SD-13

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SISTEMAS DIGITAIS 
MEMÓRIA
Universidade Federal de Goiás
Instituto de Informática
Curso de Ciência da Computação
Profa. Karina Rocha G. da Silva
karinarg@eee.ufg.br
http://sites.google.com/site/karinarg
Agradecimentos à Pearson Education pela disponibilização das figuras do livro: Sistemas Digitais princípios e 
aplicações
Introdução
� A maior vantagem de sistemas digitais sobre os 
analógicos é a habilidade de armazenar 
facilmente grandes quantidades de informações 
digitais por períodos longos ou curtos
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� Essa capacidade de armazenamento é através do 
uso de memórias
17/10/2011Profa. Dra. Karina Rocha G. da Silva - Universidade Federal de Goiás
Introdução
� Em um computador digital a memória principal 
armazena instruções que informam ao computador 
o que fazer sob todas as circunstâncias possíveis 
para que ele realize suas tarefas
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� Um grupo de FFs podem ser denominados de 
registradores
� São elementos de memória de alta velocidade
� Usados nas operações internas do computador digital
� Informações estão continuamente sendo movidas de um 
lugar para o outro
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Introdução
� Dados digitais podem ser armazenados como 
cargas em capacitores
�Memória semicondutora usa esse princípio
�Objetivo: Obter alta densidade de armazenamento 
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�Objetivo: Obter alta densidade de armazenamento 
com baixo consumo de energia
� Memórias semicondutoras são usadas como a 
memória principal do computador
� Velocidade é importante
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Introdução
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17/10/2011Profa. Dra. Karina Rocha G. da Silva - Universidade Federal de Goiás
Introdução
� A memória principal está constantemente se 
comunicando com a CPU quando as instruções são 
executadas
� Um programa e qualquer dado permanecem na 
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� Um programa e qualquer dado permanecem na 
memória principal enquanto o computador está 
executando o programa
� A memória principal é constituída pelas memórias 
RAM e ROM
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Introdução
� Memória auxiliar
�Separada da memória principal
�Pode ser denominada de memória de massa
� Tem a capacidade de armazenar uma enorme 
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� Tem a capacidade de armazenar uma enorme 
quantidade de dados sem necessidade de energia 
elétrica
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Introdução
� Memória auxiliar
�Opera em velocidade menor que a memória 
principal
�Armazena programas e dados que não estão 
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�Armazena programas e dados que não estão 
sendo usados pela CPU no momento
� Essas informações são transferidas para a memória 
principal quando a CPU precisa delas
� Exemplos: Disco magnético, fita magnética, CD
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Célula de memória
� Termos básicos
� Célula de memória: 
� Dispositivo ou circuito elétrico usado para armazenar 
um único bit (0 ou 1)
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um único bit (0 ou 1)
� Exemplo – flip-flop, capacitor carregado
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Palavra de memória
� Palavra de memória:
� Um grupo de bits (células) em uma memória, que 
representa instruções ou dados de algum tipo
� Exemplo- um registrados com 8 FFs pode armazenar 
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uma palavra de 8 bits
�O tamanho da palavra vai de 8 a 64 bits, 
dependendo do porte do computador
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Byte
� Byte:
� Um termo usado para um grupo de 8 bits
� Tamanho de palavras podem ser expressos em bytes 
ou bits
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� Exemplo – tamanho de palavra de 8 bits é o mesmo 
que tamanho de palavra de um byte
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Capacidade
� Capacidade:
� Forma de especificar quantos bits podem ser 
armazenados em um determinado dispositivo o sistema 
de memória
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� Uma memória com 4096 palavras de 20 bits tem uma 
capacidade de 81.920 bits, ou seja 4096x20
�O número de palavras é com frequencia um múltiplo 
de 1024
� Usa-se 1K para representar 1024=210
� Uma memória com capacidade 4K x 20 = 4096 x 20
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Capacidade
� Um certo tipo de memória semicondutora é 
especificado como 2K x 8.
� Ele pode armazenar 2 K de palavras = 2 x 1024 = 
2048
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� Cada palavra possui 8 bits (um byte)
�O número total de bits que podem ser armazenados é 
2048 x 8 = 16.384 bits
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Densidade
� Densidade
�Outro termo para capacidade
� Um dispositivo de memória que possui uma densidade 
maior que outro pode armazenar mais bits no mesmo 
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espaço
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Endereço
� Endereço
� Identifica a posição de uma palavra na memória
� Cada palavra armazenada em um dispositivo possui 
um único endereço
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�Os endereços sempre existem como número binário 
� Números octais, hexadecimais e decimais são 
freqüentemente usados por conveniência
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Endereço
� Pequena memória de 8 palavras
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Operação de leitura
� Operação de leitura:
�Operação que detecta uma palavra armazenada em 
um endereço e a transfere para outro dispositivo
� Exemplo – Queremos usar a palavra 4 da memória 
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abaixo
� É realizada uma leitura no endereço 100
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Operação de escrita
� Operação de escrita:
�Operação que coloca uma nova palavra em uma 
posição escolhida para escrita
� Pode ser chamada de operação de armazenamento
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� Sempre que uma palavra é escrita ela substitui a 
palavra que estava armazenada no lugar 
anteriormente
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Tempo de acesso
� Tempo de acesso:
�Medida da velocidade de operação de um dispositivo 
de memória
� É o tempo necessário para realizar uma operação de 
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leitura
� É o tempo entre o recebimento de um novo endereço 
de entrada, pela memória, e o instante em que os 
dados se tornam disponíveis para a saída da memória
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Memória volátil
� Memória volátil:
�Qualquer tipo de memória que requer a aplicação de 
uma tensão elétrica para armazenar a informação
� Se a tensão elétrica for removida, todas as 
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informações armazenadas na memória serão perdidas
�Muitas memórias semicondutoras são voláteis
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Memória de acesso aleatório
� Memória de acesso aleatório
� Random-access memory – RAM)
�O termo acesso aleatório identifica a capacidade de 
acesso a qualquer posição em qualquer momento
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� A posição física real da palavra na memória não tem 
efeito sobre o tempo de leitura ou de escrita naquela 
posição
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Memória de acesso sequencial
� Memória de acesso sequencial
�O tempo de acesso não é constante, varia dependendo 
do endereço
� Uma determinada palavra é encontrada percorrendo 
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todos os endereços até que o endereço desejado é 
alcançado
� Produz tempos de acesso muito maiores que o das 
memórias de acesso aleatório
� Exemplo – Fita magnética
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Memória de leitura e escrita
� Memória de leitura e escrita (RWM)
�Qualquer memória que pode ser lida e escrita de 
modo igualmente fácil
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Memória apenas de leitura
� Memória apenas de leitura (ready-onlymemory –
ROM)
� Memórias que possuem muito mais leitura que escrita
� Tecnicamente a ROM pode ser programada apenas 
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� Tecnicamente a ROM pode ser programada apenas 
uma vez na fábrica
� Depois disso, as operações somente podem ser lidas
� Todas as ROMs são não voláteis
� Armazenam dados mesmo quando a tensão elétrica é 
removida
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Dispositivos de memória estática
� Dispositivos de memória estática
�Memória semicondutora em que os dados permanecem 
armazenados enquanto a fonte de alimentação estiver 
aplicada
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� Não possui a necessidade de reescrever os dados 
periodicamente
� Exemplo - SRAM
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Dispositivos de memória dinâmica
� Dispositivos de memória dinâmica
�Os dados armazenados não se mantêm 
permanentemente armazenados, mesmo com a fonte 
de alimentação ligada
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� É necessário que os dados sejam periodicamente 
reescritos na memória
� Essa operação é denominada de refresh
� Exemplo - DRAM
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Memória principal
� Memória principal
� Também denominada de memória de trabalho do 
computador
� Armazena instruções e dados que a CPU está 
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acessando no momento
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Memória auxiliar
� Memória auxiliar
� Também chamada de memória de massa
� Armazena grande quantidade de informações 
externas à memória principal
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�Mais lenta que a memória principal
� Sempre nãó-volátil
� Exemplo – discos magnéticos e CDs
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Princípios de operação da memória
� Alguns princípios básicos de operação são comuns 
para todas as memórias
� Todo sistema de memória requer diversos tipos 
diferentes de linhas de entrada e saída para 
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diferentes de linhas de entrada e saída para 
realizar as seguintes funções:
� Selecionar o endereço na memória que está sendo 
acessado por uma operação de leitura ou de escrita
� Selecionar uma operação de leitura ou de escrita para 
ser realizada
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Princípios de operação da memória
� Fornecer os dados de entrada para serem 
armazenados na memória durante a operação de 
escrita
�Manter os dados de saída vindos da memória durante 
uma operação de leitura
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uma operação de leitura
� Habilitar (ou desabilitar) a memória de modo que ela 
responda ( ou não) às entradas de endereço e ao 
comando de leitura ou de escrita
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Princípios de operação da memória
� Memória de 32 x 4 (32 palavras de 4 bits)
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Entradas de endereço
� Memória com armazenamento de 32 palavras
� 32 posições diferentes de armazenamento
� 32 endereços binários diferentes (00000 a 11111)
� Cinco entradas de endereço (A0 a A4)
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� Cinco entradas de endereço (A0 a A4)
� Para realizar leitura ou escrita precisar acessar um 
endereço de memória (código de endereço de 5 bits)
�Geralmente uma memória com 2N palavras possui um 
código de N bits
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Entrada R/W
� Entrada R/W
� Controla a operação realizada na memória
� Leitura ou escrita
� A entrada é identificada por R/W 
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A entrada é identificada por R/W 
� A ausência de uma barra sobre o R indica que a 
operação de leitura ocorre quando R/W = 0
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Entrada R/W
� Operação de escrita altera dados armazenados
� Operação de leitura não altera dados armazenados
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Habilitação de memória
� Sistemas podem desabilitar toda a memória ou 
parte dela
� Normalmente se chama Memore enable
� Habilita a memória a operar quando essa entrada 
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� Habilita a memória a operar quando essa entrada 
é mantida no nível alto
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Exercícios
� Descreva cada entrada e saída quando o conteúdo 
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� Descreva cada entrada e saída quando o conteúdo 
00100 deve ser lido
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Exercícios
� Descreva cada entrada e saída quando o conteúdo 00100 deve ser lido
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� Descreva cada entrada e saída quando o conteúdo 00100 deve ser lido
� Entradas de endereço: 00100
� Entradas de dados: xxxx (não usadas)
� R/W: nível alto
� Memory enable: nível alto
� Saída de dados: 0001
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Exercícios
� Descreva as condições em cada entrada e saída quando a palavra de 
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� Descreva as condições em cada entrada e saída quando a palavra de 
dados estiver sendo escrita no endereço 01101
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Exercícios
� Descreva as condições em cada entrada e saída quando a palavra de 
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� Descreva as condições em cada entrada e saída quando a palavra de 
dados 1110 estiver sendo escrita no endereço 01101
� Entrada de endereços: 01101
� Entrada de dados: 1110
� R/W: nível baixo
� Habilitação de memória: nível alto
� Saídas de dados: xxxx (não usadas)
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