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1 Contenido Martínez S. L. “PRINCIPIOS DIGITALES Y CIRCUITOS LÓGICOS”. 2º ed. Editorial UNJU. Argentina. © 2010. Morris Mano M. “ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS”. Editorial Pearson Educación. México. © 1993. Wakerly J. F. “DISEÑO DIGITAL. PRINCIPIOS Y PRÁCTICAS”. Editorial Prentice-Hall. Méjico. © 2001. Bibliografía Técnicas y Estructuras Digitales - 2019 Profesores: Ing. Sergio L. Martínez - Ing. Víctor Sánchez R. UNIDAD 4/3 MEMORIAS DE ESTADO SÓLIDO • Memorias. • Concepto. • Parámetros característicos. • Memorias de estado sólido. • Memoria ROM. • Memoria RAM. • Memoria en el sistema. • Posicionamiento de memorias. s1) http://es.wikipedia.org/wiki/ Memoria_de_acceso_aleatorio s2) http://es.wikipedia.org/wiki/ Memoria_ROM 2 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Concepto General: es un sistema que permite almacenar datos e información para ser utilizados luego a requerimiento del propietario. Informático: es un dispositivo de hardware que puede almacenar una determinada cantidad de datos en un formato predefinido, para ser accedidos con posterioridad bajo esquemas de lectura, modificación o eliminación. 3 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Parámetros característicos Capacidad: cantidad de datos que puede almacenar. 1 byte = 8 bits 1 Kbyte = 2 10 bytes = 1.024 bytes 1 Mbyte = 1 Kbyte x 1 Kbyte = 2 20 bytes = 1.048.576 bytes 1 Gbyte = 1 Kbyte x 1 Mbyte = 2 30 bytes = 1.073.741.824 bytes Densidad de almacenamiento: [bits/mm 2 ] cantidad de bits que puede almacenar por unidad de superficie. Tiempo de acceso: [ns] tiempo requerido para almacenar o extraer un dato. Costo de almacenamiento: [$/bit] relación de costo por capacidad del dispositivo. Confiabilidad: [%] [Nº errores/Nº accesos] errores que pueden ocurrir durante la operación del dispositivo. Un error cada 10 10 accesos genera una confiabilidad del 99,99999999%. 4 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Memorias de estado sólido ROM (Read Only Memory) Permanentes PROM (Programmable ROM) Semi EPROM (Erasable PROM) Memorias permanentes EEPROM (Electrically EPROM) RAM (Random Access Memory) Volátiles SRAM (Static RAM) DRAM (Dynam ic RAM) Ref. s1 s2 EPROM EEPROM DRAM SIMM ROM USB Flash Drive (EEPROM) 5 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Memoria ROM 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 00 0 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 111000 001 003 007 006 005 004 002 DIRECCIONES O POSICIONES LONGITUD BIT PALABRAD ir e c c io n e s Memoria permanente grabada en fábrica o por el usuario por única vez. Se interpreta como pequeños diodos en las intersecciones de la matriz que aportan un 1 lógico. Al grabarse, si se “funde”, representa un 0 lógico. 6 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Memoria RAM 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 00 0 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 111000 001 003 007 006 005 004 002 DIRECCIONES O POSICIONES LONGITUD BIT PALABRA D ir e c c io n e s Memoria volátil de lectura/escritura con acceso aleatorio. Chip de memoria A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 C S G N D V C C A 7 A 8 A 9 I / O 1 W E 123456789 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 I / O 2 I / O 3 I / O 4 RAM 1K x 4 Operación genérica Organización 7 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Ej. Memoria RAM 4 x 2 • 4 registros con 2 bits por registro. • La unidad se selecciona con 0 (CS). El chip deseleccionado desconecta todos los buses y bloquea el CLK. • La habilitación de escritura se hace con 0 (WE). • El bus de datos se unifica por cada bit con compuertas tri-state. • El sistema dispone de una línea de borrado general (no habitual). • La decodificación de direcciones se hace con un demultiplexor 4 x 1. D Q > CLK CLR D Q > CLK CLR D Q > CLK CLR D Q > CLK CLR D Q > CLK CLR D Q > CLK CLR D Q > CLK CLR D Q > CLK CLR Bus de datos Decodificador de direcciones D1 D0 1 S1 S0 DMPX 4 x 1 WE CS CLR A1 A0 Bus de direcciones 8 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Ej. Memoria RAM de 8x4. A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 CS GND VCC A7 A8 A9 I/O1 WE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 18 17 16 15 14 13 12 11 10 I/O2 I/O3 I/O4 R A M 1 K x 4 A2 A1 A0 GND VCC I/O1 R/W 1 2 3 4 5 8 9 10 11 6 7 12 OE R A M 8 x 4 I/O2 I/O3 I/O4 CS Esquema real Esquema ficticio • Memoria RAM con flip-flop tipo D. • 8 registros de 4 bits. • Bus de direcciones A 0 A 1 A 2 . • Bus de datos bidireccional DIO 0 DIO 1 DIO 2 DIO 3 • Lectura/escritura R/W. • Selección de chip CS. • Habilitación de salida OE. 9 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS La memoria en el sistema de computación CPU: Unidad Central de Proceso (microprocesador). Bus de direcciones: conjunto de líneas que permiten individualizar un registro particular (unidireccional). Bus de datos: conducen los datos desde y hacia la CPU (bidireccional). Bus de control: conjunto de líneas que transportan señales de control. Activan las unidades y gestionan las interrupciones (bidireccional). 10 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS La memoria en el sistema de computación El bus de direcciones conecta a todas las unidades. Selecciona chips y registros. Es unidireccional. El bus de datos llega a todas las unidades. Es unidireccional para las ROM y bidireccional para las RAM. 11 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Mapa de memorias Las líneas del bus de direcciones se utilizan para ubicar el circuito en el mapa, seleccionar el chip e identificar cada registro individualmente. MICROPROCESADOR de 64 KB x 8 bits 65.536 direcciones Motorola 6800 12 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Partición del mapa A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 C S G N D V C C A 7 A 8 A 9 I / O 1 W E 123456789 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 I / O 2 I / O 3 I / O 4 RAM 1K x 4 Selección de chip con 0 La selección y conexión de las líneas más altas, al CS, permite ubicar cada chip de memoria en una posición determinada. Una línea (A 15 ) Dos líneas (A 15 | A 14 ) Tres líneas (A 15 | A 14 | A 13 ) 13 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Posicionamiento de memorias 1 KB 8 KB 1 KB 4 KB La línea A 15 = 1 sola, ubica el chip en algún lugar de la mitad superior del mapa de direcciones. Con el resto de las líneas se precisa el lugar exacto. Las líneas A 15 = 0 y A 14 = 1, ubica el chip en algún lugar del cuarto central inferior del mapa de direcciones. Con el resto de las líneas se precisa el lugar exacto. 14 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Posicionamiento de memorias Identificación A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Dirección Hexa 4 0 0 0h inicial Bin 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 selección de chip direccionamiento interno Dirección Bin 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 final Hexa 4 3 F Fh Ej. Ubicación de chip RAM de 1 Kbyte x 4 bits, a partir de dirección 4 000 16 (16 384 10 ) en un sistema de 64 KB (16 líneas de address). Las líneas A 15 a A 10 seleccionan el chip (CS). Las líneas A 9 a A 0 seleccionan los 1024 registros internos. Las líneas D 3 a D 0 conectan la mitad de los datos del bus de datos. R/W del μP habilita lectura/escritura sobre WE (write eneable). 15 U4 – CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES MEMORIAS Posicionamiento de memorias (vista ampliada) Ej. Ubicación de chip RAMde 1 Kbyte x 4 bits, a partir de dirección 4 000 16 (16 384 10 ) en un sistema de 64 KB (16 líneas de address). Ocupa sólo 1/2 ancho del mapa. Requiere la otra mitad para ser funcional.
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