Memórias e Circuitos Sequenciais

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Memórias
Fernando Cesar Miranda
LHW – Versão 1.1
01/08/2012
Memórias
Memória: dispositivo destinados ao armazenamento e recuperação da informação em um computador. 
Instruções.
Dados.
Hierarquia de memória.
Memória
Acesso:
Seqüencial 
Aleatório
Volatilidade
Volátil
Não volátil
Troca de dados:
Somente para leitura
Leitura e escrita
Tipo de Armazenamento
Estático.
Dinâmico.
Estrutura e Organização
+Vcc
DADOS
ENDEREÇO
CONTROLE
MEMÓRIA
Circuitos Sequenciais
Definição – um circuito diz-se sequencial quando as suas saídas dependem não só das entradas, mas também do estado anterior do circuito.
Circuitos Sequenciais
Os circuitos sequenciais podem ser:
Assíncronos – para qualquer instante de tempo as saídas dependem das entradas e do estado do circuito.
Síncronos – as saídas mantém-se inalteradas em certos intervalos de tempo.
Latches e Flip-Flops
Latch – elemento básico que permite armazenar indefinidamente um bit de informação.
Flip-Flop – elemento construído a partir 
de latches, e que permite maior controle no armazenamento da informação
Latches
Latch SR
		 Esquema		Tabela de funcionamento
Latches
Latch SR – Resumo das operações
S=0 e R=1 – Reset (Q=0; Q=1)
S=1 e R=0 – Set (Q=1; Q=0)
S=0 e S=0 – Manter o estado anterior
S=1 e R=1 – Não é utilizado, pois pode conduzir a um estado indefinido
Latches
Introduzindo uma variável de controle C é possível melhorar o armazenamento da informação
Este latch SR só permite operações Set e Reset quando a variável C está no nível lógico ‘1’. 
Latches
Latch D
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O latch D elimina o problema do estado indefinido, pois deixa de ser possível fazer Set e Reset simultâneamente.
Impulsos de Relógio
Nos circuitos sequenciais síncronos o sinal de relógio (Clock) assegura o sincronismo
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Flip-Flop RS com clock
Flip-flops
Temporização
Tempo de Setup – tempo necessário para ter a entrada estável antes de uma transição do relógio.
Tempo de Hold – tempo em que é necessário ter a entrada estável após uma transição do relógio.
Tempo de propagação – tempo que demora até que saída se encontre estável, após uma transição do relógio.
ROM (Read-Only Memory)
Permite apenas operações de leitura.
Não são voláteis.
Dados geralmente são gravados no processo de fabricação da ROM (material foto-sensível).
ROM
ROM de Mascara.
PROM (Programmable ROM): pequenas ligações são interrompidas mediante aplicação de um nível de tensão adequado.
EPROM (Erasable PROM): gravadas eletricamente e apagadas com luz ultravioleta.
EEPROM (Electrically EPROM).
Flash RAM.
ROM
Encapsulamentos de ROMs:
DIP (dual inline package) 
PLCC (plastic leadless chip carrier)
EPROM
ENDEREÇOS
EPROM 2k x 8
+Vcc
DADOS
A0 a A10
D0 a D7
CE#
OE#
PGM#
VPP
CE# - Chip enable
OE# - Output enable
PGM# - habilita programação
VPP - tensão de programação
EEPROM
ENDEREÇOS
E2PROM
8k x 8
+Vcc
DADOS
A0 a A12
I/O0 a I/O7
CE#
OE#
WE#
WE# - Write enable
RAM – Random Access Memory
Podem ser escritas e lidas várias vezes
Este nome é o oposto de Memória de Acesso Seqüencial de fitas magnéticas.
Duas variedades: 
SRAM (Static RAM) e 
DRAM (Dynamic RAM).
Registradores
São formados por vários flip-flops. Ex.:
registradores de 8 bits são formados por 8 flip-flops;
16 bits -> 16 flip-flops;
32 bits -> 32 flip-flops;
n bits -> n flip-flops.
RAM
CONTROLE
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Memória
256 x 8
+Vcc
RAM: SRAM
Construída com flip-flops D.
Mantém seu conteúdo enquanto houver alimentação de energia.
São muito rápidas: acesso em nano segundos.
Utilizadas para construir memórias cache.
RAM: DRAM
Construída a partir de array de células. Cada célula é composta por 1 transistor e um capacitor.
Necessita de ciclos de “atualização”(refresh) p/ manter dado a cada x mili-segundos.
Velocidade na casa dos 60 nano segundos (mais antigas) à 5 nano segundos (DDR).
Utilizadas para construir memórias voláteis do sistema (“RAM”).
RAM
ECC (Error Checking and Correcting)
Registrada (Registered) / Bufferizada
RAM
DRAM: tipos assíncronos
linhas de endereço e dados não são sincronizados por um único clock.
FPM (Fast Page Mode)
EDO (Extended Data Output)
DRAM: tipos síncronos
linhas de endereço e dados são sincronizados por um único clock.
SDRAM:
Single-Data-Rate Synchronous DRAM.
Híbrido de RAM estática e dinâmica.
DDR SDRAM (Double-Data-Rate SDRAM):
Transfere dados tanto na subida quanto na descida do sinal de clock.
RAM
Encapsulamento de RAMs:
SIPP (single inline pin package)
SIMM (single inline memory module)
SIMM/30: 8 bits.
SIMM/72: 32 bits.
RAM
Encapsulamento de RAMs:
DIMM (dual inline memory module)
DIMM/168: 64 bits.
RIMM (rambus inline memory module)
RIMM/184.
RAM
Encapsulamento de RAMs:
DDR (Double Data Rate):
DIMM/184 (DDR)
DIMM/240 (DDR2)
DIMM/240 (DDR3)
SDRAM
Synchronous DRAM:
Funcionamento sincronizado com o chipset.
PC66, PC100 e PC133:
DIMM/168
DDR:
Realiza 2 operações de leitura/escrita por ciclo.
DIMM/184 - DDR
DIMM/240 – DDR2 e DDR3
SPD (Serial Presence Detect)
Chip EEPROM
SDRAM, DDR e superiores.
Responsável pela identificação do tipo da memória pela BIOS e a configuração do chipset da placa mãe.
Seleção da memória
Tipo: 
DDR3, DDR2, DDR, etc.
Capacidade:
4 GB, 2GB, 1GB, 512 KB, etc.
Velocidade:
DDR3, DDR2, DDR, etc.
Voltagem:
2,5 volts e 1,8 volts.
Compatíveis com a placa mãe.
Single / Dual / Triple Channel
Atrelada a arquitetura do processador e do chipset.