usa expressões algébricas na forma minimizada • A forma minimizada é mais indicada quando o circuito possui poucas funções, poucos bits na palavra de saída. • Para cada bit de saída há uma porta (AND, OR, NAND ou NOR), com uma determinada quantidade de entradas. Esta é a matriz de saída, fixa. • Cada entrada desta porta é ligada à saída de uma outra porta, AND se a portade saída for OR, e vice-versa. Esta é a matriz de entrada. • Cada porta de entrada corresponde a um produto ou soma, cujas entradas podem ser programadas pelo usuário. 24/02/2015 6 http://beta.ivc.no/blog/wp-content/uploads/2011/03/pal.png 121 TECNOLOGIAS 24/02/2015 6 122 TECNOLOGIAS Outros dispositivos digitais 24/02/2015 7 Arquitettura GA • O decodificador é o caso mais simples de memória, onde a matriz de saída tem apenas uma conexão por coluna; neste caso, a quantidade de colunas é igual à de linhas e são dadas por 2n. • O decodificador pode ser interpretado como uma arquitetura GA sem a matriz de saída. • Codificadores, Decodificadores, Multiplexadores e Demultiplexadores podem ser implementados em memórias. 123 Address Decoder 24/02/2015 7 ASSOCIAÇÕES 124 ASSOCIAÇÕES Expansão de memória • Memórias podem ser expandidas a fim de se aumentar a capacidade de armazenamento, tal como se faz com decodificadores e demultiplexadores. • A associação destes dispositivos pode ser vertical, horizontal ou híbrida. • Embora estas associações possam ser feitas com memórias diferentes, elas quase sempre são realizadas com memórias idênticas ou equivalentes. ASSOCIAÇÕES 24/02/2015 125 24/02/2015 126 21 24/02/2015 7 7 ASSOCIAÇÕES RAM/ROM ASSOCIAÇÕES 2(2m)n RAM/ROM 4(2m)n OE0 DEC 12 Am Am DEC Am+1 24 OE1 OE0 MEM 2mn A0 Am-1 A0 Am-1 D0 Dn-1 OE1 MEM 2mn OE3 24/02/2015 127 7 OE0 Am DEC Am+1 23 A0 Am-1 OE1 OE2 24/02/2015 7 ASSOCIAÇÕES RAM/ROM OE2 MEM 2mn MEM 2mn MEM 2mn MEM 2mn D0 Dn-1 128 ASSOCIAÇÕES RAM/ROM 2m2n 3(2m)n MEM 2mn MEM 2mn MEM 2mn MEM 2mn MEM 2mn A0 Am-1 D0 Dn-1 D0 Dn-1 Dn D(2n)-1 São inválidos todos os endereços onde Am = 1 e Am+1 = 1. 24/02/2015 7 129 7 ASSOCIAÇÕES RAM/ROM 24/02/2015 ASSOCIAÇÕES 2m3n RAM/ROM 2(2m)(2n) Am A0 Am-1 24/02/2015 MEM 2mn MEM 2mn MEM 2mn 130 D0 Dn-1 OE0 OE0 A0 Am-1 Dn D(2n)-1 D2n D(3n)-1 DEC 12 24/02/2015 D0 Dn-1 Dn D(2n) -1 D0 Dn-1 MEM 2mn MEM 2mn D0 Dn-1 Dn D(2n) -1 OE1 OE2 131 MEM 2mn MEM 2mn Dn D(2n) -1 132 22 24/02/2015 7 7 ASSOCIAÇÕES ASSOCIAÇÕES ROM 8k12bit A11 A12 A0 A10 OE3 ROM 2k4-bit OE3 ROM 2k4-bit DEC 24 Página 0 ROM 2k8-bit Página 1 D0 D3 D4 D7 OE2 ROM 2k4-bit OE2 ROM 2k4-bit D0 D3 D4 D7 OE2 D8 D11 ROM 2k4-bit OE1 ROM 2k4-bit OE1 ROM 2k4-bit D0 D3 D4 D7 OE1 D8 D11 ROM 2k4-bit OE0 D0 D3 ROM 2k4-bit OE0 A0 A10 D4 D7 ROM 2k4-bit O0 O7 ROM 133 ASSOCIAÇÕES ROM 8-bit MUX 41 Página 3 D8 D11 ROM 2k4-bit 2k8-bit Página 2 2k8-bit OE0 D8 D11 24/02/2015 7 A12 A11 ROM OE3 ROM 2k4-bit ROM 8k8-bit OE0 OE1 OE2 OE3 24/02/2015 7 2k8-bit 134 ASSOCIAÇÕES Associação vertical ou paralela Associação vertical ou paralela • Aumenta o número de palavras, o número de endereços válidos, sem, porém, alterar o tamanho das palavras. • O tamanho total das posições de memória é a soma do tamanho das duas memórias. • Todas as ligações são feitas em paralelo, exceto o controle CS ou CE, pois somente um chip pode estar ligado por vez, o que requer um decodificador para selecionar o chip. • Por aumentar o número de palavras, esta associação aumenta o tamanho do barramento de endereço, que passa a incorporar, também, os bits usados nos CS’s. • Para duas memórias iguais, esta associação duplica os endereços e adiciona um bit ao barramento de endereços. 24/02/2015 135 24/02/2015 136 http://www.ebah.com.br/content/ABAAAetiwAB/associacao-memorias 7 ASSOCIAÇÕES 7 ASSOCIAÇÕES Associação horizontal Associação horizontal • Usado em alguns tipos de memórias para computador, como, por exemplo, a EDO. • Aumenta o número de bits das palavras, sem, contudo, aumentar o número de palavras. • Esta associação não altera o tamanho do barramento de endereços, mas aumenta o de dados, cujo número de bits é a soma dos bits de dados de cada memória. • Para duas memórias iguais, esta associação duplica o tamanho das palavras. 24/02/2015 137 24/02/2015 http://www.ebah.com.br/content/ABAAAetiwAB/associacao-memorias 138 23 24/02/2015 7 7 ASSOCIAÇÕES ASSOCIAÇÕES Associação híbrida Hierarquia Núcleo Processador Registradores • É uma associação vertical e horizontal. • Pode-se primeiro fazer a vertical e, depois, a horizontal, ou vice-versa. • Para quatro memórias iguais, esta associação duplica o tamanho do barramento de dados e adiciona um bit ao de endereços. L1 Cache L2 SRAM L3 DRAM Discos 24/02/2015 8 139 24/02/2015 8 MEMÓRIA FLASH Mem. externa 140 MEMÓRIA FLASH Comparação • As memórias flash, embora sejam para leitura e escrita, não são classificadas como RAM, elas não precisam de energia elétrica para manter a gravação, não são voláteis. • As memórias ROM, PROM, EPROM e EEPROM são não voláteis mas somente para escrita (em uso normal), normal) e as memórias SRAM e DRAM são para leitura e escrita, mas voláteis • A memória flash tem a vantagem de ser para leitura e escrita, e a vantagem de ser não volátil. MEMÓRIA FLASH 24/02/2015 8 141 24/02/2015 8 MEMÓRIA FLASH 142 MEMÓRIA FLASH Comparação Uso • As flash’s passou a tomar o lugar das EEPROM’s por diversas vantagens: • Pode-se gravar e apagar sem desgaste. • A densidade é maior. • Não requer tensão mais alta para gravação. • Desvantages da flash sobre a EEPROM: • Menor durabilidade da gravação. • Maior demora no processo de gravação. • Maior custo por bit. • Com a invenção da flash, foi possível construir equipamentos que mantivessem suas configurações mesmo sem energia elétrica, sem o uso de pilhas, tal como é necessário com as RAM’s. • De início, início um bit flash era muito caro de modo que esse tipo de memória era usado, apenas, para armazenamento de informações de configuração, enquanto o armazenamento de dados continuava sendo realizado por meio das EEPROM’s. • A primeira geração de memória flash usava portas NOR. 24/02/2015 143 24/02/2015 144 24 24/02/2015 8 8 MEMÓRIA FLASH MEMÓRIA FLASH Uso Comunicação com a memória • Com a invenção da flash, foi possível construir os pendrives e os cartões de memória para armazenamento de grandes volumes, o que decretou a morte dos discos magnéticos flexíveis – floppy disc. • Esta invenção permitiu que equipamentos portáteis preservassem suas configurações durante a troca de baterias. • Também permitiu-se construir memórias destacáveis para câmeras fotográficas e telefones celulares. • Mesmo com a memória flash, alguns equipamentos portáteis usam uma bateria interna para a manutenção do relógio durante a troca das baterias externas. • A segunda geração usa portas NAND e é mais barata e rápida na gravação do que a primeira. 24/02/2015 145 • ROM, PROM, EPROM, EEPROM, SRAM e DRAM fazem comunicação paralela. • Por esse motivo, permitem que programas sejam executados diretamente sobre elas, pela CPU, exceto em informática, onde a CPU executa programas somente na DRAM. DRAM • A flash também pode ser construída com acesso paralelo, porém, o uso do acesso serial facilita a construção de unidades de memória destacáveis. • Chip’s de EEPROM ou de flash podem ser construídos com acesso serial para reduzir o tamanho do chip e o número de pinos, reduzindo o custo com encapsulamento. 8 24/02/2015 8 MEMÓRIA FLASH 146 MEMÓRIA FLASH Comunicação com a memória Exemplos Interface serial, firmware • Nenhum microprocessador ou microcontrolador pode executar diretamente um programa gravado em memória de acesso serial. serial • Primeiramente, o executor precisa copiar o programa para uma memória de acesso paralelo. 24/02/2015 Memória https://encrypted-tbn3.google.com/images?q=tbn:ANd9GcR7ssDW0tfllHnWUUgh0cKdqF-4jQka7t7pvdrKgomRRp2BbA2X_iSJJopJ Memória controlador 147 24/02/2015 148 http://www.build-your-own-computer.net/image-files/usb-flash-memory-drive-01.jpg 8 8 MEMÓRIA FLASH MEMÓRIA FLASH Memórias externas flash: Firmware controlador datum register flash Conversor S/P I/O serial address decoder EEPROM •Tamanho da flash •Fabricante 24/02/2015 149 • A memória flash é aplicada na gravação de firmware de diversos equipamentos portáteis e dispositivos para computação, tomando lugar da EEPROM. • Cada vez mais a memória flash vem substituindo a EEPROM porém esta segunda é mais confiável do EEPROM, que a primeira, pois precisa de níveis de tensão maiores para efetuar a gravação. • A gravação feita em EEPROM também é mais durável do que a feita em memória flash. 24/02/2015 150 25 24/02/2015 8 8 MEMÓRIA FLASH MEMÓRIA FLASH Firmware Kit didático para microprocessador Programmable flash memory chip (stores the PCB portion of the drive’s firmware) 24/02/2015 8 http://tierradatarecovery.co.uk/wp-content/uploads/2010/10/underneath_a_hard_drive.jpg 151 • O programa é editado no computador. • Por meio de conexão serial, o programa é transferido do computador para o kit didático. • O programa é gravado em uma memória flash. • Ao ligar g o kit didático, um p programa g de inicialização ((boot)) da placa entra em execução, transferindo o conteúdo da memória flash para a DRAM. • O programa do usuário pode ser executado. • Ao desligar o kit didático, o conteúdo da DRAM é perdido, mas o conteúdo da memória flash é preservado. • O processador ou controlador não se comunica diretamente com a memória flash, a não ser quando for gravar um dado 24/02/2015 152 não temporário, fruto da execução do programa. 9 MEMÓRIA FLASH TAMANHO Kit didático para microcontrolador • O programa é editado no computador. • Por meio de conexão serial, o programa é transferido do computador para o kit didático. • O programa é gravado na flash interna do microcontrolador. • A flash interna possui acesso paralelo. paralelo • O programa do usuário pode ser executado. • Ao desligar o kit didático, conteúdo da memória flash é preservado. • Dados temporários são gravados na SRAM ou DRAM interna. • Dados não temporários são gravados em uma flash ou EEPROM destinados a dados. 24/02/2015 153 9 24/02/2015 9 TAMANHO Apresentação de tamanhos 154 TAMANHO Erro na definição do tamanho da memória • Memórias flash e em disco costumam ter a especificação do tamanho feita de forma errada. • Isto vale para: • Pendrive • Memoryy Card • Hard Disc • Floppy Disc • CD • DVD • Blu-Ray • Outros 10.415 / 1024 10,17 24/02/2015 TAMANHO 155 24/02/2015 156 26 24/02/2015 9 9 TAMANHO TAMANHO Definição de prefixos Pref. Sigla Unid. Quilo k Mega M Giga G Tera T DEC 100 103 106 109 1012 BIN 20 210 220 230 240 24/02/2015 9 Definição de prefixos Pref. Sigla DEC Unid. 10000 Quilo k 10001 Mega M 10002 Giga G 10003 Tera T 10004 157 24/02/2015 158 9 TAMANHO TAMANHO Origem do erro Erros percentuais Pref. Sigla • Usa-se os prefixos decimais para determinar o tamanho real da memória. • A informação do tamanho é usada no contexto digital, onde se deveria usar os prefixos binários. 24/02/2015 9 159 Unid. - Quilo k Mega M Giga G Tera T Consequências Valor % 1000 0 1024 0 10001 10241 1000 2 1024 2 10003 10243 1000 4 1024 4 100% 97,66% 95,37% 93,13% 90,95% 24/02/2015 9 TAMANHO 160 TAMANHO Tamanhos no Windows – Arquivo • Para saber o tamanho real da memória, basta fazer uma regra de três simples. • Este cuidado deve ser tomado quando se trabalha com programação de processadores ou controladores que lidem com este tipo de memória. • A inobservância deste detalhe pode provocar a tentativa de acesso de uma posição de memória inválida. 24/02/2015 BIN 10240 10241 10242 10243 10244 Tamanho em KB, MB ou TB. Tamanho em bytes. 750.080 / 1024 = 732,5 161 24/02/2015 162 27 24/02/2015 9 TAMANHO 9 TAMANHO Tamanhos no Windows – Unidade Tamanhos no Windows – Disco • 232,88 ×10243 250 × 109 • São 250 bilhões de bytes. • As pessoas acham que são 250GB. 16.607.252.480 / 10243 15,47GB 25.335.836.672 / 10243 23,59GB 24/02/2015 9 41.943.089.152 / 10243 39,06GB 163 24/02/2015 9 TAMANHO 164 TAMANHO Tamanhos no Windows – Disco Exemplo 1 • Memória flash ou disco de 1k bytes. • Tamanho Real (TR): 1000 bytes. 10241 1k real 1 1000 TR TR 0,977 kbytes Último endereço: • 298,09 320 × • São 320 trilhões de bytes. • As pessoas acham que são 320GB. ×10243 24/02/2015 9 11 1110 0111 b 3E7 h 999 d 109 165 9 TAMANHO 24/02/2015 24/02/2015 166 TAMANHO Exemplo 2 Exemplo 3 • Memória flash ou disco de 2k bytes. • TR: 2.000 bytes. • Memória flash ou disco de 500k bytes. • TR: 500.000 bytes. 10241 1k real 1 2 1000 TR TR 1,953 kbytes 10241 1k real 1 500 1000 TR TR 488,3 kbytes Último endereço: Último endereço: 111 1100 1111 b 7CF h 1999 d 111 1010 0001 0001 1111 b 7 A1 1F h 499 999 d 167 24/02/2015 168 28 24/02/2015 9 9 TAMANHO Exemplo 4 Exemplo 5 • Memória flash ou disco de 0,5k bytes. • TR: 500 bytes. • Memória flash ou disco de 1,5k bytes. • TR: 1.500 bytes. 10241 1k real 1 1,5 1000 TR TR 1,465 kbytes 1024 1k real 1 0,5 1000 TR TR 0,488 kbytes 1 TR 0,488k real 0 ,977 k real TR 1,465 kbytes 1 1111 0011 b 1F3 h 499 d 101 1101 1011 b 5DB h 1 499 d 169 24/02/2015 9 170 TAMANHO Exemplo 6 Exemplo 7 • Memória flash ou disco de 1M bytes. • TR: 1.000.000 bytes. • Memória flash ou disco de 0,5M bytes. • TR: 500.000 bytes. 1024 2 1M real 2 1000 TR TR 0,954 Mbytes TR 976,6 kbytes 1024 2 1M real 2 0,5 1000 TR TR 0,477 Mbytes TR 488,3 kbytes Último endereço: Último endereço: 1111 0100 0010 0011 1111 b F 42 3F h 999 999 d 111 1010 0001 0001 1111 b 7 A1 1F h 499 999 d 24/02/2015 171 24/02/2015 9 TAMANHO 172 TAMANHO Exemplo 8 Exemplo 9 • Memória flash ou disco de 1,5M bytes. • TR: 1.500.000 bytes. • Memória flash ou disco de 500M bytes. • TR: 500.000.000 bytes. 1024 2 1M real 2 1 , 5 1000 TR TR 1,431 Mbytes TR 1465 kbytes 0 ,5M 0,477 M real 1M 0 ,954M reall 1024 2 1M real 2 500 1000 TR TR 476,8 Mbytes TR 488281 kbytes TR 0,477 M real 0 ,954M real TR 1,431 Mbytes TR 1465 kbytes Último endereço: Último endereço: 24/02/2015 0,488k real 0 ,977 k real Último endereço: TAMANHO 9 0 ,5k 1k Último endereço: 24/02/2015 9 TAMANHO 1 0110 1110 0011 0101 1111 b 16 E3 5F h 1 499 999 d 1 1101 1100 1101 0110 0010 1111 1111 b 1D CD 64 FF h 499 999 999 d 173 24/02/2015 174 29 24/02/2015 9 9 TAMANHO Exemplo 10 Exemplo 11 • Memória flash ou disco de 1G bytes. • TR: 1.000.000.000 bytes. • Memória flash ou disco de 0,5G bytes. • TR: 500.000.000 bytes. 10243 1Greal 3 1000 TR TR 0,931 Gbytes TR 953,7 Mbytes 10243 1Greal 3 0,5 1000 TR TR 0,466 Gbytes TR 477,8 Mbytes Último endereço: Último endereço: 3B 9A C9 FF h 999 999 999 d 1D CD 64 FF h 499 999 999 d 24/02/2015 9 TAMANHO 175 24/02/2015 9 TAMANHO TAMANHO Exemplo 12 Exemplo 13 • Memória flash ou disco de 1,5G bytes. • TR: 1.500.000.000 bytes. • Memória flash ou disco de 1T bytes. • TR: 1.000.000.000.000 bytes. 10243 1Greal 3 1,5 1000 TR TR 1,397 Gbytes TR 1431 Mbytes 0 ,5G 0,466Greal 1G 0 ,931Greal 1024 4 1Treal 4 1000 TR TR 0,909 Tbytes TR 931,3 Gbytes TR 0,466Greal 0 ,931Greal TR 1,397 Gbytes TR 1431 Mbytes Último endereço: E8 D4 A5 0F FF h 999 999 999 999 d Último endereço: 24/02/2015 9 59 68 2E FF h 1 499 999 999 d 177 24/02/2015 9 TAMANHO 178 TAMANHO Exemplo 14 Exemplo 15 • Memória flash ou disco de 0,5T bytes. • TR: 500.000.000.000 bytes. • Memória flash ou disco de 1,5T bytes. • TR: 1.500.000.000.000 bytes. 1024 4 1Treal 4 0,5 1000 TR TR 0,455 Tbytes TR 465,7 Gbytes 1024 4 1Treal 4 1,5 1000 TR TR 1,364 Tbytes TR 1396 Gbytes Último endereço: 74 6A 52 87 FF h 499 999 999 999 d 24/02/2015 176 0 ,5T 1T 0,455Treal 0 ,909Treal TR 0,455Treal 0 ,909Treal TR 1,364 Tbytes TR 1396 Gbytes Último endereço: 179 24/02/2015 1 5D 3E F7 97 FF h 1 499 999 999 999 d 180 30 24/02/2015 9 9 TAMANHO TAMANHO Exemplo 16 Exemplo 17 • Unidade de memória com 1015 bytes. • Calcular o tamanho real e comercial em kbytes. • 1 HD de 500GB comerciais. • 1 HD de 740GB comerciais. • Calcule o tamanho real em GB e em TB. 1015 0,9912kB 1024 1015 1,015kB 1000 TREAL TCOMCIAL 3 1000 500 488,28GB 1024 3 1000 640 596,05GB 1024 1000 1140 1061,7GB 1024 10003 1140 1,0368TB 1024 4 1140 1,140TB 1000 HD1 TREAL HD 2 TREAL TOTAL TREAL TOTAL TREAL 24/02/2015 9 181 24/02/2015 TOTAL TCOMERCIAL 9 TAMANHO TAMANHO Sugestão de exercícios Sugestão de exercícios • Você possui um pendrive ou cartão de memória ou HD de tamanho A. Sabe-se que seu rótulo traz o tamanho comercial (bytes) e não o tamanho real. Determine o tamanho verdadeiro (forma decimal). Dê a resposta em duas formas: • Usando bytes, sem prefixos. Exercício A 1 6T • Usando os prefixos k, M, G ou T. 2 10T • Use até 5 dígitos significativos. 3 12G 4 60G 5 800M 6 44M 7 300k 8 135k 24/02/2015 9 6TBcomercial 6.000.000.000.000 B 10TBcomercial 12GBcomercial 10.000.000.000.000 B 12.000.000.000 B 60GBcomercial 60.000.000.000 B i l 800MBcomercial 800.000.000 B 300kBcomercial 300.000 B 135kBcomercial 135 000 B 24/02/2015 184 9 TAMANHO TAMANHO Sugestão de exercícios 6TBcomercial 10TBcomercial 12GBcomercial 60GBcomercial 800MBcomercial 44 MBcomercial 300kBcomercial 135kBcomercial 24/02/2015 Sugestão de exercícios 4 1000 6 TBreal 1024 4 1000 10 TBreal 1024 3 1000 12 GBreal 1024 3 1000 60 GBreal 1024 2 1000 800 MBreal 1024 2 1000 44 MBreal 1024 1 1000 300 kBreal 1024 1 1000 135 kBreal 1024 44.00.000 B 44 MBcomercial 183 1000 4 6 TBreal 1024 4 1000 4 10 TBreal 1024 4 3 1000 12 GBreal 10243 10003 60 GBreal 10243 1000 2 MBreal 800 1024 2 2 1000 MBreal 44 1024 2 1 1000 kBreal 300 10241 10001 kBreal 135 10241 182 6TBcomercial 5,4570TBreal 6 1012 TBreal 2 40 12 10 TBreal 2 40 10TBcomercial 10 11,176GBreal 12GBcomercial 109 12 30 GBreal 2 55,879GBreal 60GBcomercial 60 762,94 MBreal 800MBcomercial 800 9,0949TBreal 41,962 MBreal 44 MBcomercial 292,97kBreal 131,84kBreal 44 109 GBreal 230 106 MBreal 2 20 300kBcomercial 300 185 24/02/2015135kB comercial 10 6 MBreal 2 20 135 3 10 kBreal 210 3 10 kBreal 210 4 103 6 10 TBreal 2 4 103 10 10 TBreal 2 5,4570TBreal 9,0949TBreal 3 103 12 10 GBreal 11,176GBreal 2 3 103 60 10 GBreal 55,879GBreal 2 2 103 800 10 MBreal 762,94 MBreal 2 2 103 44 10 MBreal 2 1 103 300 10 kBreal 2 1 103 135 10 kBreal 2 41,962MBreal 292,97kBreal 131,84kBreal 186 31 24/02/2015 9 9 TAMANHO Convenção Disco rídigo • Quando o tamanho mencionado for o real, isto é, empregando os prefixos k,M,G e T binários, não é dito nada, isto é pressuposto, é o padrão. • Quando o tamanho mencionado for o comercial, isto é, empregando os prefixos k,M,G e T decimais, será mencionado que o tamanho é comercial. • A informação em uma unidade de memória em disco rígido é dividida em setores, trilhas e cabeças. • Esta forma de divisão do espaço p ç p pode gerar unidades com uma capacidade de armazenamento que não é dada por uma potência de dois ou de dez. 24/02/2015 9 TAMANHO 187 24/02/2015 188 TAMANHO Disco rídigo http://linu.com.br/papers/paper063_arquivos/image004.gif http://e.cdn-hardware.com.br/static/books/hmc/cap5-6_html_7e7fbfaf.png.optimized.jpg 24/02/2015 189 32
