2. MEMÓRIAS SEMICONDUTORAS (Continuação)

2.2. VELOCIDADE DE OPERAÇÃO

Existem diversas maneiras de medir a velocidade das memórias em CIs. Infelizmente, não tem havido um grande grau de padronização entre os fabricantes de memórias. Assim, acontece, às vezes, que diferentes fabricantes especifiquem as velocidades de pastilhas de memória supostamente equivalentes como sendo diferentes. As três especificações da velocidade de memórias mais freqüentemente utilizadas são o tempo do ciclo de leitura (''read-cycle-time''-tRC); o tempo do ciclo de escrita ("write-cycle time"-tWC e o tempo de acesso ("access time"-tA). Como cada uma destas é uma medida de tempo, quanto menor o número mais rápida é a memória.

Tempo do ciclo de leitura

O tempo do ciclo da leitura (tRC) é o tempo total necessário para ler dados de um determinado endereço da memória. Ele é medido a partir do instante em que as entradas corretas do endereço e de CS são aplicadas, até que a memória esteja pronta para a próxima operação de leitura. Em outras palavras . é o tempo total necessário entre operações de leitura sucessivas . O valor de tR (pode variar desde apenas 15 nano-segundos (ns). para memórias ECL. até 2000 ns para memórias MOS, lentas.

Tempo de acesso

O tempo de acesso (tA) é, provavelmente, o mais citado quando se comparam memórias. Ele é o tempo a partir do início de um cicio de leitura até o instante em que as saídas de dados da memória ficarem válidas. Isto pode parecer a mesma coisa que o tempo do ciclo de leitura. Em alguns casos, sim, mas, em muitos outros, tA é menor que tRC. Isto porque as saídas de dados poderão estar prontas antes de a memória estar realmente pronta para a próxima operação de leitura. Por exemplo, uma memória poderá ter um tempo de ciclo de leitura de 500 ns e um tempo de acesso de 400 ns.

Tempo do ciclo de escrita

O tempo de cicio do escrita (twc) é o tempo total necessário para se escrever uma palavra de dados em uma locação da memória. Twc tem, muitas vezes, o mesmo valor que trc, mas é, algumas vezes, um pouco menor.

Comparação entre CIs

As memórias em Cls bipolares são as mais rápidas disponíveis. Elas incluem as ECL (as mais rápidas), as TTL Schottky (as segundas mais rápidas), as TTL e as de lógica de injeção de corrente (I2L). Estes dispositivos de memória, mais rápidos, também consomem maior potência por bit de armazenamento. As memórias MOSFET tendem a ser mais lentas do que as memórias bipolares. PMOS, o processo MOS mais antigo, é o mais lento. NMOS é um pouco mais rápido e é, provável mente. o mais comunmente usado hoje em dia. As CMOS são as mais rápidas das memórias MOS, mas ainda são algo mais lentas do que os tipos bipolares. As grandes vantagens das memórias MOS são a dissipação de potência e a densidade, As memórias MOS usam muito menos potência por bit do que as bipolares. Além disso, pelo fato de o processo de fabricação MOS ser mais simples, mais bist podem ser armazenados em uma dada área de pastilha. Assim, quase todos os CIs de memórias grandes serão MOS. As memórias CMOS consomem quase zero de potência sob condições estáticas (dc), mas a dissipação de potência cresce à medida que a freqüência de operação aumenta.

2.3. TIPOS

Os CIs de memória existem em diversos tipos que diferem em sua estrutura interna e no modo como são utilizados. Na verdade, existem duas grandes classificações que incluem todos eles. Estas duas classificações são baseadas na freqüência relativa das operações de leitura contra as operações de escrita que devem ser realizadas na memória.

Memórias de leitura-escrita

As memórias em que se pode ler ou escrever com a mesma facilidade são chamadas de memórias de leitura-escrita ("read-write memories"-RWM). Os exemplos de memórias já discutidos eram deste tipo, e nós vimos que a operação de leitura ou de escrita era selecionada pela entrada R/W. O termo "RWM", porém, é usado raramente, apesar do ser mais preciso do que o termo usual-memória de acesso aleatório ("random-uccess-memory''-RAM). O termo RAM, na verdade, descreve qualquer memória capaz de ter qualquer de suas locações acessada sem ter que passar por outras locações . Fita magnética, por exemplo, não seria classificada como sendo uma RAM. A convenção presente estabeleceu que RAM significaria RWM, e, assim, sempre usaremos o termo RAM para significar um dispositivo de memória que pode ser facilmente lido ou escrito. As RAMs são usadas em computadores para o armazenamento temporário de programas mas e de dados. O conteúdo de muitas das locações da RAM irá mudar continuamente medida que o computador executa um programa. Isto requer tempos rápidos para os ciclo de leitura e de escrita da RAM, para não reduzir a velocidade do computador. Uma grande desvantagem das RAMs semicondutoras é que elas são voláteis, o que significa que, quando a energia elétrica é desligada da pastilha, a RAM perde a informação nela armazenada. Algumas RAMs, porém, usam quantidades de potência tão pequenas no modo de espera (nenhuma operação de leitura ou de escrita em andamento), que elas podem ser alimentadas por baterias no caso de falha na alimentação normal, ou quando esta é desligada.

Memórias de apenas-leitura

As memórias de apenas-leitura {"read-only memories"-ROM) englobam os tipos que são projetados, primariamente, para terem seus dados lidos. De fato, durante a operação normal, nenhum dado novo pode ser escrito em uma ROM. Alguns tipos de ROMs podem ser escritos apenas uma vez. Outros podem ser escritos quantas vezes for desejado, mas o processo de escrita não é simples. Antes de vermos as variações de ROMs, examinaremos, o símbolo básico da ROM, mostrado na Fig. 4. O exemplo na Fig. 4 é de uma ROM que armazena 1024 palavras de 8 bits. Ela seria chamada de ROM de 1024 x 8 ou. mais simplesmente, ROM 1K x 8. onde 1K representa 1024. De forma similar, 4096 x 8 pode ser escrito como 4K x 8, e assim por diante. Como esta ROM armazena 1024 palavras diferentes, ela requer l0 entradas de endereço (210 = 1024), O tamanho da palavra é de 8 bits, de modo que há 8 linhas de saída. A entrada SELEÇÃO DE PASTILHA (CS) é usada para habilitar ou desabilitar as saídas da memória. Com CS = 0, as saídas estão habilitadas e reproduzirão a palavra de dados armazenadas na locação selecionada pelas entradas de endereço. Com CS = 1, as saídas estão desabilitadas (circuito aberto). Note que não existem entradas de dados ou de controle R/W, pois a operação de escrita não faz parte da operação normal da ROM. Algumas ROMs têm pinos especiais de entrada usados para escrever, inicialmente, os dados na ROM; mas eles não estão mostrados no símbolo da ROM, pois, geralmente, não são usados, uma vez que a ROM esteja colocada em um circuito. Obviamente, as ROMs são utilizadas para armazenar dados que não mudem. Um uso principal para as ROMs é o armazenamento de programas e dados em sistemas dedicados a microcomputador, tais como o tipo usado em muitas das novas e sofisticadas caixas registradoras eletrônicas. Tais sistemas, usualmente, também possuem uma pequena quantidade de RAM para manipular os dados variáveis envolvidos em uma transação. A informação seria escrita na ROM durante a fabricação ou a instalação da máquina, e esta informação não seria apagada ao ser desligado a alimentação. Em outras palavras, todas as ROMs são memórias não voláteis. As ROMs podem ser subdivididas em diversos tipos, que diferem no modo como a informação é escrita ou programada nas locações de armazenamento da memória. ROM programada por máscara. Este tipo de ROM tem suas locações escritas (programadas) pelo fabricante quando o Cl está sendo fabricado. Um negativo fotográfico chamado máscara é usado para controlar as ligações elétricas na pastilha. Uma máscara especial é necessária para cada conjunto diferente de informações a serem armazenadas na ROM. Como estas mascaras são caras, este tipo de ROM só é econômico sem necessitar de uma grande quantidade da mesma ROM. Algumas ROMs deste tipo são disponíveis comercialmente, pré-programadas com informações ou dados utilizados comumente, tais como certas tabelas matemáticas e códigos geradores de caracteres para mostradores ("displays'') com TRCs. ROM programável (PROM) Uma PROM é uma ROM que pode ser programada pelo usuário depois de te-la comprado. A PROM mais comum contém fios de níquel-cromo muito finos que atuam como fusíveis. O usuário pode, seletivamente. ''queimar'' alguns destes fusíveis com correntes aplicadas aos pinos apropriados do Cl e, assim, programar a PROM de acordo com sua tabela da verdade.* Uma vez completado este procedimento de programação, porém, o programa não poderá mais ser alterado, de forma que ele deverá estar correto na primeira vez. O fabricante ou o distribuidor do Cl poderá programá-lo para você, de acordo com a sua tabela da verdade isto representara um custo extra, mas eliminara a preocupação de cometer um erro.

Fig. 4 - Símbolo típico de uma ROM.

ROM programável-apagável

(EPROM pode ser programada pelo usuário e pelo usuário e ela poderá, também, ser apagada e reprogramada por ele, quantas vezes ele desejar. Uma vez programada, a EPROM é uma memória não-volátil que manterá os dados armazenados indefinidamente. As EPROMs são escritas eletronicamente aplicando-se pulsos nos pinos apropriados do CI. O processo inteiro de programação, se realizado manualmente, poderá levar um bom tempo. São disponíveis comercialmente diversos tipos de programadores de EPROM que podem cortar o tempo de programação para menos de 1 minuto. Existem dois processos de apagamento usados nas EPROMs normalmente disponíveis. Um processo envolve a aplicação da forte luz ultravioleta através de uma janela de quartzo existente na pastilha. O outro processo utiliza tensões aplicadas aos pinos apropriados da pastilha. Ambos os processos de apagamento, ultravioleta ou elétrico, apagam a memória inteira de modo que uma reprogramação completa é necessária. As EPROMs apagadas eletricamente são, muitas vezes. chamadas de PROMs eletricamente alteráveis ("electrically alterable PROMs"-EAPROMS ou E A ROMs).

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