Curs VI

1. Curs VI Memoria si sistemul periferic

2. Memoria • Memoria unui computer sau a unui sistem cu microprocesor este o componenta, un dispozitiv sau un mediu de stocare destinat retinerii informatiei (date si program) pentru o perioada de timp in vederea prelucrarii. • Este o componenta importanta a oricarui computer si este strans legata de unitatea centrala de prelucrare

3. Organizarea ierarhica a memoriei • Nivelul primar de stocare: conectare directa la unitatea centrala de prelucrare. Este prezenta in orice sistem cu microprocesor. • - Registri procesorului – sunt interni unitatii centrale de prelucrare, contin date in curs de prelucrare • - Memoria ‘Cache’ – este interna la procesoarele performate, informatia din memoria principala este duplicata in memoria cache pentru un aces mai rapid. Memoria cache poate fi organizata pe mai multe nivele: nivelul 1 find mai stans cumplat cu unitatea centrala mult mai rapid dar de capacitate mai mica decat nivelul 2. Niveleul 2 este mai rapid decat memoria principala dar de capacitate mult mai mica decat aceasta. • - Memoria principala: contine instructiunile si datele • Timpul de acces este de ordinul ns

4. Nivelul secundar de stocare si stocare off-line • Nivelul secundar de stocare - Necesita utilizarea sistemului de intrare iesire pentru acces la informatia stocata • Este utilizata pentru stocarea informatiei persistente pe termen lung. • Unele sisteme de operare utilizeaza nivelul doi de stocare ca memorie virtuala – pentru cresterea artificiala, aparenta a memoriei principale (fisiere de tip swap sau cache). • Nivelul secundar de stocare este reprezetat de ‘hard disk’-uri. • Timpul de acces la memoria secundara este de ordinul ms, Rezulta o degradare semnificativa a performantelor oricarui computer atunci cand programele utilizeaza memoria virtuala • Stocarea “off-line” • Este un sistem de stocare unde mediul de stocare poate fi scos si introdus in sistem cu usurinta. Este utilizat pentru transferul si arhivarea datelor. • In calculatoarele moderne este reprezentat de CD, DVD, carduri de memorie, memorie flesh, discul flexibil (floppy disk), Zip disk, banda magnetica, inclusiv medii care se conecteaza pe portul USB

5. Nivelul de stocare tertiara si bazele de date • Nivelul trei de stocare este similar stocarii off-line dar mediile de stocare sunt depozitate si pot fi introduse automat prin intermediul unor brate robotizate. • Timpul de acces este de ordinul secundelor • Este intalnit la super-computere, (nu apare la computerele personale) • O alta posibilitate este stocarea informatiei in retea pe alte computere. • Informatiile importante sunt stocate redundand existand mai multe copii.

6. Criterii de clasificare a memoriei • Dupa persistenta informatiei in lipsa alimentarii cu energie: - memorie nevolatila - memorie volatila • Dupa tehnologia de realizare - memorie semiconductoare - discuri magnetice, benzi magnetice, discuri optice, - alte tipuri (microfilme, banda perforata, cartele perforate

7. Tipuri de memorie semiconductoare • Nevolatila – are capacitatea de a pastra informatia si cand nu este alimentata cu energie) • ROM (Read Only Memory) • PROM (Programmable Read Only Memory) • EPROM (Erase Programmable Read Only Memory) • EEPROM (Electric Erase Programable Read Only Memory • Flesh memory • Volatila – informatia se pastreaza numai pe durata alimentarii cu energie RAM (Random Access Memory) - Static - Dinamic

8. Memorie nevolatila ne-semiconductoare • Discul magnetic • Fix (Hard-disk) • Mobil (Floppy disk) • Banda magnetica • Discul Optic • CD-ROM • DVD • Cartela perforata (nu se mai utilizeaza) • Banda perforata (nu se mai utilizeaza) • Microfilm

9. Memoria ROM • Read only memory Este o memorie care poate fi doar citita. Ea este inscrisa in momentul realizarii prin intermediul mastilor de realizare a circuitelor integrate. Celula de memorie consta in existenta, (1 logic), sau absenta, (zero logic), unei diode Fabricarea memoriei ROM nu se justifica decat pentru un numar foarte mare de circuite care contin acelas program. A fost utilizata pentru stocarea BIOS la primele computere.

10. Memoria PROM • Programmable read only memory - In mod uzual acest tip de memoria poate fi doar citita. • Memoria poate fi scrisa o singura data. • Spre deosebire de memoria ROM care este programata la proiectarea mastilor de executie a circuitului integrat, memoria PROM contine in fiecare celula un element echivalent unei sigurante fuzibile care la programare se arde pentru inscrierea bitului 0. Distrugerea sigurantei fuzibile este ireversibila deci memoria poate fi scrisa o singura data. Programarea se realizeaza cu ajutorul unui dispozitiv special numit programator de PROM-uri. • Memoria PROM se utilizeaza acolo unde numarul de exemplare in care este reprodus un program este mai scazut si nu se justifica economic inscrierea sa in memorii de tip ROM. • Atat memoriile ROM cat si PROM sunt utilizate pentru stocarea unor programe utilizate la pornirea sistemului. • A fost utilizata la stocarea BIOS-ului la primele computere.

11. Memoria EPROM • Erasable Programmable Read Only Memory - Este un tip special de memorie programabila la care informatia este memorata sub forma uneor sarcini stocate in poarta flotanta a unui tranzistor. - Memoria este nevolatila, timpul de injumatatire al sarcinilor stocate in conditii normale este de ordinul zecilor de ani. - Memoria poate fi stearsa prin expunerea la raze ultraviolete. Prin efect fotoelectric, sarcinile stocate sunt eliberate. Memoriile EPROM se disting printr-un gemulet de sticla de regula acoperit cu o eticheta. • Dupa stergere memoria poate fi rescrisa, intr-un programator de EPROM necesitand o tensiune ridicata in comparatie cu tensiunea de lucru la citire. • Pentru stergere si reprogramare memoria trebuie extrasa din soclu. • Acest tip de memorie a fost utilizat pentru stocarea BIOS la comuterele mai vechi.

12. Memoria EEPROM • Electric Erasable Programmable Read Only Memory • Stergerea memoriei se realizeaza electric. Rescrierea se realizeaza de asemenea electric. Ciclul de de scriere octet cu octet este mult mai lunng decat in cazul citirii memoriei. • Acest tip de memorie poate echipa placi de baza cat si placi de extensie. Prin reprogramarea memoriei EEPROM se pot realiza setari care altfel ar necesita repozitionarea unor ‘jumper’.

13. Memoria FLASH ROM • Este un tip special de EEPROM la care stergerea si scrierea se poate face pe blocuri de memorie. Nivelul de tensiune pentru stergere si scriere este mai redus decat la memoria EEPROM. De asemenea timpul de stergere si scriere este mai redus. • La ora actuala memoria FLESH ROM este comuna pentru a stoca BIOS –ul sistemului (Basic Input Output System). Oferind posibilitatea de a fi actualizata (update) cu versiuni noi disponibile pe internet de la firma producatoare. Nu se recomanda actualizare numai daca este absolut necesara. O cadere a tensiunii in timpul actualizarii sau o eroare in dentificarea versiuni poate fi catastrofala.

14. Memoria SRAM • Static Random Access memory Memorie cu acces aleator – locatiile de memorie pot fi accesate in mod aleator spre deosebire de memoria secventiala (banda magnetica, banda de hartie). Termenul de acces aleator nu inseamna neaparat memorie volatila, exemplu memoria pe miez de ferita este cu acces aleator si nevolatila. De asemenea memoria ROM este nevolatila si asigura acces aleator. In mod uzual prin memorie RAM se intelege memorie semiconductoare care poate fi scrisa si citita si care este volatila. Memoria RAM static (SRAM) are propietatea de a pastra informatia inscrisa atat timp cat memoria este alimentata.

15. Structura SRAM • Fiecare bit este memorat pe patru tranzistoare care formeaza doua ramuri inversoare cuplate incrucisat • Celula de stocare are doua stari stabile (0 si 1 logic) • Inca doua tranzistoare sunt necesare pentru accesul la celula de memorie • Functionarea are stari: - in asteptare – linia de selectie nu este activata, tranzistoarele M5 si M6 deconecteaza celula de memorie de la liniile de iesire /BL si BL - Citire – potentialul liniilor BL, /BL nu este fixat din ezterior. Prin selectarea celulei, linile de iesire sunt aduse la potentialul iesirilor C, respectiv/Q. - Scriere - potentialul liniilor BL, /BL este fixat din exterior, prin selectiea celuli aceasta este fortata sa basculeze in starea fixata de BL, /BL • Existenta a doua linii de iesire BL, /BL nu este obligatorie, totusi dacase dispune de ambele linii, imunitate la zgomot este mai mare • Celula are nevoie de 6 tranzistoare, ocupa mult spatiu si deci nu se pot integra un volum mare de memorie pe un singur circuit. • Memoria este organizata cu m linii de adrese si n linii de date., in total vor exista 2m x n celule (biti). • Este mai rapida decat memoria DRAM • La frecvnete mici consuma mai putina energie decat DRAM Prezentare: Cu interfata asincrona 28 pini 32k x8 bit, si poate ajunge la 16Mbit/cip Cu interfata sincrona (256x72) ajunge la 18Mbit/cip

16. Utilizare SRAM • Memorie cache in computere deoarece este mai rapida decat DRAM • In sistemele cu microcontrolere si procesoare de semnal • Echipamente care necesita reducerea consumului de energie (camere digitale, telefoane celulare, sintetizatoare, jucarii, etc) • Se intalneste sub forma de “dual port access” in sistemele de prelucrare in timp real. • Hobbyists – intrarile de adresa nu sunt multiplexate, nu necesita reinprospatatre deci este mai usor de folosit.

17. DRAM • Dynamic Random Access Memory Este un tip de memorie cu acces aleator in care informatia este stacata intr-un set de condesatoare integrate (cate unul pt. fiecare bit) Cum condesatoarele reale sunt cu pierderi informatia trebuie sa fie reinprospatata periodic. Celula este mult mai simpla, un tranzistor si un condesator fata de 6 tranzistori la SRAM si deci poate fi integrata cu densitati foarte mari DRAM a fost inventata de Dr. Robert Dennard la IBMThomas J. Watson Research Center 1966 si patentata in 1968. In 1973 s-a introdus principiul multiplexarii adreselor pe linii si colane

18. Principiul citirii DRAM Celula 4X4 Circuitele DRAM pot avea mii de linii si coloane

19. Principiul Scrierii DRAM