As memórias RAM estão disponíveis em dois modos possíveis de operação: estático e dinâmico. A RAM estática consiste, essencialmente, em registradores com FFs. um FF por bit, e os circuitos necessários para decodificar os endereços e selecionar o registrador correto. Estes circuitos podem tornar-se razoavelmente complexos. requerendo até 10 transistores por bit de armazenagem. Isto tende a limitar a RAM estática a uma capacidade de armazenamento de cerca de 16 K bits por pastilha. A vantagem da RAM estática é que a informação armazenada permanecerá válida enquanto a alimentação elétrica estiver sendo aplicada. Para superar as limitações de densidade das memórias estáticas. as RAMs dinâmicas não armazenam dados binários em FFs. Em vez disto os 0s e 1s são armazenados como a carga elétrica em minúsculos capacitores. Os capacitores não necessitam ser especialmente fabricados, pois eles são providos pela capacitancia de porta dos transistores MOS. Com esta técnica. apenas uns poucos transistores são necessários por bit de armazenamento. tipicamente três. Isto permite muito mais bits de armazenamento por pastilha do que as memórias estáticas. Não são incomuns as pastilhas de memória dinâmica com 64K. A razão pela qual este tipo de memória é chamado dinâmico é porque os capacitores tendem a se descarregar e precisam. por isto. ser periodicamente recarregados para reterem seus dados . Esta recarga periódica é chamada refrescamento ("refreshing" ) da memória. O refrescamento é feito passando-se por cada locação da memória a uma taxa de pelo menos uma vez a cada 2 milissegundos (ms). Na maioria dos casos. são necessários circuitos externos para este processo de refrescamento, que podem, algumas vezes, complicar o projeto de um sistema completo de memória. Além do maior número de bits por pastilha, as RAMs dinâmicas também oferecem um consumo de potência reduzido, incluindo a potência necessária para o refrescamento. Esta redução de potência é devida ao fato de que os dados são armazenados na forma de tensões em capacitores. É claro que as RAMs dinâmicas, assim como as RAMs estáticas, são voláteis e perderão todos os dados armazenados se a alimentação da pastilha for desligada.

COMBINANDO PASTILHAS DE MEMÓRIA

Na maioria das aplicações de Cls de memória, a capacidade de memória ou o tamanho da Palavra não podem ser satisfeitos por uma única pastilha de memória. Em lugar disso. é preciso combinar várias pastilhas para se ter a capacidade ou o tamanho da palavra desejados. Veremos, agora. como isto é feito, através de vários exemplos que ilustram todos os conceitos importantes necessários quando ligamos pastilhas de memória a um microprocessador.

Expansão do tamanho da palavra

Suponha que nós precisamos de uma memória que possa armazenar 16 palavras de 8 bits e que tudo de que dispomos são pastilhas arranjadas como memórias 16 x 4. Nós podemos combinar duas destas pastilhas de 16 x 4 para produzir a memória desejada. A configuração para está mostrada na Fig. 5. Examine este diagrama com cuidado e veja se você pode compreendê-lo antes de continuar a leitura. Como cada pastilha pode armazenar 16 palavras de 4 bits e queremos armazenar 16 palavras de 8 bits, estamos usando cada pastilha para armazenar metade de cada palavra. Em outras palavras. a RAM-0 armazena os quatro bits mais significativos de cada uma das 16 palavras, e a RAM-1 armazena os quatro bits menos significativos de cada uma das 16 palavras. Uma palavra completa de 8 bits é disponível nas saídas da RAM ligadas à via de dados. Qualquer uma das 16 palavras é selecionada aplicando-se às quatro linhas da via de endereço (AB3, AB2, AB1, AB0) O código de endereço apropriado. Por enquanto não nos preocuparemos com a origem destas entradas de endereço. Note que cada linha da via de endereço está ligada à entrada de endereço correspondente de cada pastilha. Isto significa que, uma vez colocado um código de endereço na via de endereços, este mesmo código é aplicado a arnbas as pastilhas, de modo que a mesma locação em cada urna delas será acessada ao mesmo tempo.

Fig. 5 - Combinação de 2 RAMs 16 x 4 formando uma memória de 16 x 8.

Uma vez selecionado o endereço, podemos ler ou escrever neste endereço, sob controle da linha R/W comum. Para ler, R/W deverá estar alta e CS estar baixo. Isto faz com que as linhas de E/S da RAM funcionem como saídas. A RAM-0 coloca sua palavra de 4 bits selecionada nas quatro linhas superiores da via de dados e a RAM-1 coloca sua palavra de 4 bits selecionada nas quatro linhas inferiores da via de dados . A via de dados, então, contém a palavra completa de 8 bits que foi selecionam que poderá agora ser transmitida a algum outro dispositivo (isto é. um registrador). Para escrever. R/W = 0 e CS = 0 fazem com que as linhas de E/S da RAM funcionem . Como entradas. A palavra de 8 bits a ser escrita é colocada na via de dados por algum positivo externo. Os 4 bits superiores serão escritos na locação selecionada da RAM-0 e os 4 bits inferiores serão escritos na RAM-1. A mesma idéia básica para se expandir o tamanho da palavra funcionará para muitas situações diferentes. Leia o exemplo seguinte e desenhe um diagrama rápido mostrando como poderá ser o sistema. EXEMPLO 2: Quantas pastilhas RAM de 1024 x 1 são necessárias para a construção de um sistema de memória de 1024 x 8? Solução: Oito pastilhas. A fig. 6 mostra o arranjo.

Expansão da capacidade

Suponha que precisamos de uma memória capaz de armazenar 32 palavras de 4 bits e tudo que temos são as pastilhas de 16 x 4. Combinando-se duas pastilhas de 16 x 4 como está mostrado na Fig. 7, podemos obter a memória desejada. Mais uma vez, examine este esquema e veja o que você pode determinar dele, antes de continuar com a leitura. Para obter um total de 32 palavras de 4 bits, estamos usando cada RAM para armazenar 16 palavras. As duas RAMs compartilham a via de dados de 4 bits, já que apenas uma delas estará habilitada de cada vez. Aquela que estiver habilitada colocará seus dados na via de dados durante uma operação de leitura ou receberá dados da via durante uma operação de escrita. Como podemos selecionar 1 das 32 palavras diferentes se cada pastilha tem apenas quatro linhas de endereço? Simplesmente utilizamos a entrada CS como uma quinta entrada de endereço. Há cinco linhas de endereço que são necessárias para acessar os 32 endereços diferentes. As quatro linhas mais baixas, AB3, AB2, AB1, e AB0, são ligadas às entradas de endereço de cada pastilha. Estas quatro linhas selecionam 1 das 16 locações em cada RAM. A linha AB, é usada para selecionar qual RAM será realmente lida ou escrita nesta locação selecionada. Para ilustrar, quando AB4 = 0, o CS da RAM-0 habilita esta pastilha para. leitura ou escrita. Então, qualquer locação na RAM-0 poderá ser acessada por AB3, até AB0". Estas quatro linhas podem variar de 0000 a 1111 para selecionar a posição desejada. Assim, a faixa de endereços que representam locações na RAM-0 é

AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 = 00000 até 01111

Note que, quando AB4 = 0, o CS da RAM-1 está ALTO, de modo que suas linhas de E/S estão desabilitadas e não podem se comunicar(enviar ou receber dados) com a via de dados. Note que, quando AB4 = 0, o CS da RAM-1 está ALTO, de modo que suas linhas de E/S estão desabilitadas e não podem se comunicar (enviar ou receber dados) com a via de dados. Deveria ficar claro que, quando AB4 = 1, os papéis da RAM-0 e da RAM-I são invertidos. A RAM-1 está, agora, habilitada e as linhas AB3 e AB0 selecionam uma de suas locações. Assim, a faixa dos endereços localizados na RAM-1 é

AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 = 10000 até 11111

Fig. 6 - Oito pastilhas de 1k x 1 arranjadas como uma memória de 1k x 8.

Fig. 7 - Combinação de duas pastilhas 16 x 4 para uma memória de 32 x 4.

EXEMPLO 3: Deseja-se combinar diversas PROMs de 256 x 8 para produzir uma capacidade total de 1024 x 8. Quantas pastilhas PROM são necessárias? Quantas linhas serão necessárias na via de endereço? Solução: Serão necessárias quatro pastilhas PROM, cada uma armazenando 256 das 1024 palavras. Como 1024 = 210, a via de endereços deverá ter 10 linhas. A configuração para a memória do Exemplo 2.3 é similar à memória 12 x 4 da I ig.2.40. porém ela é ligeiramente mais complexa, pois requer um circuito decodificador para gerar os sinais das entradas CS. O esquema completo para esta memória l 024 x 8 está mostrado na Fig. 8. Como a capacidade total é de 1024 palavras, são necessárias 10 linhas na via de endereços. As duas linhas de mais alta ordem, AB9 e AB8, são usadas para selecionar uma das pastilhas PROM; as outras oito linhas da via de endereços vão para cada PROM para selecionar a locação que se deseja dentro da PROM selecionada. A seleção da PROM é conseguida introduzindo-se AB9 e AB8 no circuito decodificador. As quatro combinações possíveis de AB9, AB8 são decodificadas para gerar sinais ativos em nível BAIXO que são aplicados às entradas CS. Por exemplo, quando AB9 = B8 = 0, a saída 0 do decodificador fica BAIXA (todas as outras permanecem ALTAS) e habilita a PROM-0. Isto faz com que as saídas da PROM-0 gerem a palavra de dados armazenada no endereço determinado por AB7 até AB0. Todas as outras PROMs estão desabilitadas.

Assim, todos os endereços da seguinte faixa estão armazenados na PROM-0:

AB9 AB8 AB7 . . . AB0 = 0000000000 até 0011111111

Fig. 8 - Memória PROM 1k x 8 usando quatro pastilhas de 256 x 8.

Estes são os primeiros 256 endereços na memória. Por conveniência, estes endereços podem ser escritos mais facilmente em código hexadecimal, dando uma faixa de 00016 a 0FF16. Analogamente, AB9 = 0, AB8 = 1 seleciona a PROM-1, dando uma faixa de endereços de

0100000000 até 0111111111 ( binário )

ou

100 até 1FF (hexa)

O leitor deveria verificar as faixas de endereços da PROM-2 e da PROM-3, dadas na Fig. 8.

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