Tema_7.doc

SISTEMAS DIGITALES

TEMA 7: Memorias Semiconductoras

Tema 7: Memorias Semiconductoras

1. Introducción.2. Memorias RAM3. Memorias ROM4. Memorias de acceso secuencial

Sistemas Digitales 2

C ando cantidad información memori ar ele ada especial el

simultáneamente

7.‐ Memorias Semiconductoras Introducción a las memorias

Los registros se utilizan como elementos de almacenamiento en sistemas especializadosdonde el número de bits a memorizar es pequeño y donde es necesario accedersimultáneamente a toda la información que contienen los registros.

Cuando la cantidad de información a memorizar es elevada y, en especial, cuando el sistema digital de proceso es programable y han de memorizarse las instrucciones del programa además de los datos, nunca se necesita tener acceso a toda la información simultáneamente.En estos casos se utilizan las llamadas unidades de memoria o memorias. Éstas están constituidas por un conjunto de elementos de almacenamiento dispuestos detal manera que solamente es posible simultáneamente la escritura o lectura en ungrupo reducido de ellos.


i d t

7.‐ Memorias Semiconductoras Introducción a las memorias

MemoriasMemorias magnéticassemiconductoras

Memorias ópticas


30

A bit l l l

• se una posición memoria habitual en

7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Introducción a las memorias

• La cantidad de información que puede almacenar una memoria se denomina capacidad.

• Las memorias almacenan palabras (conjuntos de bits) en diferentes posiciones odirecciones de memoria.

• La capacidad total de una memoria se suele indicar mediante el número de posiciones y elnúmero de bits que constituye cada posición. Por ejemplo, una memoria de 32 Kbytesalmacena palabras de 8 bits (1 byte), y almacena en este caso 32x1024. ¡¡Cuidado!! Cuandose trata con memorias, Kilo, Mega, Giga, etc … tienen otro significado. 1K = 210, 1M=220,1G=230.

• A la operación de seleccionar una determinada posición de memoria se denominadireccionamiento. A los bits que seleccionan la dirección en la memoria se los denominabits de dirección.

hexadecimal.Sistemas Digitales 6

• Cuando se nombra una determinada posición de memoria, es habitual hacerlo en código

7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Introducción a las memorias: clasificación de memorias

MEMORIAS

ACCESO ALEATORIO MODO DE OTROS ACCESOS ACCESO

Lectura-escritura Sólo lecturaSecuencial

RAM ROM

Programables Prog/borrablesEstáticas Dinámicas De máscara por el usuario por el usuario FIFO LIFO

PROM EPROM / Flash


semiconductoras.

hi idé ti á S l

7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Memorias RAM

el tiempo de lectura y escritura es el mismo para todas las direcciones.

• Las memorias RAM son volátiles, por lo que la información que almacenan se perderácuando dichas memorias dejen de estar alimentadas.

• Las memorias RAM se dividen en dos grandes grupos:

• RAM estáticas o SRAM: La celda en la que se almacenan cada uno de los bits está formada por un biestable. Su densidad de capacidad (información que puedealmacenar el chip) es menor, pero son más rápidas. Se utilizan como memorias cachésde los microprocesadores.

• RAM dinámicas o DRAM: La celda en la que se almacena cada uno de los bits se basaen un condensador, que es el elemento que estando cargado o descargado almacena el1 ó el 0 lógico. Tienen mayores densidades de capacidad (almacenan más informaciónpara un chip de idéntico tamaño), pero son más lentas. Se utilizan en las memoriasprincipales de los ordenadores.


• Las memorias de acceso aleatorio RAM (Random Access Memory) son aquellas en las que

S

7.‐ Memorias Semiconductoras Memorias SRAM (RAM estáticas)

Celda RAMEstructura real de una celda RAM

I D

CERROJO DINÁMICO

W Datos I

W· S Selección de bit (escribir)

E Q OS

O

Selección de bit (leer)S

I

Celda RAM

WO

S

Bloque que representa la celda RAM


Sistemas D

igitales11

0

I 0 I 1 I 2 I 3

R0

ICELDA

W 00 O

S

R1

ICELDA

W 01 O

S

ICELDA

W 02 O

S

ICELDA

W 03 O

S

ICELDA

W 10 O

S

R2

ICELDA

W 11 O

S

ICELDA

W 12 O

S

ICELDA

W 13 O

S

ICELDA

W 20 O

S

R3

ICELDA

W 21 O

S

ICELDA

W 22 O

S

ICELDA

W 23 O

S

A 2 I

A 1 W S

AR4

CELDA30 O

ICELDA

W 31 O

S

ICELDA

W 32 O

S

ICELDA

W 33 O

S

ICELDA

W 40 O

S

R5

ICELDA

W 41 O

S

ICELDA

W 42 O

S

ICELDA

W 43 O

S

ICELDA

W 50 O

S

R6

ICELDA

W 51 O

S

ICELDA

W 52 O

S

ICELDA

W 53 O

S

ICELDA

W 60 O

S

R7

ICELDA

W 61 O

S

ICELDA

W 62 O

S

ICELDA

W 63 O

S

DECODIFICADOR

ICELDA

W 70 O

S

ICELDA

W 71 O

S

ICELDA

W 72 O

S

ICELDA

W 73 O

S

WE

CS

O 0 O 1 O2 O3

I I

WE

I I I I


La anterior memoria, se puede representar del siguiente modo:

Con el fin de reducir el número de patillas externas delI0 I1 I2 I3 chip, se suelen utilizar terminales de entrada/salida

A2RAM

CSA1 8x4 bitsA

WE

comunes. Es posible, ya que cuando se lee de la memoria no se escribe, y cuando se escribe no se lee.

0 Se puede hacer del siguiente modo:O0 O1 O2 O3

R7

DECODIFICADOR

ICELDA

W 70 OS

ICELDA

W 71 OS

ICELDA

W 72 OS

ICELDA

W 73 OS

WE

A2 CS CS

RAMA1 8x4 bitsWEA0

D0 D1 D2 D3

Sistemas Digitales D0 D1 D2 12 D3

bi bi

8 bits

6

1 2


Conexión de memorias RAM para aumentar el tamaño de palabra (manteniendo el número de direcciones):

CSWE

A2 A2,1

A1 A1,1

A0 A0,1

RAM 1 CS1

8x4 bits WE

A2,2

A1,2

A0,2

RAM 2 CS2

8x4 bits WE

D0,1 D1,1 D2,1 D3,1

D0D1D2D3D4D5D6D

7

D0,2 D1,2 D2,2 D3,2 BUS de8 bits


D


Conexión de memorias RAM para aumentar el número de direcciones(manteniendo el tamaño de la palabra):

CS º A3

WE

A A A2 2, 2,

CS CSA A

1 1,1

A A0 0,1

RAM 1 1

8x4 bitsWE

1

A1,2

A0,2

RAM 2 2

8x4 bitsWE

2

D0,1

D0

D1

D2

D3

D1,1

D2,1

D3,1

D0,2

D1,2

D2,2

D3,2 BUS de

4 bits


d ili d l d d

Es necesario volver a escribir la

7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Memorias DRAM (RAM dinámicas)

Celda RAMMayor densidad de integración, ya que se utiliza únicamente un transistor por celda.

La capacidad sólo puede almacenar información durante un tiempo del ordende milisegundos, ya que el condensadoracaba por descargarse.

información (refresco de memoria). Se necesita circuitería adicional.

Son más lentas: durante el tiempo que dura el refresco de la memoria, no pueden ser leídas ni escritas.


Es necesario volver a escribir la

7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Tiempos de conmutación de memorias RAM

Pasos a seguir para leer una dirección de una RAM:

• Aplicar la dirección binaria de la palabra que se desea leer.• Activar la entrada de control CS.

Pasos a seguir para escribir una dirección de una RAM:

• Aplicar la dirección binaria de la palabra que se desea leer.• Aplicar los datos que se desean escribir en las entradas de datos.• Activar la entrada de control CS y WE.


7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Tiempos de conmutación de memorias RAM

Selección de pastilla

(CS)

Dirección(A

i )

Entradade datos

(D j )

Habilitación de escritura

(WE)

tWSD

tWHD

tWSA

tW

tWHA

tWSCS

tWHCS


7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Memorias ROM

• Las memorias de solo lectura ROM (Read Only Memories) son aquellas en las que la información se almacena de forma permanente.

• Las memorias RAM son no volátiles, por lo que la información que almacenan no se perderá cuando dichas memorias dejen de estar alimentadas.

• Al igual que las memorias RAM, son de acceso aleatorio (los tiempos de lectura y escritura son idénticos para todas las direcciones).

• Ya que los datos almacenados no han de cambiar, no es necesario almacenar los bits enbiestables, y estas memorias pueden ensamblarse directamente a partir de circuitoscombinacionales.


7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Matrices lógicas programables: Matriz OR programable


7.‐ Memorias Semiconductoras Matrices lógicas programables: Matriz AND programable.Notación habitual



• Una memoria ROM está formado por un conjunto fijo (no programable) de puertas ANDconectadas como un decodificador, junto con una matriz programable AND a la salida.


m

m3

mm0

7.‐ Memorias Semiconductoras Memorias ROM

• Ejemplo de memoria ROM

DECODIFICADOR (matriz AND) (matriz OR)

m0

m1

Posición deMemoria

Dirección

A2 A1 A0

D0Datos m

D3 D2 D1 D0 2

m0 0 0 0 0 1 1 0 m0m1 0 0 1 0 0 0 1 m4m2 0 1 0 0 1 0 1

m D 15

m3 0 1 1 1 1 0 0 A2 m6m4 1 0 0 0 1 1 0 A1

m5 1 0 1 1 0 1 1A0 4 m

m6 1 1 0 1 0 1 02

m3 D2m7 1 1 1 0 1 0 1 m4

m7m5

m3

m5 D3m6 m 6

m7


Ej l d d


Dos tipos de memoria ROM:

• ROM de máscara: Son programadas en el proceso de fabricación. Se utilizan en grandesseries. Su proceso de fabricación es más caro, pero se rentabiliza si se fabrica un número muy elevado de memorias ROM.

• ROM programables por el usuario: Se entregan con la matriz lógica programable intacta, y es el usuario final quien se encarga de programarlas. Más económicas para pequeñas series.

Ejemplo de programador


7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Memorias EPROM (Erasable Programmable ROM)

Memorias ROM que pueden ser borradas y escritas nuevamente. A diferencia de las RAM, sólo se pueden reprogramar un número limitado de veces. Además, el proceso de borrado y reprogramado es mucho más lento que en las memorias RAM.

UV-EPROM E2PROM Flash

Programación Eléctrica Eléctrica Eléctrica

Borrado Exposición UV Eléctrico

(individual)

Eléctrico(por bloques)

Incovenientes Encaps transp a UV (caro)

Borrado fuera del sist digital

Borrado

Lento

???


7 .‐ Memorias Semiconduc t o r as Memorias de acceso secuencial

En estas memorias, las operaciones de lectura y escritura se realizan en serie, es decir, siguiendo un orden secuencial.

Existen dos tipos de memorias de acceso secuencial:

• Memorias FIFO (First input – First output)

• Memorias LIFO (Last input – First output)


Tema_7.doc

Documents

Transcript of Tema_7.doc