Tema 11 Memorias
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TEMA 11
MEMORIAS. CIRCUITOS LGICOS PROGRAMABLES
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CLASIFICACIN SEGN SU TECNOLOGA
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PARAMETROS FUNDAMENTALES DE LAS MEMORIASModo de acceso: Aleatorio (RAM, Random Access Memory) Serie Alterabilidad Memorias ROM (Read Only Memory) Memorias de "solo lectura" Almacenamiento permanente de datos y programas Tipos: ROM, PROM, EPROM, EEPROM. Memorias RWM (Read-Write Memory) Memorias de lectura y escritura Almacenamiento no permanente de programas y datos Memorias SRAM, DRAM, FLASH
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PARAMETROS FUNDAMENTALES DE LAS MEMORIASEstabilidad Volatilidad No: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH Si: SRAM, DRAM. Almacenamiento Esttico/Dinmico Tiempo de acceso (tA). Tiempo de ciclo (tc) . Ancho de banda de las memorias Capacidad y organizacin: N de palabras x bits por palabra. Medio fsico de almacenamiento Electrnico Magntico ptico Consumo Coste.
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ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM. ORGANIZACIONES 2D Y 3D. Configuracin de la memoria RAM como circuito integrado
BUS DE DIRECC. n lneas
MEMORIA
BUS DE DATOS m lneas
CS: chip select OE: output enable
R/W: Lectura/escritura
BUS DE CONTROL
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ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM. ORGANIZACIONES 2D Y 3D. Configuracin de la memoria RAM como circuito integrado
BUS DE DIRECC. n lneas
MEMORIA
BUS DE DATOS m lneas
N de palabras: 2n Organizacin 2n x m bits Bits por palabra: m Ejemplo: n=11, m=8 Organizacin 211 x 8=2k x8 Capacidad 16 Kbits= 16384 bits
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ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM. ORGANIZACIONES 2D Y 3D.Funcionamiento genrico de una memoria RAM en una operacin de lectura o escritura
BUS DE CONTROL CS CPU + CONTROL BUS DE DIRECCIONES BUS DE DATOS LEC/ESCR CS LEC/ESCR
MEMORIA
MEMORIA
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ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM. ORGANIZACIONES 2D Y 3D. Organizacin 2-D, dos dimensiones
i i
Diw-1 ..Di0
Diw-1 ..Di0 Para el caso de una memoria de 16KB sera preciso un decodificador con 14 lneas de entrada y 214 lneas de salida.
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ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM. ORGANIZACIONES 2D Y 3D. a) Estructura lgica de la celda binaria para una memoria RAM esttica con organizacin 2-D. b) Diagrama de bloques de la celda
R Q S Q
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ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM. ORGANIZACIONES 2D Y 3D. Organizacin 3-D, tres dimensiones
Columna
Fila
Al utilizar decodificacin doble y seleccin por coincidencia de lneas activadas, para el caso de 16 KB, son precisos dos decodificadores de 7x128 . En el caso general de una memoria de N palabras, el nmero de lneas de seleccin pasan de N con un decodificador, a 2N o N1+N2 (tales que N1xN2=N) con dos decodificadores.
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ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM. ORGANIZACIONES 2D Y 3D. Estructura lgica de la celda binaria para una memoria RAM esttica con organizacin 3-D
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Estructura lgica completa de una memoria RAM esttica 16x4. Se utiliza como celda binaria el diseo anterior (2-D).
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Las lneas de acceso al c.i. son: - Bus de direcciones A3:A0. - Bus de datos I/O3:I/O0. Se trata de cuatro lneas bidireccionales que pueden actuar como entradas o salidas, excluyentemente, gracias a los buffers triestado. - Seales de control de lectura/escritura (L/E') y habilitacin global del chip (CS', chip select). - Seal de control de habilitacin de salida OE' (Output Enable).
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SEALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURAC.I. RAM esttica de 32K x 8
Matriz de memoria
512 filas
8
bi ts
A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
512 X 64 ARRAY
64 columnas
A14 A13 A12 A11 A10 A9
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SEALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURA
CE=VIL; OE=VIL; WE=VIH
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SEALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURA
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ESTRUCTURA INTERNA DE UNA MEMORIA RAM DINMICAOrganizacin interna de un c.i. de memoria dinmica (DRAM) de 1Mx1 bits
Bus de direcciones multiplexadoA0/A10 A1/A11 A2/A12 . . A9/A19
Dout Din
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SEALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURA
Ciclo de lectura
Ciclo de escritura
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SEALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURA
Cronograma del modo pgina rpido para la operacin de lectura
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MEMORIAS RAM DE SOLO LECTURA (ROM) CLASIFICACION - Memorias ROM (Read Only Memory): El contenido se establece en el procesode fabricacin. - Memorias PROM (Programable ROM): Son memorias ROM programables en un equipo especializado. El contenido es inalterable desde el momento de la programacin. - Memorias RPROM (Reprogramable ROM): Es posible reprogramarlas borrando el contenido previamente. Segn la forma de realizar el borrado, se contempla una subclasificacin adicional: - Memorias EPROM (Erasable PROM): La grabacin se realiza en equipos especiales. El borrado se realiza mediante la exposicin del integrado a radiacin ultravioleta. - Memorias EEPROM o E2PROM (Electrically EPROM): Programables y borrables elctricamente. Esto las dota de una gran versatilidad, puesto que tanto la programacin, modificacin y borrado puede realizarse ON LINE. Presentan la ventaja de ser borrables byte a byte.
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MEMORIAS RAM DE SOLO LECTURA (ROM)Algunas APLICACIONES usuales de las ROM son la implementacin de: - Conversores de cdigo - Generadores de caracteres - Func. aritmticas complejas (trigonomtricas, logartmicas, etc.) - Secuenciales de propsito general - Unidades de control microprogramadas - Almacenamiento de partes del sistema operativo.
COMPARACIN con las memorias RAM de lectura/escritura.- La circuiteria de direccionamiento es igual (uso de decodificadores) - El bloque de E/S se simplifica (slo buffers de salida). - Las lneas de control quedan reducidas a CS (Chip Select). - Son no voltiles.
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CELDAS BINARIAS: ELEMENTOS ACOPLADORES a) Memorias ROM.
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b) Memorias PROM (similar en las RPROM).
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Caractersticas de la EPROM 2716 (a) Diagrama temporal de lectura
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Caractersticas de la EPROM 2716 (b) Programacin de la EPROM 2716
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EXTENSIN DE LA LONGITUD DE PALABRA
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EXTENSIN DEL NMERO DE PALABRAS
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EJEMPLOS DE EXTENSION DE MEMORIAS RAM RAM de 4096x2 bits construida con 8 RAM 2102 (1 Kbit).
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EJEMPLOS DE EXTENSION DE MEMORIAS RAM RAM de 1 Kbyte construida con 8 RAM 2111 de 1 Kbit (256x4).
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Circuito de direccionamiento para una RAM de 8 Kbytes construida con 64 RAM 2111 de 1 Kbit (256x4).
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EJEMPLO DE UN SISTEMA DE MEMORIAS EN UN MICROCOMPUTADOR REAL
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DISEO DE CIRCUITOS CON MEMORIAS Y CIRCUITOS LGICOS PROGRAMABLES (PLD)
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DISEO DE CIRCUITOS CON MEMORIAS Y CIRCUITOS LGICOS PROGRAMABLES (PLD) VENTAJAS: Reemplazan a varios componentes discretos Reduccin de CIs Reduccin de espacio, conexiones, consumo ... Reduccin de coste Aumento de fiabilidad Posibilidad de ser reprogramados Versatilidad de los diseos que se pueden adaptar a nuevas especificaciones. Posibilidad de corregir errores de diseo Utilizacin de herramientas EDA (Electronic Desing Automation) en el diseo Lenguajes de descripcin de Hw (HDL), ejem: VHDL. Simulacin... Gran variedad de dispositivos con diversas tecnologas, arquitecturas y niveles de complejidad. Capacidades equivalentes desde varias decenas a varios millones de puertas.
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Memorias PROM y PLDA PROM (16x4):Salidas Productos
B
C DMatriz decodificadora (programable)
Matriz codificadora (fija)
a b c d
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Memorias PROM y PLDA B C DMatriz decodificadora (programable)
FPLA (4x16x4):(Field Programmable Logic Array)
Salidas Productos Entradas
Matriz codificadora (programable)
a b c d
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Memorias PROM y PLDA B C DMatriz decodificadora (fija)
PAL (4x16x4):(Programmable Array Logic)
Salidas Productos Entradas
Matriz codificadora (programable)
a b c d
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Ejemplo de utilizacin de diferentes arquitecturas:
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Ejemplo de utilizacin de diferentes arquitecturas:
41
Utilizando una PROM 16x4: A B C D
a b c d
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Utilizando un FPLA Simplificando: a=A; b=AB+AB c=BC+BC; d=CD+CD Resultado 7 productos, FPLA=4x7x4
A B C DA DC AB BC AB BC DC
a b c d
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Utilizando un PAL Simplificando: a=A; b=AB+AB c=BC+BC; d=CD+CD Resultado 7 productos, PAL=4x8x4 A B C DA 0 AB AB BC BC CD CD
a b c d
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3
+
3
=
6
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PROBLEMAS DE MEMORIAS
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