EXP 12 MEMÓRIA RAM

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Apostila de Treinamento 
Experiência 12: Memória RAM 
 
Objetivo 
 Montar um circuito com uma memória RAM; 
 Estudar e discutir as principais características deste tipo de circuito. 
 
Material utilizado 
 Bastidor LEG2000 
 Módulo MED40 – Memória RAM 
 Cabos banana 
 
Introdução 
Outro circuito digital de extrema importância, principalmente na construção de 
circuitos que realizam algum tratamento de informação, utilizando processadores ou 
microcontroladores, é a memória. Nestes circuitos, a memória é utilizada não só 
para armazenar os dados a serem processados, e os resultados obtidos, mas 
também o próprio programa a ser executado pelo processador ou microcontrolador. 
 
Desde sua origem, duas famílias de memórias têm coexistido, com características 
particulares que as fazem adequadas para aplicações diferentes. A primeira família 
inicia-se com as memórias ROM (Read Only Memory – Memória Apenas de 
Leitura). Estas memórias, como o nome sugere, apenas podiam ser lidas, uma vez 
que sua gravação era feita fisicamente durante o processo de fabricação do 
semicondutor, e não podia ser mais alterada. Esta memória era utilizada 
principalmente para armazenar o programa a ser executado pelo processador ou 
microcontrolador, o que conhecemos como firmware. Porém, como podemos 
imaginar, uma série de limitações permeava seu uso. Primeiro, porque sua 
fabricação apenas era financeiramente viável em grandes volumes, e envolvia um 
demorado período de fabricação, o que tornava seu uso impraticável para o 
desenvolvimento dos programas (que como sabemos, envolvem inúmeras 
operações de alteração do programa, testes do novo programa e novas alterações). 
Além disso, a atualização do software de um dispositivo, ou manutenção de uma 
memória defeituosa, envolvia a troca do dispositivo; uma tarefa que exige algum 
conhecimento técnico para ser realizada, ou seja, a atualização de firmware que 
estamos freqüentemente acostumados quando lidamos com celulares, vídeo-
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games, roteadores e outros dispositivos microprocessados, não era nada simples. 
Tentando contornar parte dessas limitações, outros dispositivos desta família foram 
desenvolvidos: 
 PROM (Programmable Read Only Memory): Também conhecidas como 
memórias OTP (One Time Programmable). Estas memórias vinham 
apagadas de fábrica, e podiam ser programadas uma única vez, utilizando-
se um equipamento chamado de Programador de PROM. Este processo de 
programação envolvia o uso de tensões elevadas (tipicamente 12Vcc ou 
15Vcc), que destruíam fusíveis internos no chip (cada fusível interno 
representava um bit) fazendo a gravação da informação. Por essa razão 
estas memórias não podiam ser regravadas. 
 EPROM (Erasable Programmable ROM): Estas memórias possuíam uma 
pequena janela localizada na parte superior do componente, que permitiam 
que a pastilha fosse exposta a luz ultravioleta. Essa exposição, geralmente 
por períodos de 10 ou mais minutos, fazia com que a memória fosse 
apagada. Após este processo a memória podia ser gravada, também 
utilizando um equipamento próprio, que envolvia a aplicação de tensões 
elevadas, e depois a janela desta memória era selada (com uma etiqueta, 
por exemplo) para evitar apagamentos acidentais com a exposição a luz do 
dia. Embora estas memórias tenham tornado o desenvolvimento de firmware 
possível com seu uso, o processo era relativamente lentos, e seqüentes 
ciclos de apagamento desgastavam a memória. 
 EEPROM ou E2PROM (Electrically Erasable Programmable ROM): Esta 
memória contém um circuito auxiliar que permite que seu conteúdo seja 
apagado eletricamente, ou seja, sem a necessidade de luz ultravioleta. As 
primeiras EEPROMs também necessitavam de tensões elevadas para 
realizar este apagamento, mas algumas já incluem hoje elevadores de 
tensão internos, que reproduzem as tensões necessárias a partir da tensão 
de alimentação. O maior problema deste tipo de circuito é que este circuito 
auxiliar ocupa espaço significativo na pastilha do chip, o que reduz a 
densidade, ou seja, o volume de informação que a memória é capaz de 
armazenar. Além disso, o processo de apagamento é relativamente lento, e 
geralmente tem de ser realizado byte a byte. 
 Flash EEPROM : Esta memória é bastante similar ao tipo anterior, com 
exceção de que, para melhorar o aproveitamento da pastilha e reduzir os 
ciclos de apagamento, foram criados circuitos auxiliares que realizam o 
 
 
 
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apagamento de toda a memória, ou de bancos dessa memória. Assim, 
enquanto a EEPROM podia ser alterada byte a byte, sem comprometer o 
resto do conteúdo da memória. A memória flash geralmente permite apagar 
apenas seu conteúdo todo, ou bancos (grandes agrupamentos de dados); 
em compensação como menos circuitos auxiliares são necessários, 
consegue-se densidades muito maiores (memórias NAND Flash atuais 
chegam a 32GB), e como o ciclo de apagamento é realizado uma única vez 
para um grande volume de dados, o processo de programação é mais 
rápido. 
A outra família de memórias corresponde as RAMs (Random Access Memories – 
Memórias de Acesso Randômico). Elas recebem este nome porque permitem que 
qualquer byte em seu interior seja acessado, ao contrário das memórias seqüenciais 
(como fitas DAT) em que para acessar o fim da memória, temos de percorrer todo 
seu início. De qualquer forma este nome não as distingue bem da família anterior, 
pois, a vasta maioria das memórias ROM, também permitia acesso randômico. A 
principal característica das memórias RAM, que as diferenciam das memórias ROM, 
é a volatilidade. A memória RAM geralmente é capaz de reter a informação gravada 
enquanto ela estiver alimentada, após desligada, a informação é perdida. Também 
houve abordagens construtivas diferentes na família de memórias RAM: 
 DRAM (Dynamic RAM): Este é um dos tipos mais simples de memória 
RAM, onde cada bit consiste basicamente em um capacitor e um transistor, 
sendo que a carga do capacitor determina seu nível lógico. Graças essa 
simplicidade esta memória não só é muito rápida, como também permite a 
construção de chips com elevada densidade, sendo muito empregadas em 
computadores, para a armazenagem de programas em execução e dados 
sendo tratados. Porém, como o capacitor eventualmente perde sua carga 
após algum tempo, é necessário fazer refresh da memória constantemente, 
isto é, recarregar os capacitores que devem estar carregados. Por essa 
razão estas memórias recebem o nome de RAM dinâmica. Em geral as 
memórias já possuem internamente um circuito adequado para realizar esta 
recarga, a partir de um sinal temporizado gerado pelo processador. 
 SRAM (Static RAM): Este é o tipo mais convencional de memória RAM. 
Cada bit da memória consiste em um flip-flop D, e por essa razão seu estado 
não é mantido na ausência de alimentação, embora a denominação Static 
possa dar esta impressão. Na realidade, essa denominação vem do fato de 
que esta memória não necessita de ciclo de refresh para manter seu 
conteúdo. Porém, como cada bit é construtivamente mais complexo do que 
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na memória DRAM, as densidades conseguidas com este tipo de memória 
são menores. 
 NVSRAM (Non-Volatile Static RAM): Consistem basicamente de memórias 
SRAM com uma bateria integrada, que mantém o conteúdo da memória na 
ausência de alimentação. 
 
Independentemente do tipo, toda memória randômica apresenta 3 tiposde 
barramento: endereço, dados, e controle; conforme mostrado na figura a seguir. O 
barramento de dados, em memórias que podem ser gravadas, é bidirecional, sendo 
que sinais de controle apropriados determinam se a memória deve fornecer o dado 
no barramento, ou deve gravar o dado presente neste barramento em seu interior. 
Este barramento pode ter tamanhos diferentes, sendo que os tamanhos mais 
freqüentes são de 1, 8, 16 ou 32 bits. O barramento de endereços, como o nome 
sugere, indica qual área da memória está sendo acessada. O seu tamanho é 
função da capacidade da memória, por exemplo, uma memória de 32K x 8 (32 
kilobytes) deverá ter 15 bits de endereços, pois 215=32768, ou 32KB. O barramento 
de controle determina que operações devem ser realizadas, em geral neste 
barramento encontramos os sinais ̅̅̅̅ (Chip Select, que em zero habilita o chip), ̅̅ ̅̅ 
(Output Enable, também pode ser indicado como ̅̅ ̅̅ - Read, em 0 este sinal 
determina que a memória deve fornecer dados ao barramento de dados, e não o 
contrário) e ̅̅ ̅̅ ̅ (Write, em zero determina que a memória deve armazenar o dado 
existente no barramento). 
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
CS
OE
WR
Memória 32K x 8
Ba
rra
m
en
to
 E
nd
er
eç
os
Ba
rra
m
en
to
 D
ad
os
Ba
rra
m
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to
 C
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tro
le
 
 
 
 
 
 
 
 
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Procedimento 
Nesta experiência iremos utilizar um circuito digital contendo uma memória RAM, 
para armazenar dados que serão inseridos através de geradores de níveis lógicos. 
 
Exemplo de aplicação: 
As memórias RAM são dispositivos extremamente comuns em circuitos digitais que 
realizam algum tipo de tratamento de informação, sendo periféricos importantes 
para microprocessadores e microcontroladores, tanto que muitos destes dispositivos 
possuem integrados em sua pastilha uma porção de memória RAM, para 
armazenamento rápido dos dados sendo tratados. 
 
1. Inicialmente, utilizando cabos banana de tamanho apropriado, realize as ligações 
no bastidor do conjunto didático conforme mostrado na figura a seguir: 
 
Nota: Para sua maior segurança, realize estas ligações com o conjunto didático 
desligado. 
 
2. Note que, como dispomos de apenas 8 geradores de níveis lógicos, ligamos 4 
deles aos bits menos significativos do barramento de endereços e, os outros 4, aos 
bits menos significativos do barramento de dados. Nessa configuração quais 
intervalos de endereços poderão ser acessados, e quais dados poderão ser 
armazenados? 
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3. Para realizarmos a gravação de um dado na memória, devemos seguir o seguinte 
procedimento (na sequencia indicada): 
 Mantemos o sinal OE em nível alto; 
 Escolhemos o endereço a ser gravado; 
 Definimos o dado que será gravado; 
 Colocamos o sinal CS em nível baixo; 
 Colocamos o sinal WR em nível baixo; 
 Retornamos CS e WR para nível alto. 
 
A figura a seguir exibe o trem de pulsos de um ciclo de gravação: 
 
Fonte: Datasheet 62256 – Samsung Electronics 
 
Note que pelo diagrama acima, o dado deve permanecer válido durante as 
bordas de subida de WR e CS, de qualquer forma, para evitarmos erros de 
gravação, manteremos o dado estático durante todo o ciclo de gravação (que se 
inicia com CS transitando para 0, e termina com CS e WR retornando a nível 1). 
 
 
 
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4. Agora que sabemos como gravar um dado, vamos preencher seus endereços 0-F 
com valores de nossa escolha. Registre na tabela abaixo, na coluna “Dado 
Gravado”, os valores gravados em cada endereço para referência nos passos 
seguintes: 
Endereço Dado Gravado Dado Lido 
Binário Decimal Binário Decimal Binário Decimal 
0000 0 
0001 1 
0010 2 
0011 3 
0100 4 
0101 5 
0110 6 
0111 7 
1000 8 
1001 9 
1010 10 
1011 11 
1100 12 
1101 13 
1110 14 
1111 15 
 
 
 
 
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5. Para que sejamos capazes de ler os dados gravados, temos de ligar o 
barramento de dados aos indicadores de nível lógico como mostrado a seguir: É 
importante que as ligações sejam feitas com o painel ligado (para que a memória 
não perca o conteúdo), e antes de realiza-las certifique-se que CS e WR estão em 
nível alto, para evitar gravações acidentais. 
 
6. O procedimento de leitura é bastante simples, para lermos um dado basta seguir 
os seguintes passos: 
 Mantemos o sinal WR em nível alto; 
 Mantemos CS e OE em nível baixo; 
 Escolhemos o endereço a ser lido. 
OBS: Enquanto CS e OE estiverem em nível alto, o dado estará disponível no 
barramento, por isso é importante ter cuidado para não inserir níveis lógicos 
quando o barramento está operando como saída. 
 
A figura a seguir exibe o trem de pulsos de um ciclo de gravação: 
 
Fonte: Datasheet 62256 – Samsung Electronics 
 
 
 
 
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7. Siga o procedimento de leitura apresentado no item anterior e realize a leitura de 
todos os endereços previamente gravados, preenchendo a tabela do item 4. Os 
valores lidos correspondem aos valores gravados? 
 
 
 
 
 
8. Agora desligue o bastidor e o mantenha desligado por alguns segundos. Em 
seguida repita a leitura de cada um dos endereços. Os valores continuam 
preservados? Explique o por que. 
 
 
 
 
 
 
9. Com base nas observações do item anterior, tem explicar por que a memória 
RAM é tão utilizada apesar da volatilidade? Não seria melhor empregar memórias 
Flash EPROM ou E2PROM em seu lugar? 
 
 
 
 
 
 
 
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