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Dispositivos de memoria de deiver

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electronica digital II

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Dispositivos de memoria de deiver

  1. 1. UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER Electrónica Digital II Deiver Fabian Murcia Cavanzo 1 [ I ]. FUNDAMENTOSDE SISTEMASDIGITALES/ 9ed/ THOMASL FLOYD. DISPOSITIVOS DE MEMORIA Deiver Fabian Murcia Cavanzo I. ABSTRAC  Memory devices are devices that can store information or data for a period of time, these can be divided into read-only devices in stores more information and their way of storing electrical impulses on the other hand also Different form of erased. It also has the ability to retain information for too long or even for as long as the user wishes. On the other hand are presented the memories of the writing that only work in the database of time saving by the time until the moment in which more data is assigned to him, reason why the ancestors are automatically erased. Each memoryis identified in the way they store the data ie while not electrically the others depend on the assigned values continuously the latter stores the information in a division- by-cell array that is responsible for holding the information. Each cell is also divided by rows and columns which is where the incoming bits of information are stored or deposited. II. KEYS WORDS:  Memoria, secuencial, lifo, fifo, RAM, ROM, lectura, escritura, lat-ches. III. RESUMEN  Los dispositivos de memoria son dispositivos que permiten guardar información o datos por un periodo de tiempo, estos pueden dividirse en dispositivos de solo lectura en los cuales se almacena más información y su forma de almacenamiento esta por pulsos eléctricos por otro lado este también posee una forma diferente de borrado. Además posee la habilidad de retener información por demasiado tiempo o incluso por el tiempo que el usuario lo desee. Por otro lado se presentas las memorias de lectura escritura cuyo funcionamiento solo se basa en guardar información por cierto tiempo o incluso hasta el momento en que se le asignen más datos, por lo que los antecesores se borraran automáticamente. Cada memoria se identifica en la manera en que almacenan datos es decir mientras que unas es eléctricamente las otras depende de los valores asignados constantemente además esta última almacena la información en una matriz dividía por celdas que se encargar de retener la información. Cada celda también está dividida por filas y columnas que es el lugar donde se guardan o depositan los bits de información entrantes. IV. INTRODUCCION.  las memorias son dispositivos electrónicos que permiten almacenar o guardar información por un determinado tiempo, para esto es necesario saber ¿cómo realiza este proceso? De igual manera también se debe tener en cuenta que tipos de memorias existen y como es su funcionamiento y la aplicación que tiene cada una, por consiguiente es necesario entender cada una de las características que tienen tales dispositivos con el fin de aprovecharlos y estudiarlos más afondo, con el fin de utilizarlos en algún momento V. OBJETIVOS. Objetivo general.  Con base en la investigación establecer los conceptos de memoria, sus funciones y sus respectivas aplicaciones en el área de la electrónica. Objetivo específicos.  Identificar las similitudes y diferencias existentes entre los tipos de memoria secuencial LIFO Y FIFO.  Profundizar sobre los conceptos básicos de las memorias,comosu funcionamiento, partes y aplicaciones.  Identificar el funcionamiento, estructura, aplicaciones y diferencias existentes entre los tipos de (lectura y escritura) y solo (lectura). VI. MARCO TEORICO.  Conceptos Básicos de memoria
  2. 2. UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER Electrónica Digital II Deiver Fabian Murcia Cavanzo 2 [ I ]. FUNDAMENTOSDE SISTEMASDIGITALES/ 9ed/ THOMASL FLOYD. La memoria es la parte de un sistema que almacena datos binarios en grandes cantidades. Las memorias semiconductoras están formadas por matrices de elementos de almacenamiento que pueden ser lat-ches o condensadores. [ I ] Las memorias por lo general almacenan datos que vienen en unidades de 1 a 8 bits que representa la unidad menor de datos de almacenamiento. Byte: Es una unidad que se puede dividir en grupos de 4 bits que también recibe el nombre de nibbles. Palabra: Es una unidad completa de uno o más bytes. Algunas memorias almacenan datos en grupos de 9 bits; un grupo de 9 bits consta de un byte más un bit de paridad [ I ] Matrices de memoria Cada elemento de almacenamiento en una memoria puede almacenar un 1 o un 0 y se denomina celda. [ I ] Imagen 1: Celdas Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales Cada bloque de la matriz de memoria representa una celda de almacenamiento y su situación se puede especificar mediante una fila y una columna. [ I ] Una memoria se puede identificar mediante el número de palabras que puede almacenar, multiplicado por el tamaño de la misma. Dirección y capacidad de las memorias.  La posición de una unidad de datos en una matriz se denomina almacenamientos.  La dirección de un bit en la matriz en 2 dimensiones se puede especificar mediante las filas y columnas. La capacidad de una memoria es el número total de datos que puede almacenar un ejemplo claro es cuando se habla de 64 bits, lo que constituye un número máximo de bits que se pueden guardar. Imagen 2: Diagrama de bloques de memoria de almacenamiento Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Imagen 3: Diagrama de bloques de memoria de almacenamiento con dirección de columnas Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Las unidades de datos se introducen en la memoria durante la operación de escritura y se extraen de la memoria durante la operación de lectura a través de un conjunto de líneas que se denominan bus de datos. [ I ] Físicamente, un bus es un conjunto de caminos conductores que sirven para interconectar dos o más componentes funcionales de un sistema o de varios sistemas diferentes. Eléctricamente, un bus es una colección de señales y de niveles de
  3. 3. UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER Electrónica Digital II Deiver Fabian Murcia Cavanzo 3 [ I ]. FUNDAMENTOSDE SISTEMASDIGITALES/ 9ed/ THOMASL FLOYD. tensión y/o corriente específico que permiten a los distintos dispositivos conecta-dos al bus comunicarse y funcionar correctamente. [ I ] Imagen 4: Ilustración de lectura Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Memorias de acceso aleatorio (RAM) Son memorias de lectura escritura en las que los datos se pueden escribir o leer en cualquiera de las direcciones seleccionadas en cualquier secuencia. Cuando se escriben los datos en una determinada dirección de la RAM, los datos almacenados previamente son remplazados por la nueva unidad de datos. [ I ] Por otro lado cuando se lee una determinada dirección, los datos que pertenecen a esa dirección no son borrados por la operación de lectura. Generalmente los dispositivos de memoria RAM son utilizados para almacenamiento de datos a corto plazo, debido a que cuando quitamos su fuente de alimentación esta misma se encarga de eliminar o borrar los datos que tiene almacenados en su interior. Las memorias RAM está dividida en dos tipos de familia la RAM estática (SRAM) y la RAM dinámica (DRAM).  SRAM: Utiliza latches como forma de almacenamiento, por lo consiguiente tiene una capacidad de almacenamiento indefinida  DRAM: Utiliza condensadores como forma de almacenamiento, por lo que para poder mantener los datos almacenados debe tener una alimentación constante. Los procesos de lectura de los datos se pueden hacer mucho más rápido en las SRAM más sin embargo la DRAM almacena más datos SRAM: Asíncronas y síncronas DRAM: Modo página rápido (FPM), salida de datos extendida (EDO), salida de datos extendida de ráfaga (BEDO) y síncrona. Imagen 5: Diagrama de las familias de la RAM Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. RAM ESTATICA Imagen 6: Celda de memoria latch Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Imagen 7: Matriz SRAM básica
  4. 4. UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER Electrónica Digital II Deiver Fabian Murcia Cavanzo 4 [ I ]. FUNDAMENTOSDE SISTEMASDIGITALES/ 9ed/ THOMASL FLOYD. Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Donde cada una de esas celda está compuesta por un latch. Para escribir una unidad de datos, en este caso un grupo de 4 bits, en una fila de celdas determinada de la matriz de memoria, la línea Selección Fila se pone en su estado activo y los cuatro bits de datos se colocan en las líneas de entrada de datos. La línea de escritura (write) se pone entonces en estado activo, lo que da lugar a que cada bit de datos se almacene en una celda seleccionada en la columna asociada. Para leer una unidad de datos, se pone en estado activo la línea de lectura (read), lo que hace que los cuatro bits de datos almacenados en la fila seleccionada aparezcan en las líneas de E/S de datos. [ I ] Memorias SRAM asíncronas Su funcionamiento no está relacionado con el sistema de reloj. Memorias SRAM síncronas Su funcionamiento está basado en la utilización del reloj dado por el sistema. La diferencia fundamental es que la SRAM síncrona utiliza registros con señal de reloj para sincronizar todas las entradas con el reloj del sistema. Tanto la dirección, como la entrada de lectura/escritura, la señal de activación del chip y los datos de entrada se enclavan en sus respectivos registros con el flanco activo del pulso de reloj. [ I ] Memoria cache La memoria caché es una memoria de alta velocidad y relativamente pequeña que almacena los datos o instrucciones más recientemente utilizados de la memoria principal, más grande pero más lenta. [ I ] Imagen 8: Diagrama de bloques con memoria cache Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. RAM DINAMICA Imagen 9: celdas de una memoria DRAM Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. El transistor actúa como interruptor. La principal aplicación de las DRAM se encuentra en la memoria principal de las computadoras. La diferencia principal entre las DRAM y las SRAM es el tipo de celda de memoria. Como se ha visto, la celda de la memoria DRAM está formada por un transistor y un condensador, y es mucho más sencilla que la celda de la SRAM. Esto permite densidades muchos mayores en las DRAM, lo que da lugar a mayores capacidades de bits para una determinada área de chip, aunque el tiempo de acceso es mucho mayor. [ I ] Imagen 10: escritura de un 1en la celda
  5. 5. UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER Electrónica Digital II Deiver Fabian Murcia Cavanzo 5 [ I ]. FUNDAMENTOSDE SISTEMASDIGITALES/ 9ed/ THOMASL FLOYD. Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Como se puede observar en la imagen anterior de escritura de un 1 en la celda de memoria, la parte de la estructura de la celda de la DRAM se encuentra una flecha saliendo hacia el condensador y por ende a tierra, tomando esta como referencia se puede escribir un 0 no con el mismo diagrama pero con la dirección de la flecha contraria a la mostrada anteriormente. Dando como resultado un nivel bajo a esto también se le agrega que las entradas Dout R/W y son de carácter bajo. Imagen 11: Diagrama de lectura de un 1 de la DRAM Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Para la lectura de un 1 es importante mencionar que la señal de alto viene directamente del condensador conectado a tierra, también cabe resaltar que los niveles de Dout y R/W son altos en relación con la escritura. Para leer un 0 se posee un circuito con las siguientes variaciones tanto en la señales de entrada como en las de salida. Las entradas de fila y refresh deben estar en un estado de alto y la salida de lectura va dirigida desde la fila y la columna hasta el condensador conectado a tierra esto tendría un estado de alto. Modo página rápido. En los ciclos de lectura y escritura normales descritos anteriormente, primero se carga la dirección de fila de una posición de memoria concreta mediante la entrada activa a nivel BAJO RAS, y luego secarga la dirección de columna de esa posición mediante la entrada activa a nivel BAJO CAS. Después se selecciona la siguiente posición mediante otra entrada RAS seguida de CAS, y así sucesivamente. [ I ] Imagen 12: diagrama simplificado de una DRAM Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Memorias de solo lectura (ROM) Una ROM mantiene de forma permanente o semipermanente los datos almacenados, que pueden ser leídos de la memoria pero, o no se pueden cambiar en absoluto, o se requiere un equipo especial para ello. Una ROM almacena datos que se utilizan repetidamente en las aplicaciones, tales como tablas, conversiones o instrucciones programadas para la inicialización y el funcionamiento de un sistema. [ I ] Por lo general las memorias ROM se utilizan para almacenar datos los cuales se requieran utilizar en algún otro momento, por lo tanto es una memoria a largo plazo, algo que la diferencia de
  6. 6. UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER Electrónica Digital II Deiver Fabian Murcia Cavanzo 6 [ I ]. FUNDAMENTOSDE SISTEMASDIGITALES/ 9ed/ THOMASL FLOYD. la memoria RAM es que a esta cuando se le quita la fuente de alimentación, no elimina los datos y los mantiene almacenado hasta el momento de su respectivo uso. Esta memoria está dividida en cuatro tipos de memorias o familias:  PROM: ROM programable, es el tipo de memoria en el que se almacena datos de manera eléctricamente y por equipos especiales  EPROM: PROM borrable como la PROM almacena datos por medio de pulsos eléctricos, tienen gran capacidad de guardado y solo su forma de borrado está dado por medio de una fuerte exposición de la luz ultravioleta.  Mascara: Para almacenar datos en este tipo de memoria, se hace desde el momento de su fabricación.  UV PROM: Programada eléctricamente por el usuario, su forma de borrado consiste en dejar bajo luz ultra violeta por varios minutos. Imagen 13: Encapsulado de una memoria UV EPROM Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales Imagen 14: Diagrama de las familias de la ROM Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Imagen 15: Diagrama de celdas ROM Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Imagen 16: Matriz básica Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. La representación de la matriz básica de la ROM está dada por un circuito a base de transistores MOS donde cada una de las celdas está compuesta por un circuito que permite el paso de un 1 o un 0. Célula de memoria FLASH Una célula mono transistor de una memoria flash. El transistor MOS de puerta api-lada consta de una puerta de control y una puerta flotante, además del drenador y la fuente. La puerta flotan- te almacena electrones (carga) si se aplica la suficiente tensión a la puerta de control. [ I ] Imagen 17: Célula de memoria Flash Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales.
  7. 7. UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER Electrónica Digital II Deiver Fabian Murcia Cavanzo 7 [ I ]. FUNDAMENTOSDE SISTEMASDIGITALES/ 9ed/ THOMASL FLOYD. Hay tres operaciones principales en una memoria flash: la operación de programación, la operación de lectura y la operación de borrado.  Programación: Todas las células se encuentran en 1 porque la carga fue eliminada de las células previas a las operaciones. Para almacenar un dato se añaden electrones a cada una de las puertas flotantes con el fin de que al posicionar las células se puedan colocar los datos de 1 o 0 respectivamente.  Lectura: Durante una operación de lectura, se aplica una tensión positiva a la puerta de control. La cantidad de carga presente en la puerta flotante de una célula determina si la tensión aplicada a la puerta de control activará, o no, el transistor. [ I ] Si hay un 1 el voltaje de la puerta activara el transistor si hay un 0 no va a ocurrir nada debido a que el voltaje no es suficiente.  Borrado: Elimina la carga de todas las células, con lo cual se aplica una tensión positiva la cual será opuesta a la de la programación haciendo que los electrones se vayan a la puerta flotante y se vacié la célula. Memorias FIFO (first in – first out) Este tipo de memoria está formado por una disposición de registros de desplazamiento. El término FIFO hace referencia al funcionamiento básico de este tipo de memoria, en la que el primer bit de datos que se escribe es el primero que se lee. [ I ] En los registros fifo los bits de entrada se desplazan a través de todo el registro hasta situarse en la posición más a la derecha que se encuentre vacía. Imagen 18: Diagrama de desplazamiento Fifo Tomada del libro fundamentos de sistemas digitales. Aplicaciones de un fifo  Comunicación de sistemas con velocidades diferentes, lo que quiere decir que puede entrar al registro con una velocidad y salir con otra. Memorias LIFO (last in - first out) Las memorias LIFO se encuentran en aplicaciones que utilizan microprocesadores y otros sistemas de computación. Permiten almacenar datos y luego extraerlos en orden inverso; es decir, el último byte de datos almacenado es el primer byte de datos que se recupera. [ I ] A diferencia de las fifo esta permiten almacenar datos y luego extraerlos en orden inverso al de entrada, es decir que puede sacar el ultimo bit como el primero o el primer bit como el último en recuperarse.  Pila de registro: (push down) se implementa con un grupo de registros, además puede estar formada por cualquier número.  Pila RAM: En algunos sistemas con base en los microprocesadores, es mejor tomar una parte de la RAM y utilizarla como pila. Con el fin de utilizar de mejor manera un conjunto de registros. VII. OBSERVACIONES  Al ser un tema tan amplio se puede decir que es muy fácil de entender la manera en la que se llenan cada una de las celdas con unos y ceros, claro está hablando lógicamente y textualmente. VIII. CONCLUSIONES  Dependiendo de las características que tiene cada tipo de memoria se pudo entender cómo funcionan y como se aplican al momento de llevarlas a un proceso computacional.  Se logró entender cómo actúan los registros FIFO y LIFO al momento de escribir y leer cada uno de los datos que se almacenan dentro de ellos.  Dividendo en cada una de las familias pertenecientes a las memorias RAM y ROM se logró establecer cómo funciona cada una de ellas y las diferencias que presentan cada una al momento de guardar datos, como también
  8. 8. UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER Electrónica Digital II Deiver Fabian Murcia Cavanzo 8 [ I ]. FUNDAMENTOSDE SISTEMASDIGITALES/ 9ed/ THOMASL FLOYD. la estructura que tienen estas al momento de obsérvalas en las celdas de guardado. Ya que cada una presenta una configuración diferente de estructura, componentes y guardado.  Con respecto a las memorias Flash es importante mencionar que se sobre entiende que es un tipo de memoria más amplio y que esta tiene todas las características de las memorias ROM Y RAM, por lo que hace que este tipo de memoria sea más completo, con un mejor manejo y un amplio margen de utilidades.  La familia de las memorias ROM ayudan a entender de qué manera guarda la información y así mismo como se pueden borrar los datos con el fin de dejarla en blanco para poderlas programar nuevamente.

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