MEMORIAS

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MEMORIAS DE LAS MICROCOMPUTADORAS

Las memorias de las microcomputadoras, son un ejemplo de la aplicación de los dispositivos de almacenamientos de datos llamados memorias.

El sistema de los MC esta compuesto por dispositivos de entradas como son los teclados, escáners, etc. ; y dispositivos de salida como son el monitor y la impresora. La unidad central de procesamiento CPU controla la operación de la MC y procesa los datos.

Figura 1: Microcomputadora

La memoria interna de una MC esta constituida por tres tipos de memoria semiconductoras. La memoria no volátil es llamada ROM ( memoria de solo lectura ) y la memoria volátil es llamada RAM ( memoria de acceso aleatorio ) .

Los dispositivos de almacenamiento RAM y ROM vienen en forma de CI y están moteados en tarjetas de circuitos impresos.

La mayoría de los datos son almacenados normalmente en dispositivos magnéticos de almacenamiento masivos, denominado disco flexible o disco duro .

RANDOM ACCESS MEMORY ( RAM )

La memoria RAM es una memoria volátil muy utilizadas en los MC para almacenar los datos temporalmente, y tiene características de volátil debido a que pierde los datos almacenados en ella cuando se desconecta de la alimentación. La RAM se denomina memoria de lectoescritura. La operación de ubicar un dato y visualizarlo se denomina lectura. Almacenar los datos se denomina escritura.

Figura 2: Memorias RAM

La siguiente tabla es una representación gráfica del interior de una memoria de 32 bits. Las 32 casilla están organizadas en ocho grupos de cuatro bits y cada grupo de cuatro bits es una palabra.

Tabla 1: Representación de una memoria RAM de 8X4

Consideremos la memoria de figura como una RAM si la RAM estuviese en el modo de escribir, el dato ( por ejemplo, 11 E 1 ) puede grabarse en la memoria en posición 5 si la RAM estuviese en el modo de leer , el dato puede ser leído en la posición indicada, la RAM también es llamada SCRATCH - PAD , esta memoria es llamada de acceso aleatorio debido a que puedes saltar de una palabra a otra en un solo paso.

La siguiente figura muestra el diagrama lógico de un sencillo CI RAM 74F189 TTL de 64 bits, este CI RAM esta construido con tecnología Schottky TTL más moderna, FAST, una subfamilia que muestra una combinación de rendimiento y eficiencia no alcanzada por otras familias TTL.

Figura 3: Diagrama lógico del CI 74F189

Uno de los modos de operación del 74F189 es el modo de escritura. Durante esta operación los 4 bits ubicados en la entrada de datos ( D3 , D2 , D1 , D0 ) se escriben en la posición de la memoria especificada por las entradas de dirección. Por ejemplo, para escribir 11 E 1 en la posición de la palabra 5 las entradas de datos deben ser D3 = 1, D = E y D0 = 1 y las entradas de dirección deben ser A3 = E , A2 = 1 , A1 = AE = 1. Igualmente la entrada de habilitación de escritura WE debe estar en un nivel bajo y la entrada de selección de pastilla CS debe estar en BAJO.

Otro modo de operación es el modo de lectura para la RAM 74F189. Las entradas de control C5 deben estar en un nivel BAJO y WE en ALTO.

A continuación el contenido de la posición direccionada aparecerá en la salida de datos ( O3, O2, O ,Oo ) . debe entenderse que la operación de lectura uno destruye el dato almacenado , sino que saca una copia invertida de ese dato.

También encontramos el modo de almacenamiento , ( store ) o de inhibición.

Existiendo tipos de RAM básicos , el estático y el dinámico. Un ejemplo de RAM estático es la CI 74F189 esta RAM estática pueden fabricarse utilizando tecnología bipolar o MOS. La RAM estática utiliza un flip-flop, celda de memoria, y conserva la información siempre que la alimentación este conectada al integrado.

La RAM dinámica o DRAM son utilizados como unidades de gran capacidad de memoria, una celda de RAM dinámica esta basada en un dispositivo MOS que al almacenar un carga como lo haría un capacitor. Un inconveniente es que todas las celdas deben ser recargadas cada pocos milisegundos para que no pierda los datos.

Los sistemas basados en microprocesador como las microcomputadoras, convenientemente adecuadas almacena y transfiere los datos en grupos de ocho bits llamadas bits.

Una SRAM muy popular es la fabricada con tecnología MOS almacena 4.096 bits organizados en 1.024 palabras de 24 bits cada una.

Con la conexión de dos RAM pueden conformar una memoria de 1.024 palabras de ocho bits por palabra, a esto se le domina 1 KB de memoria.

Comúnmente las RAM son valoradas mencionando algunas características distintivas como son:

1. TamaÑo ( en bits ) y organización ( palabra x bits por palabra ; por ejemplo ; la RAM seria de 4096 bits, o 1024 x 4
2. Tecnología utilizadas para la fabricación del clip por ejemplo; NMOS para la RAAM
3. Tipo de salida ; esta ser ambas RAM para , o como en otras que tienen salida de 3 estados
4. Velocidad ( tiempo de acceso de la memoria ) para la RAM es de unos 50 a 450ns
5. Tipo de memoria ( SRAM ó DRAM )

READ ONLY MEMORY ( ROM )

Generalmente las microcomputadoras debe almacenar informático permanentemente en forma de programas, en una memoria de solo lectura ROM.

Figura 4: Memoria ROM de una microcomputadora

Las ROM son memorias no volátiles porque no pierden sus datos cuando es desconectadas de la alimentación . las ROM son utilizadas en aplicaciones de alto volumen de almacenamiento. Para aplicaciones de bajo volumen que utilizan diversas memorias de solo lectura programables ( PROM ).

Anteriormente eran utilizadas las ROM fabricada con diodos, pero estas tenían muchos inconvenientes debido a que sus niveles lógicos eran marginales y tenían una capacidad de conexión muy limitada pues no tenían buffers de entrada y de salidas, que son necesarios para trabajar con buces de datos y direcciones.

Actualmente las ROM pueden variar desde muy pequeÑas unidades hasta ROM de gran capacidad. Las ROM se fabrican utilizando tecnologías TTL CMOS, NMOS, PMOS y GaAs ( Arsenuro de calcio ).

La tecnología GaAs . consigue CI muy rápidos, actualmente las ROM que utilizan tecnología CMOS y NMOS son las mas populares podemos citar como ejemplo la ROM NMOS 512 x 8 82HM141C de Harris con un tiempo de acceso de menor 70ns. Una similar fabricado con GaAs es la 146M048 de Tri Quint semiconductor, con velocidad de 1.5ns. una ROM muy popular es TMS47256 es una NMOS 262 de 144 bit organizadas como 32.768 bytes. Desde un punto de vista practico se denomina como ROM de 32 kbytes.

MEMORIA PROGRAMA DE SOLO LECTURA (PROM)

Se disponen de PROM que acortan los tiempos de desarrollo y de costos mas bajos. En estas es mucho mas fácil de corregir errores de programa y actualizar los productos debido a que pueden ser reprogramados por el usuario .

Existe una variedad de PROM entre los cuales se pueden mencionar los siguientes :

1. PROM borrables ( E PROM ). Está esta dotada de una ventana de cuarzo especial en la parte superior del encapsulado ; la pastilla es borrada exponiendo el CI a los rayos ultravioletas (UV) dejando las celdas de memoria a 1 lógico, para luego ser reprogramado , es de tipo de EPROM es conocida como PROM borrables UV.
2. PROM electrónicamente borrables (EEPROM ó E2PROM). Debido a que este tipo de PROM son borrables eléctricamente , es posible borrarlas y reprogramarlas muestran permanecen en el circuito . también cabe notar que en estas PROM se borra solo un byte a la vez.
3. EPROM flash, este tipo de PROM también puede ser borrada estando en el circuito impreso, pero una diferencia es que la EPROM flash se borra por completo y luego se reprograma , y tiene una ventaja y es que debido a la EPROM flash es mas moderna , la unidad de almacenamiento es mas sencilla y por eso puede almacenar una información en una unidad mas pequeÑa .

Una popular familia de EPROM es la 27XX ; fabricadas por compaÑías como Intel Advanced Micro Devices y Fujitsu Micro Electronics, Inc. Algunas de las más importantes de la serie 27XX son :

Tabla 2: Memorias UV-EPROM de la serie 27XX

Un ejemplo de CI de la serie 27XX de la familia EPROM es la PROM borrables - UV de·32K ( 4K x 8 ) 2732A . La 2732A tiene 12 pastillas de dirección ( Ao - A11 ) que pueden acceder a las 4096 bytes de memoria. Tiene ocho pastillas de salida etiquetadas como Oo - O₇ .

Frente a las ROM las RAM tienen una gran desventaja , el ser volátiles. para resolver este problema , se han desarrollado las RAM no volátiles.

Actualmente las RAM no volátiles se implementa de dos formas :

1. usando una SRAM CMOS con una batería de seguridad , esto se puede hacer debido a que la tecnología CMOS tienen un bajo consumo de potencia. Normalmente se usa una batería de larga vida como una batería de litio. El sistema es activado por medio de un comparador, que cuando la alimentación normal de SRAM falla, este activa la conexión con la batería que se encuentra en un modo de Stand By.
2. Usando una RAM estática no volátil ( NVS RAM ). Este es un producto mas moderno , que tiene las capacidades de lectura / escritura y su diseÑo no requiere de una batería. ejemplo típico de NVS RAM es la CMOS STK10C68 producida por Simtek, esta organizada como una memoria de 8 KB x 8 para acudir a 8192 . La NV SRAM STK10C68 usa líneas de dirección ( A_{o a} A₁₂ ) para acudir 8192 palabras de bits, el tiempo de acceso que maneja es de mas 25ns

MEMORIA MASIVAS DE LAS MICROCOMPUTADORAS

Muchas veces los programas y los datos almacenados en la microcomputadora se clasifican en internos y / o Externos.

En una MC , de los dispositivos de almacenamiento interno son las RAM , ROM ( ó EPROM ) semiconductoras y diversos registros .

Actualmente la forma común de almacenamiento externo son los discos magnéticos ; subsidiados en discos duros y flotantes

Los datos se almacenan en los discos flotantes, de la misma forma que en las cintas magnéticas ; esto es como grabar y escuchar una cinta. Pero hay una cinta, pues el disco en dispositivo de acceso aleatorio , en cambio, la cinta es de acceso secuencial lo que hace el acceso mucho mas lento, en comparación a la velocidad con que accede en un disco.

Figura 5: Disco duro