Sistemas Digitais - Aulas Teóricas 32

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Departamento de Computação 
 
 
 
 
 
Sistemas Digitais para 
Computação 
 
 
 
AULA TEÓRICA 32 
 
Circuitos de Memória 
 
 
 
 
 
Prof. MSc. Mário Oliveira Orsi 
Prof . MSc. Carlos Alexandre Ferreira de Lima 
 
 
Abril de 2009 
 
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Sistemas Digitais para Computação Roteiro da 32 
a
 aula 
 
Referência ao Programa: Circuitos de Memória 
Referência Livro Texto: Capítulo 11.1 a 11.19 
 
Objetivo: apresentar as Definições de Memória; Descrição Geral de uma memória; Conexão entre 
Memória e Processador; Barramento; Memória ROM; Memória RAM 
 
Descrição Geral 
 
 Memórias Digitais 
- Quaisquer dispositivos capazes de armazenar informação (números letras, 
símbolos, comandos etc.) codificada de forma binária, que permitem, ainda, 
acesso e recuperação da informação. 
- Requerem sinais de: 
 Endereçamento (identificação da posição) 
 Seleção / Habilitação 
 Especificação de operação (leitura/escrita) 
 Sincronismo (clock) 
- No Computador  Subsistema responsável pelo armazenamento de dados 
(antes, durante e após um processamento) ou de instruções (comandos) 
 Podem ser: 
 Unidades básicas de memória semicondutoras (FLIP-FLOPs} 
 Memória Principal (Registradores e Acumuladores Internos) 
 Memória de Massa (Tambores, Discos, Fitas, Cartões) 
 
Conceitos Básicos: 
 
 Célula de Memória: Dispositivo ou Ctto utilizado para armazenar 1 bit ( 0 ou 1) Ex: FF, 
capacitor carregado, pequeno local numa fita ou disco. 
 Palavra: Grupo de bits(células) que representam a menor quantidade de informação 
veiculada na memória. 
 Tamanho da Palavra: quantidade de bits lidos ou escritos paralela ou simultaneamente. 
Ex.: palavra de 8 bits, 16 bits, ....., 64 bits 
 Capacidade: numero total de bits ou de palavras que a memória pode armazenar EX.: 
numero total de palavras X tamanho da palavra 16K X 8 = 16K 
Bytes = 16 x 1024 x 8 bits = 16384 palavras de 8 bits = 31072 bits 
 Organização: disposição ou arranjo com que a memória é constituída. EX.: 16K X 
8, 8K X 16 (mesma capacidade; organizações diferentes) 
 Densidade: capacidade de armazenamento de bits no mesmo espaço 
 Endereço: Conjunto de bits que identificam a posição de memória onde está 
armazenada uma palavra.Ex: posição memória endereço de memória 0101 
 Escrita: operação de colocação de uma palavra (conteúdo) em uma posição (endereço) 
especificado, substituindo a anterior. 
 
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 Leitura: operação de recuperação da informação armazenada (conteúdo) de uma 
determinada posição (endereço). 
 Memórias de Endereçamento Explícito: 
 
Cada posição de memória  é associada a um numero inteiro de 0 a N-1. 
Se: m linhas de dados (entrada/saída), 
A memória = vetor N X m N registradores de m bits cada. 
O arranjo requer K linhas de endereço  N = 2K ou K = (log N) / (log 2) = log2 N 
 
Linhas de Endereço Linhas de Dados 
 
 E0 D0 
 E1 Memória D1 
 E2 N X m D2 
 . . 
 . . 
 . . 
 EK - 1 Dm - 1 
 
 
 Sinais de Controle 
 
 Memórias de Endereçamento Implícito: 
 
Na organização a palavra a ser lida ou escrita é implicitamente especificada 
EX.: 
 
LIFO (Last In – First Out) FIFO (First In – First Out) 
 Ultima escrita 1a Lida 1a escrita 1a Lida 
 
 
escrita leitura 
 
escrita leitura 
 
 
 
 Pilha (Stack) Fila (Queue) 
 
 Memórias de Endereçamento por Conteúdo (Content Addressable memories – 
CAMs): 
Especificar a posição através do conteúdo armazenado atualmente, através de busca e 
associação quando o resultado é positivo (math = casamento) 
 Memórias somente de Leitura (Read Only Memories - ROM): 
Permite apenas a leitura de uma palavra previamente armazenada. 
 
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 Memórias de Leitura e Escrita: 
Permite a leitura e a substituição (gravação). 
 
 Memórias Não Voláteis: 
Retêm os dados íntegros por tempo indeterminado mesmo sem alimentação. 
EX: Fitas, núcleos de ferrite, discos , ROMs 
 
 Memórias Voláteis: 
Os dados se perdem quando retirada a alimentação. Geralmente são baseadas 
em FF 
 
 Memórias de Acesso Aleatório (Randon Access Memories – RAMs): 
Chega direto ao local da informação armazenada 
Tempo de acesso é pequeno e uniforme 
São de leitura e escrita e voláteis. 
 
 Memórias Estáticas: 
Os dados não deterioram com o tempo. 
 
 Memórias Dinâmicas: 
Os dados necessitam ser reinseridos periodicamente (Refresh) Ex.:2 em 2 min. 
Vantagem: simplicidade (às vezes velocidade) e preço. 
Desvantagem: sistema de Refresh. 
 
 Memórias de Acesso Seqüencial ou Serial: 
Passa por todos os endereços anteriores da localidade desejada. 
Ex.: fitas Magnéticas e registradores de deslocamento. 
O tempo de acesso depende da posição. 
 
 Tempo de Acesso: 
É o tempo contado desde o instante da colocação do endereço até o 
complemento da operação, ou seja o aparecimento da informação à saída 
(leitura) ou a inclusão do dado na posição de memória (escrita). 
 
Representação Genérica da arquitetura de uma memória: 
 
 
 
Endereço Memória Dados 
 
 
 
 
 
 Controle 
 
 
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 Barramento: conjunto de linhas  de Endereço, Dados e de Controle 
 
 Barramento de Endereço: Fornece a posição da informação (dados) que se quer 
acessar 
 
 Barramento de Dados: contém a informação a ser lida 
 
 Barramento de Controle: sinais que controlam o funcionamento da memória: 
habilitação, leitura, escrita, programação etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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A arquitetura interna da Memória 
 
Formada geralmente por uma matriz, decodificadores e um bloco de controle 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As linhas de endereços direcionadas para  dois decodificadores (linha / coluna) 
 
Posição de memória  cruzamento linha com coluna 
 
Numero de posições = 2n , onde n = num. de linhas de endereço 
Cada posição contém uma ou várias Células de memória. 
 
Decodificadores selecionam  linha e coluna 
 
 
 
 
 
 
 
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• Princípios básicos de operação 
 Acessar com o endereço A3A2A1A0 = 1 0 1 1 
 
 – Leitura/escrita (ARQUITETURA INTERNA) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conexões CPU Memória 
 
 
 
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Conexões CPU  Memória 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Operação de Escrita: 
 
1. CPU manda endereço binário da posição de memória onde deve ser armazenado o dado  
linhas do barramento de endereço 
2. CPU coloca o dado  linhas de barramento de dados 
3. CPU ativa as linhas de controle para a operação da escrita na memória 
4. Os Cis de memória decodificam o endereço  posição que esta sendo selecionada 
5. Os dados são transferidos para o local selecionado. 
 
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Operação de Leitura: 
 
1. CPU manda endereço binário da posição de memória onde deve ser recuperado o dado  
linhas do barramento de endereço 
2. CPU ativa as linhas de controle para a operação da leitura da memória 
3. Os Cis de memória decodificam o endereço  posição que esta sendo selecionada 
4. Os Cis de memória colocam o dado  linhas de barramento de dados 
5. Os dados são transferidos para a CPU. 
 
 
Tipos de Memórias ROMBásica – Programável em fabrica 
 
 
 PROM - PROGRAMÁVEL 
ROM 
 UVPRON – Apaga com ultravioleta / grava eletricamente 
 EPROM 
 EAPRON – Apaga eletricamente / grava eletricamente 
 (Esareble) 
 
 
 
 
 
 
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Abril de 2009 
 
Aula 33 – Dispositivos Lógicos Programáveis – arquivo.pdf em separado.