NI06 - Armazenamento da Informação

BC-0504

Natureza da Informação

Santo André Dez. de 2013 Prof. Irineu

Módulo NI06

Níveis lógicos de tensão para um circuito digital

O nível de tensão na entrada de um circuito lógico pode ser usado para representar o valor lógico. Abaixo, a faixa de valores consideradas para lógica positiva. Em geral, para circuitos do tipo TTL, tem-se: V_OH(min) = 2.4V, V_IH(min) = 2V; VOL(max) = 0.4V, V_IL(max) = 0.8V.

Formas de Onda Digitais

Pulso positivo Pulso negativo

Borda de descida ou negativa Borda de subida Borda de descida

Caraterísticas de um pulso real (não ideal)

Linha de base

Tempo de subida

Tempo de descida

Largura de pulso

Sobrelevação do sinal (overshoot)

Oscilação

Queda

Oscilação

Subelevação

do sinal

(undershoot)

Alguns conceitos utilizados no

desenho de circuitos

Amplificador operacional usado como

comparador

• Na entrada “-” é colocada

uma tensão de referência

(por exemplo 2 V)

• Se a tensão na entrada

“+” for maior do que a

tensão na entrada “-” a

saída vai para a tensão de

alimentação (p. ex. 5 V),

correspondente ao nível

lógico ALTO (“1”).

Divisor de Tensão

• Permite dividir a tensão de

alimentação (V

) em

partes iguais empregando

resistores R (de mesmo

valor).

• Para V

=8V, quais são as

tensões nos resistores?

Divisor de Tensão

Como temos 8 resistores, a

tensão VREF é dividida por 8,

proporcionando as tensões ao

lado.

Exemplo 3: aplicação de circuito comparador

Como fazer um circuito que se

comporte como o jogo “high

striker”, também conhecido

como “strength tester” ou

“strongman game”?

Empregar transdutor piezoelétrico

para transformar energia

Grandezas analógicas

Temperatura

Grandezas analógicas: exemplo

- Em geral, difíceis de serem armazenadas, alteradas (editadas) e copiadas. Registros de sinais analógicos: discos de vinil, fitas K7 etc.

- Processamento analógico é limitado: amplificação, filtro de frequências (equalizadores) etc.

Exemplo de conversão digital analógica

- Em geral, fáceis de serem armazenadas, alteradas (editadas) e copiadas. Registros de sinais digitais: CDs, DVDs, DAC (Digital Audio Cassete), memórias semicondutoras (pendrive) etc.

- Processamento digital é flexível: qualquer operação matemática pode ser realizada sobre as amostras do sinal. Estudado pela Disciplina de PDS (Processamento Digital de Sinais).

Conversão analógica digital

Conversão analógica-digital

(níveis de “quantização”)

Conversão analógica-digital

(níveis de “quantização”)

Conversão analógica-digital

(níveis de “quantização”)

Exemplo de Circuito

Conversor

23

Armazenamento e memória em computadores

• Memória Principal – meio de armazenamento de dados que

a CPU pode acessar diretamente (memória de trabalho).

• Memória Auxiliar: armazenamento de massa de grande

quantidade de informações externas à memória principal.

Pode ser:

– Armazenamento Secundário – extensão da memória principal que

fornece uma grande capacidade de armazenamento não-volátil.

– Armazenamento terciário– armazenamento externo (normalmente

Exemplo de armazenamento primário:1

GB de SDRAM montado no

computador.

Exemplo de armazenamento secundário: Disco rígido de 40 GB

Exemplo de armazenamento terciário:Biblioteca de cartuchos SDLT

(Super Digital Linear Tape) de 310 GB controlada por brazo robôtico

25 Média removível CD, DVD Hard Disk 20-120 GB Barramento de memória Memória cache 1 (SRAM) registrador Unidade lógica Memória principal (DRAM)

Random access memory

256-1024 MB

DLT

Sistema robótico

CPU Memória _{cache 2}

(SRAM)

Armazenamento Primário

Armazenamento Terciário

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LATCH D (Utilizado na memória cache) Dado: 1 ou 0

Entrada de habilitação

Saída 1 ou 0

Dado Habilitação Saída

1 1 1

0 1 0

0 ou 1 0 Continua saída

anterior

Exemplo de Célula de Memória

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Operações básicas com memórias

• Como uma memória armazena dados binários, os

dados têm que ser inseridos numa memória e

copiados delas quando necessário.

• A operação de ESCRITA insere dados num endereço

específico da memória e

• A operação de LEITURA acessa dados de um endereço

específico na memória.

• A operação de endereçamento, que é parte das

operações de leitura e escrita, seleciona o endereço

de memória especificado.

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Endereço de memória e capacidade

• Endereço de memória: A localização de uma unidade

de dado num arranjo de memória é denominada

endereço.

– Por exemplo, o endereço de um bit no arranjo de 2

dimensões é especificado por uma linha e uma coluna.

Neste mesmo arranjo, o endereço de um byte pode ser

especificado apenas pela linha.

• Capacidade: A capacidade de uma memória é o

número total de unidades de dados que podem ser

armazenadas. Veja Figura 1.

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Arranjo básico da memória semicondutora

• Cada elemento de armazenamento de uma memória pode

reter um nível 1 ou um nível 0 é denominado de célula. As

memórias são construídas de arranjos de células, como

mostra a Figura 1.

[Petabyte (PB) 1 024 TB 1 048 576 GB 1 073 741 824 MB 1 099 511 627 776 KB 1 125 899 906 842 624 (250_{) Bytes} 9 007 199 254 740 992 Bits Exabyte (EB) 1 024 PB 1 048 576 TB 1 073 741 824 GB 1 099 511 627 776 MB 1 125 899 906 842 624 KB 1 152 921 504 606 846 976 (260_{) Bytes} 9 223 372 036 854 775 808 Bits Zettabyte (ZB) 1 024 EB 1 048 576 PB 1 073 741 824 TB 1 099 511 627 776 GB 1 125 899 906 842 624 MB 1 152 921 504 606 846 976 KB Byte (B) 1 Byte = 8 bits Kilobyte (KB)

1 Kbyte = 1024 Bytes (210_{) Bytes.}

1 024 Byte = 8 192 Bits Megabyte (MB) 1 024 KB 1 048 576 (220_)Bytes 8 388 608 Bits Gigabyte (GB) 1 024 MB 1 048 576 KB 1 073 741 824 (230_{) Byte} 8 589 934 592 Bits Terabyte (TB) 1 024 GB 1 048 576 MB 1 073 741 824 KB 1 099 511 627 776 (240_{) Bytes} 8 796 093 022 208 Bits

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Exemplo: operação de leitura na SRAM com

arranjo 2 x 4

Colocando um 1 na primeira fileira, aparece na saída o dado armazenado nessa fileira. 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1

Mapa de Memória

Representação das palavras armazenadas e respectivos endereços.

Por exemplo, para uma memória de 8 palavras:

Exemplo: Memória 32 x 4

Diagrama: Mapa:

Note que são necessárias 4 linhas de endereço e que a palavra desta memória tem 4 bits de largura.

Exemplo

[12.1 A – TOCCI] Um certo CI de memória semicondutora é especificado

como 2K x 8.

a) Quantas palavras podem ser armazenadas nesse CI? b) Qual é o tamanho da palavra.

c) Qual é o número total de bits que esse CI pode armazenar? d) Faça um esboço (parcial) do mapa desta memória.

e) Forneça um diagrama com os pinos deste CI.

DRAM (RAM dinâmica)

SRAM versus DRAM

• SRAM (Muito rápida, mais complexa, maior

custo por bit, menor integração)

• DRAM (Mais lenta, menos complexa, menor

custo por bit, maior integração)

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Memórias Flash

• São memórias de leitura/escrita de alta densidade (alta

capacidade de armazenamento de bits) não-voláteis, o que

significa que os dados podem ser mantidos armazenados

indefinidamente sem alimentação. Usados:

– Discos rígidos de pequena capacidade

– Pendrive

Célunas de Memória usadas em

Memórias Flash

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• Discos rígidos magnéticos

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Armazenamento Magnético

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Exercício

1. Dados dois CIs de memória, um de 5M x 8 e outro de 1M x 16, determine:

a) O número de palavras que podem ser armazenadas em cada uma delas.

b) O tamanho da palavra de cada uma delas.

c) Faça um esboço (parcial) do mapa destas memórias. d) Forneça um diagrama com os pinos destes CI.