Tecnologias de memória - Igor Dantas

Tecnologias de memória - Igor Dantas


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MEMÓRIAS
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Memórias
São elementos de um sistema que o permite guardar informações temporariamente ou permanentemente
O nome é normalmente atribuído a sistemas de memória digital
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Classificação
Memórias
Voláteis
Não-voláteis
Registradores
DRAM
SRAM
ROM
PROM
PROM
EPROM
Flash
EEPROM
Latches
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Memórias Voláteis
Uma memória é considerada volátil se o seu conteúdo se mantém apenas quando está alimentada eletricamente
Útil para guardar informações durante a operação do sistema
Principais tipos são registradores, SRAM e DRAM. 
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Latches
Elementos de memória capazes de armazenar de 1 a milhares de bits
Cada bit pode ser gravado através de um sinal de ativação (ativado por nível)
Podem estar concentrados ou disperso no sistema
Pouco usados atualmente. Pouca compatibilidade com as ferramentas
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Registradores
Elementos de memória capazes de armazenar de 1 a milhares de bits
Cada bit pode ser gravado através de um sinal de ativação (ativado por borda)
Podem estar concentrados ou disperso no sistema
Podem ser implementados em bancos de registradores
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Registradores
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Registradores
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Memória de Acesso Aleatório
As memórias de acesso aleatório (RAM) são módulos de memória que permitem acessar qualquer posição e em qualquer momento, por oposição ao acesso sequencial, imposto por alguns dispositivos de armazenamento, como fitas magnéticas.
Podem ser banco de registradores, SRAM ou DRAM 
MEMÓRIA
RAM
Endereço [3:0]
Dados [7:0]
Escrita
Leitura
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Memória
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RAM Estática - SRAM
As memórias RAM estáticas são implementadas apenas com transistores
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RAM Estática - SRAM
Vantagens:
\u2013 Menores que os registradores;
Desvantagens:
\u2013 Mais lentas que os registradores;
\u2013 O consumo de energia é maior;
São utilizadas:
Memórias cache dos microprocessadores
Memória principal dos microcontroladores
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RAM Dinâmica - DRAM
As memórias RAM dinâmicas são implementadas com transistores e capacitores
Diferente das SRAM, precisam ser atualizadas (refresh)
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RAM Dinâmica - DRAM
Comparadas às SRAM:
Vantagens:
\u2013 As células de memória são menores, com apenas um transistor e um capacitor;
\u2013 O consumo de energia é menor;
\u2013 A capacidade de armazenamento é maior.
Desvantagens:
\u2013 A atualização periódica dos dados é necessária;
\u2013 O ciclo de leitura é maior que o de escrita;
\u2013 São mais lentas que as estáticas.
São utilizadas na memória principal dos computadores.
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RAM Dinâmica - DRAM
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Synchronous DRAM
Muito utilizada nas placas de CPU produzidas entre 1997 e 2001 
Mais veloz que a EDO DRAM 
Funcionam sincronizadas com o relógio do chipset
Sua velocidade é informada em MHz
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Synchronous DRAM
As velocidades das memórias SDRAM foram padronizadas, pela Intel, em:
PC 66 (66 MHz) 
PC 100 (100 MHz) 
PC 133 (133 MHz)
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Synchronous DRAM
As memórias SDRAM realizam transferências de dados quando a tensão sobe
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Double Data Rate SDRAM
As memórias DDR SDRAM realizam transferências quando a tensão sobe e desce
A velocidade da memória é, então, dobrada em relação à velocidade da memória SDRAM
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SDRAM X DDR SDRAM
Exemplo:
SDRAM com 64 linhas (8 bytes) de dados e um barramento de 100 MHz
8 bytes X 100 MHz = 8 X 100 X 106 bytes/s 
 = 800 MB/s
DDR SDRAM com as mesmas características
2 x 800 MB/s = 1600 MB/s (classificada como PC 1600)
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SDRAM X DDR SDRAM
DDR SDRAM com 64 linhas (8 bytes) de dados e um barramento de 133 MHz
8 bytes X 133 MHz = 8 X 133 X 106 bytes/s 
 = 1064 MB/s
2 x 1064 MB/s = 2128 MB/s (classificada como PC 2100)
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DDR 2
Clock de barramento mais rápido
Células de memórias no mesmo clock
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SDRAM x DDR x DDR2 x DDR3
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Classificação
Memórias
Voláteis
Não-voláteis
Registradores
DRAM
SRAM
ROM
PROM
PROM
EPROM
Flash
EEPROM
Latches
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Memórias Não-Voláteis
Uma memória é considerada não-volátil se o seu conteúdo se mantém mesmo quando não está alimentada eletricamente
Útil para guardar informações a longo prazo e armazenamento secundário
Principais tipos são ROMs, Flash e discos magnéticos. 
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Família ROM
Read Only Memory (ROM) \u2013 Memória somente leitura
Família de memórias. Principais tipos são ROM, EPROM, EEPROM e Flash.
Podem ser escritas mas a operação principal é a leitura
Usos: Sistemas embarcados, Implementação de funções de lógica aleatória, Software fixo, Armazenamento de microprogramas, BIOS
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ROM (propriamente dita)
Fabricada na máscara de circuito impresso
Não pode ser regravada jamais
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ROM Programável - PROM
Vantagens: 
baixo custo de projeto (em relação a projetar uma ROM)
permitindo criar novas funcionalidades para um produto, através da programação de um novo
Desvantagens:
custo unitário um pouco superior (em relação a ROM)
permite apenas uma gravação
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ROM Programável - PROM
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ROM Programável - PROM
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ROM Apagável e Programável
EPROM
ROM programável, apagável por luz ultravioleta
Gravada com kit de programação específico
Apagada com exposição à ultravioleta
Transistor FAMOS: Floating Gate Avanlanche MOS
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ROM Apagável e Programável
EPROM
injeção de portadores 
no gate flutunte
a remoção da tensão de
programação não remove 
as cargas acumuladas
a programação provoca uma Vt maior
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ROM Apagável e Programável
EPROM
Exposição do componente à luz ultravioleta, de 10 a 30 minutos
Fótons UV têm energia suficiente para empurrar os elétrons contidos no gate flutuante, através do isolante
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ROM Apagável e Programável
EPROM
Conexões internas da EPROM
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ROM Apagável e Programável Eletricamente - EEPROM
Semelhante à EPROM
Gravação e apagamento realizados eletricamente
Transistor MOS \u201cFLOTOX\u201d (Floating-Gate Tunnel Oxide)
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ROM Apagável e Programável Eletricamente - EEPROM
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Flash EEPROM
Evolução de EPROM e EEPROM
Densidade da EPROM (ocupa pouco espaço)
Versatilidade da EEPROM 
Apagamento por blocos
Pode ser regravada até 1 milhão de vezes
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Implementação de memórias em CI
Programas geradores de SRAM, banco de registradores, ROMs e PROM.
Fornecem:
Layout para integração
Modelo em verilog para simulação
Características elétricas
EEPROM e Flash são implementadas como caixa preta pela fábrica
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Implementação de memórias em CI
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Implementação de Memórias em FPGA
O FPGA tem pequenos blocos de memória distribuídas na sua estrutura interna
O sintetizador de memória pode ser usado
Ou a ferramenta de síntese pode identificar a memória no seu código
Não possui EEPROM ou Flash internamente
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Implementação de Memórias em FPGA
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Implementação de Memórias em FPGA
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