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TEMA 11

MEMORIAS. CIRCUITOS LÓGICOS PROGRAMABLES

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CLASIFICACIÓN SEGÚN SU TECNOLOGÍA

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PARAMETROS FUNDAMENTALES DE LAS MEMORIAS

•Modo de acceso:–Aleatorio (RAM, Random Access Memory)–Serie

•Alterabilidad–Memorias ROM (Read Only Memory)

Memorias de "solo lectura"Almacenamiento permanente de datos y programasTipos:

ROM, PROM, EPROM, EEPROM.–Memorias RWM (Read-Write Memory)

Memorias de lectura y escrituraAlmacenamiento no permanente de programas y datosMemorias SRAM, DRAM, FLASH

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PARAMETROS FUNDAMENTALES DE LAS MEMORIAS

•Estabilidad– Volatilidad

– No: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH– Si: SRAM, DRAM.

– Almacenamiento Estático/Dinámico•Tiempo de acceso (tA). •Tiempo de ciclo (tc) . Ancho de banda de las memorias•Capacidad y organización: Nº de palabras x bits por palabra.•Medio físico de almacenamiento

–Electrónico–Magnético–Óptico

•Consumo•Coste.

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Configuración de la memoria RAM como circuito integrado

ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM.ORGANIZACIONES 2D Y 3D.

MEMORIABUS DE DIRECC.n líneas

BUS DE DATOSm líneas

CS: chip select

OE: output enable

R/W’: Lectura/escritura’

BUS DE CONTROL

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Configuración de la memoria RAM como circuito integrado

ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM.ORGANIZACIONES 2D Y 3D.

MEMORIABUS DE DIRECC.n líneas

BUS DE DATOSm líneas

Nº de palabras: 2n

Bits por palabra: mOrganización 2n x m bits

Ejemplo: n=11, m=8Organización 211 x 8=2k x8Capacidad 16 Kbits= 16384 bits

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ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM.ORGANIZACIONES 2D Y 3D.

Funcionamiento genérico de una memoria RAM en una operación de lectura o escritura

CPU+

CONTROLMEMORIA MEMORIA

CS CS LEC/ESCRLEC/ESCR

BUS DE DATOS

BUS DE CONTROL

BUS DE DIRECCIONES

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Para el caso de una memoria de 16KB sería preciso un decodificador con 14 líneas de entrada y 214 líneas de salida.

Organización 2-D, dos dimensiones

ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM.ORGANIZACIONES 2D Y 3D.

i

iDiw-1 ………………………..Di0

Diw-1 ………………………..Di0

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Q´

Q

R

S

a) Estructura lógica de la celda binaria para una memoria RAM estática con organización 2-D.

b) Diagrama de bloques de la celda

ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM.ORGANIZACIONES 2D Y 3D.

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Al utilizar decodificación doble y selección por coincidencia de líneas activadas, para el caso de 16 KB, son precisos dos decodificadores de 7x128 .En el caso general de una memoria de N palabras, el número de líneas de selección pasan de N con un decodificador, a 2√N o N1+N2 (tales que N1xN2=N) con dos decodificadores.

Organización 3-D, tres dimensiones

ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM.ORGANIZACIONES 2D Y 3D.

Fila

Columna

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Estructura lógica de la celda binaria para una memoria RAM estática con organización 3-D

ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MEMORIA RAM.ORGANIZACIONES 2D Y 3D.

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Estructura lógica completa de una memoria RAM estática 16x4. Se utiliza como celda binaria el diseño anterior (2-D).

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Las líneas de acceso al c.i. son:

- Bus de direcciones A3:A0.

- Bus de datos I/O3:I/O0. Se trata de cuatro líneas bidireccionalesque pueden actuar como entradas o salidas, excluyentemente, gracias a los buffers triestado.

- Señales de control de lectura/escritura (L/E') y habilitación global del chip (CS', chip select).

- Señal de control de habilitación de salida OE' (Output Enable).

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A8A7A6A5A4A3A2A1A0

A14 A13 A12 A11 A10 A9

SEÑALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURA

C.I. RAM estática de 32K x 8

512 X 64ARRAY

64 columnas

512

filas

8 bits

Matriz de memoria

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SEÑALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURA

CE=VIL; OE=VIL; WE=VIH

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SEÑALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURA

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ESTRUCTURA INTERNA DE UNA MEMORIA RAM DINÁMICA

Organización interna de un c.i. de memoria dinámica (DRAM) de 1Mx1 bits

Bus de direccionesmultiplexado

A0/A10A1/A11A2/A12

.

.A9/A19

DoutDin

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SEÑALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURA

Ciclo de lectura

Ciclo de escritura

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SEÑALES DE CONTROL. CICLOS DE LECTURA Y ESCRITURA

Cronograma del modo página rápido para la operación de lectura

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MEMORIAS RAM DE SOLO LECTURA (ROM)

CLASIFICACION

- Memorias ROM (Read Only Memory): El contenido se establece en el proceso de fabricación.

- Memorias PROM (Programable ROM): Son memorias ROM programables en un equipo especializado. El contenido es inalterable desde el momento de la programación.

- Memorias RPROM (Reprogramable ROM): Es posible reprogramarlas borrando el contenido previamente. Según la forma de realizar el borrado, se contempla una subclasificación adicional:

- Memorias EPROM (Erasable PROM): La grabación se realiza en equipos especiales. El borrado se realiza mediante la exposición del integrado a radiación ultravioleta.

- Memorias EEPROM o E2PROM (Electrically EPROM): Programables y borrables eléctricamente. Esto las dota de una gran versatilidad, puesto que tanto la programación, modificación 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 implementación de:

- Conversores de código- Generadores de caracteres- Func. aritméticas complejas (trigonométricas, logarítmicas, etc.)- Secuenciales de propósito general- Unidades de control microprogramadas- Almacenamiento de partes del sistema operativo.

COMPARACIÓN con las memorias RAM de lectura/escritura.

- La circuiteria de direccionamiento es igual (uso de decodificadores)- El bloque de E/S se simplifica (sólo buffers de salida).- Las líneas de control quedan reducidas a CS (Chip Select).- Son no volátiles.

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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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Características de la EPROM 2716(a)Diagrama temporal de lectura

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Características de la EPROM 2716(b) Programación de la EPROM 2716

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EXTENSIÓN DE LA LONGITUD DE PALABRA

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EXTENSIÓN DEL NÚMERO 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 RAMRAM 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 MEMORIASEN UN MICROCOMPUTADOR REAL

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3 5

DISEÑO DE CIRCUITOS CON MEMORIAS Y CIRCUITOS LÓGICOS PROGRAMABLES (PLD)

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DISEÑO DE CIRCUITOS CON MEMORIAS Y CIRCUITOS LÓGICOS PROGRAMABLES (PLD)

VENTAJAS:

Reemplazan a varios componentes discretosReducción de CI’sReducción de espacio, conexiones, consumo ...Reducción de costeAumento de fiabilidad

Posibilidad de ser reprogramadosVersatilidad de los diseños que se pueden adaptar a nuevas especificaciones.Posibilidad de corregir errores de diseño

Utilización de herramientas EDA (Electronic Desing Automation) en el diseño

Lenguajes de descripción de Hw (HDL), ejem: VHDL.Simulación...

Gran variedad de dispositivos con diversas tecnologías, arquitecturas y niveles de complejidad. Capacidades equivalentes desde varias decenas a varios millones de puertas.

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Memorias PROM y PLD A B C D

a b c d

PROM (16x4):

Matriz codificadora(fija)

Matriz decodificadora(programable)

SalidasProductos

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Memorias PROM y PLD A B C D

a b c d

FPLA (4x16x4):(Field Programmable Logic Array)

Matriz codificadora(programable)

Matriz decodificadora(programable)

SalidasProductosEntradas

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Memorias PROM y PLD A B C D

a b c d

PAL (4x16x4):(Programmable Array Logic)

Matriz codificadora(programable)

Matriz decodificadora(fija)

SalidasProductosEntradas

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Ejemplo de utilización de diferentes arquitecturas:

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Ejemplo de utilización de diferentes arquitecturas:

4 2

a b c d

A B C D

Utilizando una PROM 16x4:

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A B C D

Utilizando un FPLASimplificando:

a=A; b=A’B+AB’c=B’C+BC’; d=C’D+CD’

Resultado 7 productos, FPLA=4x7x4

a b c d

AD’CAB’BC’A’BB’CDC’

4 4

Utilizando un PALSimplificando:

a=A; b=A’B+AB’c=B’C+BC’; d=C’D+CD’

Resultado 7 productos, PAL=4x8x4

a b c d

A B C D

A0A’BAB’B’CBC’C’DCD’

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3 + 3 = 6

4 6

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PROBLEMASDE

MEMORIAS

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