MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES AULA 1

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<p>1</p><p>MICROPROCESSADORES E</p><p>MICROCONTROLADORES</p><p>AULA 1</p><p>Prof. Sérgio Luiz Veiga</p><p>2</p><p>CONVERSA INICIAL</p><p>Neste tema iremos aprender sobre o respectivo dispositivo que é</p><p>empregado para o armazenamento de informações/dados em formato digital ─</p><p>muito embora a informação seja armazenada em hexadecimal ─, bem como a</p><p>sua classificação, terminologia empregada, construção e princípio de</p><p>funcionamento. Bons estudos!</p><p>TEMA 1: TERMINOLOGIA</p><p>Célula de Memória</p><p>É o termo designado para representar a menor unidade de</p><p>armazenamento de uma informação em memória, por meio de um dado binário</p><p>0 ou 1. Os dispositivos empregados para realização deste armazenamento são</p><p>geralmente os flip-flops, e também os capacitores, dependo efetivamente do</p><p>tipo de construção da memória.</p><p>Palavra de Memória</p><p>“Um grupo de bits (células) em memória que representa instruções ou</p><p>dados. Por exemplo, um registrador constituído de oito flip-flops pode ser</p><p>considerado uma memória armazenando uma palavra de oito bits” (TOCCI et</p><p>al., 2011, p. 657).</p><p>Byte</p><p>“É uma terminologia emprega para designar uma informação e/ou dado</p><p>em um tamanho fixo de oito bits. Um termo especial, usado para designar</p><p>palavra de oito bits”. (TOCCI et al., 2011, p. 657). Esse tamanho de palavra é</p><p>muito utilizado em sistemas implementados por processadores e</p><p>microcontroladores por meio da palavra de dados.</p><p>3</p><p>Capacidade</p><p>Segundo Tocci et al. (2011, p. 657):</p><p>É uma forma de especificar quantos bits podem ser armazenados em</p><p>determinada memória. Para ilustrar, considere que tenhamos uma</p><p>memória que possa armazenar 4096 palavras de 20 bits,</p><p>representando uma capacidade de 81920 bits. Podemos também</p><p>expressar esta capacidade como 4096 x 20. Ao expressar desta</p><p>forma, o primeiro número (4096) é o número de palavras, e o</p><p>segundo (20), o número de bits por palavra.</p><p>Endereço</p><p>Conforme Tocci et al. (2011, p. 657):</p><p>Um número que identifica a posição de uma palavra na memória.</p><p>Cada palavra armazenada em qualquer dispositivo ou sistema de</p><p>memória possui um único endereço. Os endereços são expressos</p><p>com números binários, apesar de, em alguns casos, os números</p><p>octal, decimal e hexadecimal serem usados por.</p><p>Operação de Leitura</p><p>“É uma operação segundo a qual uma palavra binária armazenada em</p><p>posição específica de memória (endereço) é identificada e transferida para</p><p>outro dispositivo qualquer do sistema”. (TOCCI et al., 2011, p. 658)</p><p>Operação de Escrita</p><p>Operação na qual uma nova palavra é colocada em determinada</p><p>posição de memória. Também chamada de armazenamento. Sempre</p><p>que uma nova palavra é escrita numa posição de memória, ela</p><p>substitui a palavra que estava anteriormente armazenada naquela</p><p>posição. (TOCCI et al., 2011, p. 658)</p><p>Tempo de Acesso</p><p>Segundo (TOCCI et al., 2011, p. 658):</p><p>Uma medida de velocidade do dispositivo de memória. É a</p><p>quantidade de tempo necessária à efetivação de uma operação de</p><p>leitura. Mais especificamente é o tempo decorrido entre o momento</p><p>da recepção pela memória de um novo endereço, e o instante em que</p><p>a informação daquele endereço fica disponível.</p><p>Memória Volátil</p><p>Qualquer tipo de memória que necessite de energia elétrica para reter</p><p>a informação armazenada. Se a energia for retirada, toda a</p><p>informação armazenada na memória será perdida. Muitas memórias</p><p>e semicondutores são voláteis, enquanto todas as memórias</p><p>magnéticas são não voláteis. (TOCCI et al., 2011, p. 658)</p><p>4</p><p>Memória de Acesso Aleatório (Random Acess Memory - RAM)</p><p>São memórias que permitem operações de escritas e/ou leitura a partir</p><p>de qualquer endereço selecionado em qualquer sequência. Esse tipo de</p><p>memória é geralmente utilizado no armazenamento de informação enquanto há</p><p>alimentação no dispositivo, ou seja, os dados não são mantidos na ausência</p><p>da alimentação.</p><p>Memória de Acesso Sequencial (Sequential Acess Memory - SAM)</p><p>Conforme (TOCCI et al., 2011, p. 659):</p><p>Memória onde o tempo de acesso não é constante, mas depende do</p><p>endereço. Para encontrar determinada palavra, devemos passar por</p><p>todos os endereços situados entre aquele onde se realizou o último</p><p>acesso e o objeto do acesso atual. Isto produz tempos de acesso que</p><p>são bem maiores do que os dos dispositivos de acesso randômico.</p><p>Memória de Leitura (Read Only Memory - ROM):</p><p>É um tipo de memória que possui a característica de armazenamento de</p><p>dados permanentemente. “Tecnicamente, uma ROM pode ser gravada apenas</p><p>uma vez, sendo esta operação quase sempre feita em fábrica. Todas as ROMs</p><p>são não voláteis e continuarão a reter a informação armazenada, mesmo</p><p>quando não há fornecimento de energia”. (TOCCI et al., 2011, p. 659).</p><p>Dispositivos de Memória Estática</p><p>“Dispositivos de memória a semicondutor nos quais as informações</p><p>armazenadas permanecerão enquanto houver energia elétrica aplicada à</p><p>memória, sem que haja necessidade de a informação ser periodicamente</p><p>reescrita na memória”. (TOCCI et al., 2011, p. 659).</p><p>Dispositivos de Memória Dinâmica</p><p>Segundo Tocci et al. (2011, p. 659).</p><p>São dispositivos de memória a semicondutor nos quais as</p><p>informações não permanecerão armazenadas, mesmo em presença</p><p>da energia elétrica necessária à alimentação do circuito, a não ser</p><p>que as informações sejam reescritas na memória com determinada</p><p>frequência. Esta operação é denominada recarga (REFRESH) da</p><p>memória.</p><p>5</p><p>Estrutura Geral e Operação da Memória</p><p>“A memória contém diversas posições, cada uma das quais indicadas</p><p>por um endereço (ENDEREÇO); se a memória possui n linhas de endereço,</p><p>consequentemente conterá 2 posições”.</p><p>Em cada uma das posições é possível armazenar um certo número</p><p>de bits, geralmente 1, 4 ou 8 bits.</p><p>Para que o conteúdo de uma determinada posição seja lida, a</p><p>memória é habilitada através da ativação da linha HABILITA e o</p><p>endereço desejado é colocado nas linhas de endereço. Após um</p><p>determinado intervalo de tempo, o conteúdo da posição endereçada</p><p>aparece nas linhas de saída DATA OUT.</p><p>Na operação de escrita, a memória é habilitada, o endereço desejado</p><p>é colocado nas linhas de endereço e a informação que se quer</p><p>armazenar é colocada nas linhas DATA IN. Em seguida, aplica-se um</p><p>pulso na linha de controle ESCRITA, o que faz com que a informação</p><p>seja armazenada na memória. Na figura 01, temos um diagrama</p><p>básico de um dispositivo de memória. (JUNIOR, 2016).</p><p>Figura 1: Diagrama básico de uma memória</p><p>Fonte: PELLISON e TRISTÃO, 2016</p><p>TEMA 2: MEMÓRIAS DE LEITURA (READY ONLY MEMORY – ROM)</p><p>A memória de leitura é um tipo de memória a semicondutor, projetada</p><p>para armazenar que nunca mudam ou que, se mudarem, o farão com</p><p>pouquíssima frequência. Durante a operação normal nenhum dado novo</p><p>poderá ser escrito na ROM, sendo permitida a leitura dos dados que estiverem</p><p>armazenados.</p><p>Segundo Tocci et al. (2011, p. 664):</p><p>O processo de gravação de dados nestas memórias é chamado</p><p>programação, ou queima, da ROM. Conforme mencionado</p><p>anteriormente, algumas ROMs não podem mais ter seus dados</p><p>alterados após os mesmos terem sido gravados.</p><p>6</p><p>Outras podem apagar e regravar seus dados quantas vezes forem</p><p>necessárias.</p><p>As ROMs são usadas para guardar instruções e dados que não vão</p><p>mudar durante o processo de operação do sistema. Uma das</p><p>principais aplicações da ROM é no armazenamento de alguns</p><p>programas do sistema operacional dos microcomputadores.</p><p>As ROMs são não voláteis, estes programas não se perdem quando</p><p>o microcomputador é desligado, permitindo que, quando ele for</p><p>novamente ligado, comece imediatamente a executar um programa</p><p>armazenado em ROM.</p><p>As saídas de dados da maioria das ROMs são tristate, para permitir a</p><p>conexão de vários chips de memória ROM ao mesmo barramento de dados,</p><p>permitindo a construção de memórias de diversas capacidades.</p><p>Temporização da ROM</p><p>O retardo de tempo entre um novo endereço</p><p>quando fica válido, e</p><p>quando as saídas de dados ficam estáveis, é o chamado tempo de acesso tACC.</p><p>As memórias ROMs bipolares típicas têm acesso na faixa de 30 a 90 ns; já o</p><p>tACC de dispositivos NMOS está na faixa de 35 a 500 ns.</p><p>Outro parâmetro de tempo muito importante é o tempo de habilitação</p><p>da saída, tOE, que representa o retardo entre a aplicação da entrada</p><p>CS e o instante em que a saída fica estável. Valores típicos para tOE</p><p>estão na faixa de 10 a 20 ns para ROMs bipolares e de 25 a 100 ns</p><p>para aquelas fabricadas na tecnologia MOS. (TOCCI et al., 2011, p.</p><p>668).</p><p>Tipos de ROM</p><p> ROM Programada por Máscara (MASK-ROM): Essa ROM tem suas</p><p>posições de memória escritas pelo fabricante de acordo com as</p><p>especificações do cliente. Um negativo fotográfico, denominado</p><p>máscara, é usado para especificar as conexões elétricas do chip.</p><p>A maior desvantagem destas ROMs é o fato de elas não poderem ser</p><p>apagadas e reprogramadas, quando uma mudança qualquer no</p><p>projeto do dispositivo exigir modificações nos dados armazenados.</p><p>Neste caso, a ROM com os dados antigos não podem ser</p><p>reaproveitada. Na Figura 2, temos a representação de uma MROM</p><p>bipolar. (GIACOMIN, 2016)</p><p>7</p><p>Figura 2: Estrutura interna de uma Mask-ROM bipolar</p><p>Fonte: GIACOMIN, 2016</p><p> ROMs Programáveis (PROMs):</p><p>Conforme Tocci et al. (2011, p. 671):</p><p>Uma ROM programável por máscara é muito dispendiosa e não deve</p><p>ser usada a não ser para aplicações que exijam a produção de uma</p><p>grande quantidade de chips, fazendo com que os custos de</p><p>fabricação sejam divididos por um número bem grande de unidades.</p><p>Os fabricantes desenvolveram as PROMs a fusível, programáveis</p><p>pelo usuário, isto é, elas não são programadas durante o processo de</p><p>fabricação, e sim pelo usuário. Uma vez programada, a PROM será</p><p>semelhante a uma MROM, que não pode ser apagada e</p><p>reprogramada. Conforme apresentada na Figura 3, temos um PROM</p><p>programa por fusíveis.</p><p>8</p><p>Figura 3: As PROMs usam fusíveis que podem ser abertos seletivamente pelo usuário para</p><p>programar um zero lógico na célula em questão</p><p>Fonte: TOCCI, 2011.</p><p> ROM Programável Apagável (EPROM):</p><p>Uma EPROM pode ser programada pelo usuário, podendo, além</p><p>disso, ser apagada e reprogramada quantas vezes forem</p><p>necessárias. Uma vez programada, a EPROM comporta-se como</p><p>memória não volátil que reterá os dados nela armazenados</p><p>indefinidamente.</p><p>O processo de programação de uma EPROM envolve a aplicação de</p><p>níveis especiais de tensão (na faixa entre 10 e 25 V) às entradas</p><p>apropriadas do chip por um intervalo de tempo determinado (em geral</p><p>50 ms por posição de memória). (BORGES, 2016)</p><p>Na Figura 5, é apresentada uma EPROM comercial 2732. Para a sua</p><p>funcionalidade, é necessária a configuração de seus terminais de controle,</p><p>conforme representado pela Tabela 1.</p><p>Figura 4: Típico encapsulamento de um chip EPROM, mostrando a janela para receber a</p><p>radiação ultravioleta.</p><p>Fonte: BORGES, 2016</p><p>9</p><p>Figura 5: Símbolo lógico para a EPROM 2732</p><p>Fonte: BORGES, 2016</p><p>Tabela 1: Configuração de operação para a EPROM 2732</p><p>MODO ENTRADAS SAÍDAS</p><p>CE’ OE’/VPP</p><p>LEITURA/VERIFICAÇÃO VIL VIL DATAOUT</p><p>DESABILITA SAÍDA VIL VIH HIZ</p><p>STANDBY VIH X HIZ</p><p>PROGRAMAÇÃO VIL VPP DATAIN</p><p> HIZ  ALTA IMPEDÂNCIA</p><p> VIL TTL BAIXO (0 VOLTS)</p><p> VIH TTL ALTO (5 VOLTS)</p><p> VPP 21 V (NOMINAIS)</p><p>O processo de apagamento requer uma exposição de 15 a 30 minutos</p><p>aos raios ultravioletas. A luz ultravioleta apaga todas as células ao mesmo</p><p>tempo, de forma que, após a exposição, a EPROM estará novamente</p><p>armazenando os “1”, conforme apresentado na Figura 4.</p><p>10</p><p>O processo de programação, quando feito manualmente, pode levar</p><p>várias horas. Existem no mercado inúmeros programadores de</p><p>EPROM que podem programar e verificar uma 2732 em menos de</p><p>dois minutos, desde que o usuário tenha entrado com os dados a ser</p><p>gravados pelo teclado do programador de EPROM. (BORGES, 2016)</p><p> EPROM Apagável Eletricamente (EEPROM):</p><p>As EPROM têm duas grandes desvantagens. A primeira é o fato de</p><p>elas precisarem ser retiradas de seu soquete para serem apagadas e</p><p>reprogramadas. A segunda é o fato de a operação de apagamento</p><p>remover o conteúdo da memória inteira, obrigando que a mesma</p><p>tenha de ser completamente reprogramada.</p><p>A maior vantagem da EEPROM sobre a EPROM é a possibilidade de</p><p>apagamento e reprogramação de palavras individuais, em vez da</p><p>memória toda. Além disso, uma EEPROM pode ser totalmente</p><p>apagada em 10 ms, no próprio circuito, contra mais de 30 minutos</p><p>para uma EPROM.</p><p>Pelo fato de a EEPROM poder ser apagada e reprogramada sem ser</p><p>removida do circuito através da aplicação de tensões específicas,</p><p>torna-se necessário o acréscimo de alguns componentes ao circuito</p><p>da EEPROM, componentes estes que não existem no caso da</p><p>EPROM. (BORGES, 2016)</p><p>Na figura 6, temos um EEPROM comercial 2864, as possíveis</p><p>configurações de funcionalidade desta memória, em virtude dos seus terminais</p><p>de controle, estão descritas na Tabela 2.</p><p>Figura 6: Símbolo para a EEPROM 2864</p><p>11</p><p>Tabela 2: Configuração de operação para a EEPROM 2864</p><p>MODO ENTRADAS SAÍDAS</p><p>CE’ OE’ WE’</p><p>LEITURA VIL VIL VIH DATAOUT</p><p>ESCRITA VIL VIH VIL DATAIN</p><p>STANDBY VIH X X HIZ</p><p>Aplicação das ROMs.</p><p> FIRMWARE (Microprograma):</p><p>Até agora, uma das mais importantes aplicações da memória ROM é</p><p>no armazenamento dos microprogramas de um computador. Alguns</p><p>microcomputadores também armazenam em ROM seu sistema</p><p>operacional e, em alguns casos, até seus interpretadores de</p><p>linguagem.</p><p>Os programas do computador que estão armazenados em ROM são</p><p>denominados firmware pelo fato de não estarem sujeitos a mudança,</p><p>ao contrário daqueles armazenados em RAM (software). (BORGES,</p><p>2016)</p><p> Memória de Partida Fria (Bootstrap):</p><p>Alguns microcomputadores e a maioria dos computadores de maior</p><p>parte não têm seu sistema operacional armazenado em ROM. Tais</p><p>equipamentos utilizam memória de armazenamento em massa,</p><p>discos rígidos, para armazenarem o sistema operacional. Um</p><p>programa muito pequeno de partida fria ou bootstrap, que está</p><p>armazenado em ROM, deve ser executado tão logo a máquina tenha</p><p>sido ligada. (PELLISON e TRISTÃO, 2016)</p><p>Memória Flash</p><p>As memórias EPROMs são não voláteis, oferecem tempos de acesso</p><p>reduzidos, alta densidade e baixo custo por bit. Entretanto, elas precisam ser</p><p>removidas dos seus circuitos para serem apagadas e reprogramadas.</p><p>As memórias EEPROM são não voláteis, oferecem rápido acesso para</p><p>leitura e permitem que o apagamento e a reprogramação de palavras</p><p>12</p><p>individuais sejam feitos no próprio circuito. Como desvantagem, possui baixa</p><p>densidade e o custo por bit maior do que as EPROM.</p><p>As memórias Flash são caracterizadas por serem não voláteis, com</p><p>capacidade da EEPROM de apagamento elétrico no próprio circuito, mas com</p><p>a densidade e custos próximo aos da EPROM, mantendo a alta velocidade de</p><p>leitura de ambas. São assim chamadas em virtude dos seus tempos curtos de</p><p>apagamento e escrita. A maioria das memórias Flash usa uma operação de</p><p>apagamento total, na qual todas as células são apagadas simultaneamente,</p><p>mas há também aquelas que possibilitam um modo de pagamento por setor, no</p><p>qual setores específicos da matriz de memória (por exemplo 512 bytes) podem</p><p>ser apagados por vez. Isto evita ter que apagar e reprogramar todas as células</p><p>quando apenas uma parte da memória precisa ser atualizada. Uma memória</p><p>flash típica tem um tempo de escrita em torno de 10us por byte, comparado</p><p>com 100us para EPROM e 5ms para a EEPROM.</p><p>VIDEO 3 – inserir aqui vídeo que vou gravar falando sobre o Tema 2:</p><p>Equipamentos de detecção de contaminantes (utilizarei slides)</p><p>Tema 3: Memórias de Acesso Randômico a Semicondutor (RAM)</p><p>Segundo Tocci et al. (2011, p. 682):</p><p>O termo RAM é usado para designar uma memória</p><p>de acesso</p><p>randômico, ou seja, uma memória com igual facilidade de acesso a</p><p>todos os endereços. Muitos tipos de memória podem ser classificados</p><p>como de acesso randômico, mas quando empregamos o termo RAM</p><p>na designação de memórias a semicondutor estamos querendo nos</p><p>referir a memórias de leitura/escrita (RWM).</p><p>Arquitetura da RAM</p><p>“Vamos considerar uma RAM como constituída de um conjunto de</p><p>registradores, cada um dos quais armazenando uma única palavra de dados, e</p><p>possuindo cada um deles um único endereço”. (TOCCI et al., 2011, p. 682)</p><p> Operação de Leitura:</p><p>13</p><p>“O código de endereço escolhe um dos registradores do chip de</p><p>memória para ser lido ou escrito. De maneira a ler o conteúdo de um</p><p>registrador selecionado”. (TOCCI et al., 2011, p. 682)</p><p> Operação de Escrita:</p><p>Segundo Tocci et al. (2011, p. 683):</p><p>Para escrever uma nova palavra de quatro bits em um registrador</p><p>selecionado, é necessário que R/W esteja em 0 e CS em 1. Esta</p><p>combinação habilita os buffers de entrada, fazendo com que a</p><p>palavra de quatro bits aplicada à entrada seja escrita no registrador</p><p>selecionado.</p><p> Seleção de Chip:</p><p>Conforme Tocci et al. (2011, p. 682):</p><p>A grande maioria dos chips de memória tem uma ou mais entradas</p><p>de seleção CS, que são usadas para habilitar ou desabilitar o chip.</p><p>Quando desabilitado, todas as suas entradas e saídas de dados</p><p>estarão em alta impedância, de modo que não será possível realizar</p><p>nem uma operação de leitura nem uma operação de escrita.</p><p>RAM Estática (SRAM)</p><p>A operação de uma memória RAM discutida até agora se aplica à classe</p><p>das RAMs estáticas, aquelas que só podem manter a informação armazenada</p><p>enquanto a alimentação estiver aplicada ao chip. As células de memória das</p><p>RAMs estáticas são formadas por flip-flops que estarão em certo estado, por</p><p>tempo indeterminado, desde que a alimentação esteja ligada.</p><p>Temporização da RAM Estática.</p><p>Os circuitos integrados de RAM são utilizados quase sempre como</p><p>memória interna (principal) de um computador. O processador realiza</p><p>continuamente operações de leitura/escrita nesta memória, as velocidades</p><p>normalmente bem altas.</p><p>Os chips de memória que fazem a interface com o processador</p><p>devem ser rápidos o suficiente para responder aos comandos de</p><p>leitura e escrita sem retardar a operação do processador. Desta</p><p>14</p><p>forma, um projetista de computador deve estar bem familiarizado com</p><p>as várias particularidades relativas à temporização das RAMs.</p><p>(TOCCI et al., 2011, p. 685)</p><p>Nas Figuras 7 e 8, temos os ciclos que correspondem às operações de</p><p>leitura e escrita.</p><p>Figura 7: Ciclo de LEITURA</p><p> Ciclo de Leitura:</p><p>o tRCCiclo completo de leitura, quando o processador muda as</p><p>entradas de endereço para os valores envolvidos com a próxima</p><p>operação de leitura.</p><p>o tACCTempo de acesso da RAM, correspondendo ao intervalo de</p><p>tempo entre a aplicação do novo endereço e o aparecimento dos</p><p>dados na saída.</p><p>o tCO É o tempo que o dado de saída é válido a partir do instante</p><p>em que CE for ativado.</p><p>15</p><p>o tOD As saídas da RAM retornam ao estado de alta impedância,</p><p>depois de decorrido o intervalo de tempo.</p><p>Figura 8: Ciclo de ESCRITA</p><p> Ciclo de Escrita:</p><p>o tWCDetermina o ciclo completo de escrita, quando o</p><p>processador muda as linhas de endereço, colocando nelas o</p><p>endereço para a próxima operação de leitura ou escrita.</p><p>o tASTempo de estabelecimento do endereço, que tem por</p><p>objetivo dar tempo ao decodificador de endereços da RAM para</p><p>responder ao novo endereço que lhe foi apresentado.</p><p>o tAHTempo em que as entradas de endereço devem permanecer</p><p>estáveis durante o tempo de retenção do dado.</p><p>o tDS e tDH Os dados devem ser mantidos nas entradas de dados</p><p>da RAM por, no mínimo, um tempo equivalente a tDS antes, e no</p><p>máximo por um tempo tDH após a desativação dos sinais R/W e</p><p>CE.</p><p>16</p><p> Chip RAM Comercial:</p><p>Um exemplo de chip SRAM disponível no mercado é o CMOS 6264,</p><p>Figura 9, com uma capacidade de 8K x 8 com tempos de ciclo de leitura e</p><p>escrita de 100 ns e com consumo em standby de somente 0,1 mW. Na Tabela</p><p>3, temos as configurações dos terminais de controle para os respectivos modos</p><p>de operação.</p><p>Figura 9: Símbolo lógico e tabela dos modos de operação do chip CMOS SRAM 6264</p><p>Tabela 3: Configuração dos modos de operação do chip</p><p>MODO</p><p>ENTRADAS</p><p>PINOS DE E/S</p><p>WE</p><p>CS1</p><p>CS2</p><p>OE</p><p>LEITURA 1 0 1 0 DATAOUT</p><p>ESCRITA 0 0 1 0 DATAIN</p><p>SAÍDA DESABILITADA 1 X X X HIZ</p><p>17</p><p>NÃO SELECIONADO</p><p>X 1 X X</p><p>HIZ</p><p>X X 0 X</p><p>RAM Dinâmica (DRAM).</p><p>Conforme Tocci et al. (2011, p. 689)</p><p>As RAMs dinâmicas são fabricadas usando a tecnologia MOS,</p><p>possuindo alta capacidade de armazenamento, baixo consumo de</p><p>energia e velocidade de operação moderada. As RAMs dinâmicas</p><p>armazenam 1s e 0s como cargas de microcapacitores MOS,</p><p>tipicamente de poucos picofarads. Em função da tendência destes</p><p>capacitores se descarregarem depois de decorrido determinado</p><p>tempo, as RAMs dinâmicas necessitam de recarga periódica das</p><p>células de memória, operação denominada refresh da memória RAM</p><p>dinâmica.</p><p> A necessidade de refresh é uma desvantagem que esta memória tem,</p><p>se comparada com a RAM estática.</p><p> Para memórias relativamente pequenas, com menos de 64 K palavras, a</p><p>RAM integrada, iRAM, fornece uma solução.</p><p> Uma iRAM é um circuito integrado que inclui os circuitos de refresh no</p><p>mesmo chip que abriga a matriz de células de memória.</p><p> O custo por bit da RAM dinâmica varia de um quinto a um quarto do</p><p>custo por bit da RAM estática.</p><p> O baixo consumo das RAMs dinâmicas é outro fator que reduz os custos</p><p>dos sistemas que as utilizam. As RAMs dinâmicas têm um consumo em</p><p>torno de um sexto a um meio menor, o que permite que o circuito seja</p><p>alimentado por fontes menores e mais baratas.</p><p> Equipamentos que precisam de memória com alta velocidade e pouca</p><p>memória utilizam memórias SRAM.</p><p> Microcomputadores utilizam DRAM para comporem sua memória</p><p>principal.</p><p>18</p><p>Figura 10: Arquitetura simplificada de um chip DRAM 4116</p><p>19</p><p>Figura 11: Temporização dos sinais</p><p> Multiplexação de Endereços:</p><p>A matriz de memória DRAM mostrada na figura 10 tem 14 entradas de</p><p>endereço. O ciclo de temporização para esta memória é apresentada na Figura</p><p>11. Uma DRAM de 64 K x 1 precisa de 16 entradas de endereço. Os chips de</p><p>memória de maior capacidade, como os citados acima, precisam ter muitos</p><p>pinos para entrada de endereço, se for mantida a relação de um pino para cada</p><p>bit correspondente de endereço.</p><p>A fim de reduzir o número de pinos de endereço em chips DRAM de alta</p><p>capacidade, alterando a relação dos pinos com os bits de endereço, os</p><p>fabricantes usam a técnica da multiplexação de endereços, por meio da qual</p><p>cada pino do integrado pode acomodar dois bits diferentes de endereço.</p><p>20</p><p>Tempo de Acesso</p><p>Quando o processador ordena o armazenamento de um dado na</p><p>memória, esse armazenamento não é imediato; a memória demora</p><p>um pouco para armazená-lo no endereço solicitado. O mesmo ocorre</p><p>quando o processador pede que a memória devolva um dado que</p><p>está nela armazenado. Essa demora é chamada tempo de acesso e é</p><p>uma característica inerente a todas as memórias.</p><p>As memórias dinâmicas têm tipicamente tempo de acesso de 70 a 10</p><p>ns. Já as memórias estáticas são bem mais rápidas, apresentando</p><p>tempo de acesso menor que 20 ns. (SOBRINHO, 2016)</p><p>TEMA 4: TECNOLOGIA DE MEMÓRIAS</p><p> Memória “Fast Page Mode” (FPM):</p><p>A memória FPM retém o valor da última linha acessada. Com isso, para</p><p>os próximos acessos que forem à mesma linha, o controlador de memória não</p><p>precisará enviar à memória o valor da linha. O resultado disso é que o acesso</p><p>será mais rápido. Enquanto o acesso ao primeiro dado de uma linha demorará</p><p>o tempo normal, o acesso aos demais dados da mesma linha será mais rápido.</p><p>Na Figura 12, temos um diagrama de tempo que descreve o seu ciclo</p><p>de operação.</p><p>Figura 12: Funcionamento da memória FPM</p><p>21</p><p> Memória Extended Data Out (EDO):</p><p>A memória EDO é uma pequena modificação na estrutura da memória</p><p>FPM. Se você reparar na linha de tempo da memória FPM, verá que esta se</p><p>torna inativa quando o sinal CAS é desabilitado, o que não acontece na</p><p>memória EDO. Os dados permanecem na saída da memória por mais tempo,</p><p>mesmo quando o sinal CAS é desabilitado, conforme apresentado pelo</p><p>diagrama na Figura 13.</p><p>A consequência disso é que o próximo endereço poderá começar a ser</p><p>decodificado enquanto os dados ainda estão na saída da memória, pois o sinal</p><p>CAS poderá ser acionado novamente sem alterar o valor dos dados que ainda</p><p>estão na saída da memória – ou seja, ganharemos tempo.</p><p>Figura 13: Funcionamento da memória EDO</p><p> Memória Burst Extended Data Out (BEDO):</p><p>A memória BEDO é igual à EDO, com a única diferença de ter integrado</p><p>um contador de endereços. Quando o processador (ou controlador cache)</p><p>necessita ler um dado, o controlador de memória só precisa enviar o valor da</p><p>linha e da coluna iniciais. A própria memória trata de colocar os próximos três</p><p>dados automaticamente no barramento de dados. Essa modificação faz</p><p>aumentar muito o desempenho para a leitura de dados consecutivos. Na leitura</p><p>de dados não sequenciais, a memória BEDO tem o mesmo desempenho da</p><p>memória EDO.</p><p>22</p><p> Memória Synchronous Dynamic RAM (SDRAM):</p><p>A última palavra em memória para micros pessoais chama-se SDRAM.</p><p>Caso o barramento local trabalhe acima de 66 MHz, há um grande problema</p><p>em relação aos outros tipos de memória apresentados: eles não conseguem</p><p>trabalhar tão rapidamente sem a utilização de muitos waitstates.</p><p>Internamente, a memória SDRAM apresenta diversas modificações. Ao</p><p>contrário de todas as demais memórias, ela é sincronizada pelo clock da</p><p>placa-mãe, e daí o seu nome Memória Síncrona.</p><p>Ela permite o acesso a dois endereços diferentes paralelamente.</p><p> Memória Double Data Rate SDRAM (DDR SDRAM):</p><p>As memórias DDR apresentam evolução significativa em relação ao</p><p>padrão SDR, isso porque elas são capazes de lidar com o dobro de dados</p><p>em cada ciclo de clock (memórias SDR trabalham apenas com uma</p><p>operação por ciclo). Assim, uma memória SDR que trabalha à frequência de</p><p>100 MHz, por exemplo, um módulo DDR com a mesma frequência faz com</p><p>que esta corresponda ao dobro, isto é, a 200 MHz.</p><p>TEMA 5: EXPANSÃO E BANCO DE MEMÓRIAS</p><p>Em muitas aplicações com sistemas de memória, a capacidade ou o</p><p>tamanho da palavra necessária para uma RAM ou ROM não podem ser obtidos</p><p>apenas por um único dispositivo de memória, ou seja, um CI</p><p>(Circuito Integrado). Sendo assim, diversos CIs de memória devem ser</p><p>combinados para se obter a capacidade e/ou tamanho da palavra desejada.</p><p>Veremos como isso é feito por meio de exemplos, que têm como objetivo,</p><p>ilustrar estas técnicas.</p><p> Exemplo 1: A partir de uma memória de 8k x 4, aumentar a</p><p>capacidade para 16k x 4. Nesse caso, e assim como os demais, não está</p><p>sendo tratado especificamente o tipo de memória, ou seja, RAM ou ROM, pois</p><p>não é indiferente.</p><p>23</p><p>Podemos concluir que, para aumentar a capacidade de armazenamento de</p><p>dados em uma respectiva memória, é necessário aumentar a linha de</p><p>endereçamento, que neste exemplo é o A13:</p><p> Quando A13 = 0 -> Habilita memória 1 com 8k x 4;</p><p> Quando A13=1 -> Habilita memória 2 com 8k x 4;</p><p>Resultando assim uma expansão de memória para 16 x 4.</p><p>1</p><p>2</p><p>24</p><p> Exemplo 2: A partir de uma memória de 8k x 4, aumentar o tamanho da</p><p>palavra para 8k x 8.</p><p>Podemos concluir que para aumentar o tamanho da palavra de dados</p><p>é necessária a habilitação de ambas as memórias, ou seja, quando é</p><p>habilitada a memória 1, temos o primeiro nible (4 bits) mais</p><p>significativo (MSB) da palavra de dados e quando habilitada a</p><p>memória 2, temos o segundo nible menos significado (LSB) da</p><p>palavra de dados, resultando assim um byte. (WIKIPEDIA, 2016)</p><p> Exemplo 3: A partir de uma memória de 8k x 4, aumentar a capacidade</p><p>e o tamanho da palavra para 16k x 8.</p><p>1</p><p>2</p><p>25</p><p>Neste caso, temos memória com 8k x 4 e precisamos de 16k x 8, então</p><p>é necessário o aumento da capacidade e também o tamanho da palavra de</p><p>dados. Precisamos associar quatro memórias de 8k x 4, pois para aumentar o</p><p>tamanho da palavra de dados para 8 bits precisamos habilitar duas memórias</p><p>em paralelo, sendo assim memória 1 e 2, resultando em 8k x 8, mas a</p><p>capacidade ainda permanece com 8k. Como precisamos expandir a</p><p>capacidade se faz necessário a adição de mais uma linha de endereçamento</p><p>A13. Sendo assim:</p><p> Quando A13=0 -> Habilita memória 1 e 2, com 8k x 8;</p><p> Quando A13=1 -> Habilita memória 3 e 4, com 8k x 8;</p><p>Resultando assim em 16k x 8;</p><p>Para este exemplo, vamos construir o mapa de memória que tem como</p><p>objetivo estabelecer a região compreendida de endereçamento para</p><p>cada memória.</p><p>Mapa de Memória para exemplo 3.</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>4</p><p>26</p><p>Linhas de Endereçamento</p><p>Memória</p><p>Endereço</p><p>HEX</p><p>A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0</p><p>0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0</p><p>1 e 2</p><p>0000</p><p>0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FFF</p><p>1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0</p><p>3 e 4</p><p>2000</p><p>1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFF</p><p>Podemos então concluir que, a região de endereçamento para a</p><p>memória 1 e 2 está compreendida de 0000h até 1FFFh e memória 3 e 4 de</p><p>2000 até 3FFFh.</p><p>SÍNTESE</p><p>Neste tema aprendemos como identificar os tipos de memórias, suas</p><p>características e princípio de funcionamento, bem como a sua constituição por</p><p>meio da criação de bancos de memórias e a determinação da região de</p><p>endereçamento que é utilizada por um microprocessador/microcontrolador para</p><p>acessar as memórias correspondentes. Podemos assim, mencionar algumas</p><p>aplicações:</p><p> Tabelas de Dados:</p><p>“São muitas vezes usadas para armazenar tabelas de dados que não</p><p>mudam nunca. Alguns exemplos de tais tabelas são aquelas utilizadas para</p><p>implementar funções trigonométricas e as tabelas de conversão”. (BORGES,</p><p>2016)</p><p>Conversores de Dados:</p><p>“Os circuitos de conversão de dados recebem um dado expresso em</p><p>determinado tipo de código e produzem uma saída expressa em outro tipo de</p><p>código”. (BORGES, 2016)</p><p>Geradores De Caracteres:</p><p>27</p><p>“Se você já prestou atenção alguma vez aos caracteres alfanuméricos</p><p>impressos na tela de display de cristal líquido, deve ter notado que eles são</p><p>formados por um grupo de pontos”. (BORGES, 2016)</p><p>Gerador De Funções:</p><p>“O gerador de funções é um circuito que produz em suas saídas formas</p><p>de onda das mais diversas, como senoidais, dentes de serra, ondas</p><p>triangulares e ondas quadradas”. (BORGES, 2016)</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>BORGES, E et al. Registradores, contadores e memória. FTC – Faculdade</p><p>de Tecnologia e Ciência. Disponível em:</p><p>Acesso em: 15 e outubro de 2016.</p><p>GIACOMIN, J. C. Dispositivos de memória. Disponível em:</p><p>Acesso em:</p><p>15 de outubro de 2016.</p><p>JUNIOR, R. C. Memórias Semicondutoras. Disponível em:</p><p>Acesso em: 14 de outubro</p><p>de 2016.</p><p>PELLISON, T; TRISTÃO, G. M. Memórias Semicondutoras. Bauru: 2012.</p><p>Disponível em: Acesso em: 14 de outubro de 2016.</p><p>SOBRINHO, A Q. Estudo a fundo das memórias dinâmicas. Disponível em:</p><p>Acesso em: 15 de outubro de 2016.</p><p>28</p><p>TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L. Sistemas Digitais: Princípios e</p><p>Aplicações. 11 ed. São Paulo: Pearson, 2011.</p>