Existem vários tipos de memória RAM, entre eles estão incluídos a SRAM e DRAM.São ambas memórias do tipo volátil isto é, quando não há energia eléctrica, a informação perde-se.
São utilizadas essencialmente para escrita e leitura de informação.
SRAM (Static RAM)
É um tipo de memória RAM estática e possui as seguintes características:
Células de memória - Latches / flip-flops
Rápidas – tempos de acesso baixos para leitura e para escrita
Utilizadas tipicamente como memórias cache (associadas ao processador)
DRAM (Dynamic RAM)
É uma memória de tipo dinâmico e tem os seguintes aspectos:
Células de memória - Pares transistor-condensador, que conseguem manter o nível lógico armazenado durante curtos espaços de tempo
Necessitam por isso de ciclos de refrescamento periódicos para reposição dos níveis lógicos nos condensadores
Mais lentas que as SRAM.
Maior capacidade de armazenamento e menor custo.
Utilizadas nas Memórias RAM principais dos computadores.
Tipos de DRAM
SDRAM (Synchronous DRAM)
Síncronas com o relógio de sistema
DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
Reagem a ambos os flancos do sinal de relógio
Muito utilizadas em PCs
Evolução: DDR (2000) DDR-2 (2003) DDR-3 (2007)
RDRAM (Rambus DRAM)
Têm esta designação porque os módulos de memória estão ligadas em série num barramento (bus) próprio
Eficientes em leituras e escritas por blocos
Pouco utilizadas em PCs, usadas na Playstation 2 e Nintendo 64
Um célula básica de memória é consituida por um conjunto de circuitos elécticos.
Ele é basicamente um filp-flop que possui as seguintes portas como se pode ver no esquema seguinte:
D - Entrada de dado.
Q - Saída de dado.
R/W - Linha única de escrita e leitura.
S - Activação/desactivação.
Processo de endereçamento de memória
No endereçamento de memória existem vários aspectos a referir e podemos também ver na imagem seguinte:
k linhas de endereço
n linhas de dados de entrada
Sinais de controlo
Leitura/Escrita
Enables
n linhas de dados de saída
O processo também é feito com descodificadores como na imagem:
Arquitetura de Von Neumann
A Arquitetura de Von Neumann, é uma arquitetura de computadores que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar os seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas.
A máquina proposta por Von Neumann reúne os seguintes componentes: uma memória, uma unidade aritmética e lógica (ALU), uma unidade central de processamento (CPU), composta por diversos registadores, e uma Unidade de Controlo (CU), cuja função é buscar um programa na memória, instrução por instrução, e executá-lo sobre os dados de entrada.
Esta arquitetura tem a principal desvantagem de ser muito lenta.
Arquitetura de Harvard
A Arquitetura de Harvard baseia-se num conceito mais recente que a de Von Neumann, com a necessidade de colocar o microcontrolador a trabalhar mais rápido. É uma arquitetura de computadores que se distingue das outras por possuir duas memórias diferentes e independentes em termos de barramento e ligação ao processador.
Baseia-se na separação de barramentos de dados das memórias onde estão as instruções de programa e das memórias de dados, permitindo que o processador possa acessar as duas simultaneamente, obtendo um desempenho melhor do que a da Arquitetura de Von Neumann, pois pode buscar uma nova instrução enquanto executa outra.
A principal vantagem desta arquitectura é dada pela dupla ligação às memórias de dados e programa (código), permitindo assim que o processador leia uma instrução ao mesmo tempo que faz um acesso à memória de dados.
A arquitetura Havard também possui menos instruções que a de Von-Neumann, e essas são executadas apenas num único ciclo de relógio.
Os microcontroladores com arquitetura Havard são também conhecidos como "microcontroladores RISC" (Computador com Conjunto Reduzido de Instruções), e os microcontroladores com uma arquitetura Von-Neumann, de "microcontroladores CISC" (Computador com um Conjunto Complexo de Instruções).
Resumo
Von Neumann
Arquitetura mais simples
Mais lento porque não permite acesso simultâneo às memórias.
CISC
Exemplo
4004 - 46 Instruções
8080 - 78 Instruções
8051 - 111 Instruções
8085 - 150 Instruções
Z80 - Mais de 500 Instruções
Harvard
Arquiterua mais complexa
Mais rápido pois permite acesso em simultâneo às memórias
A Arquitectura de computadores é a estrutura e a organização dos hardwares e refere-se ao funcionamento interno do computador, como está organizado e distruibuído.
North Bridge:
O controlador North Bridge é um chipset que controla e faz a comunicação entre barramentos com mais desempenho como as placas gráficas AGP e PCI-Express e os slots de memória.
South Bridge:
A South Bridge tem a mesma função da North Bridge, mas esta encontra-se ligada aos barramentos de baixa velocidade como os slots PCI, placa gráfica on-board, portas de I/O da motherboard (teclado, rato, paralela, etc.) e à BIOS.
Chipset
Um chipset é um grupo de chips ou circuitos integrados, que são feitos para trabalhar em conjunto e que são geralmente comercializados como um produto único.
North bridge
O northbridge é um dos dois chips que constituem o chipset numa motherboard, conectando os barramentos de mais velocidade.
South bridge
Tipo o North Bridge mas liga aos barramentos de baixa velocidade.
FSB
FSB é o barramento frontal de transferência de dados que transporta informação entre a UCP e o northbridge da motherboard.
DMA O DMA permite que alguns dispositivos acessem à memória do sistema para leitura e escrita independentemente do CPU.
Existem várias famílias de circuitos integrados TTL (Transistor Transistor Logic) e CMOS(Complementary MOS) .
Principais modelos TTL:
TTL 74L - Baixa Potência
TTL 74H - Alta Velocidade
TTL 74S - Schottky
TTL 74LS Schottky - Baixa Potência (LS-TTL)
TTL 74AS Schottky - Avançada (AS-TTL)
TTL 74ALS - TTL Schottky Avançada de Baixa Potência
Principais modelos CMOS:
4000/14000 - foram as primeiras séries da família CMOS
74C - compatível, pino a pino e função por função, com os dispositivos TTL
74HC - de Alta Velocidade
74HCT - CMOS de Alta Velocidade - podem ser alimentados directamente por saídas de dispositivos TTL
Família Lógica TTL
Faixas de tensão correspondentes aos níveis lógicos de entrada:
Entre 2 e 5 Volt, nível lógico 1
Entre 0,8V e 2V o componente não reconhece os níveis lógicos 0 e 1, devendo portanto, ser evitada em projectos de circuitos digitais.
Entre 0 e 0,8 Volt, nível lógico 0
Faixas de tensão correspondentes aos níveis lógicos de saída:
Entre 2,4 e 5 Volt, nível lógico 1
Entre 0,3 e 0,5 Volt, nível lógico 0
Família Lógica CMOS
Faixa de alimentação que se estende de 3V a 15V ou 18V, dependendo do modelo.
A família CMOS possui também, uma determinada faixa de tensão para representar os níveis lógicos de entrada e de saída, porém estes valores dependem da tensão de alimentação e da temperatura ambiente.
Contítuição das portas lógicas
Os componentes principais que constituem as portas lógicas são os transístores bipolares (família lógica TTL) ou os transístores de efeito de campo – Fet – (família lógica CMOS).
Estes transístores comportam-se como interruptores electrónicos que ou estão em condução (1) ou estão ao corte (0).
Desde 1991, os cientistas têm pesquisado mais uma fibra com enorme potencial econômico: os nanotubos de carbono.
Os nanotubos (CNT, do inglês carbon nanotube), são fibras enroladas e esse enrolamento, é feito quimicamente em “folhas” monoatómicas de grafite.
A estrutura química desta substância que permite escrever (como no lápis), também permite a separação de camadas finíssimas do material. Idealmente, essas camadas têm exactamente um átomo de espessura, porem é possível separar camadas mais grossas.
Com a “folha” de grafite separada do resto do material, através de reações químicas complexas, envolvendo calor, eletricidade e metais como o ferro, o níquel ou o cobalto – os cientistas forçam o carbono a criar um túnel, semelhante àquele criado ao enrolar a folha de papel. Como na química é muito difícil existir algo com “pontas soltas”, entretanto, os nanotubos de carbono apresentam tampas também formadas por átomos de carbono nas suas extremidades.
Até agora os CNT apresentam dois desafios aos cientistas.
O primeiro deles é a dificuldade de se obter fibras longas. Até ao presente momento, não se conseguiu produzir, de maneira confiável, nanotubos de carbono com mais do que poucos milímetros de comprimento. Além desse problema, existe também a necessidade de se descobrir como produzir este material em larga escala, para uso industrial.
Dependendo da maneira com que são produzidos, os CNTs apresentam características físicas e químicas diferentes. Como podem apresentar diversas configurações moleculares, cada uma dessas estruturas se comporta de modos até mesmo opostos às moléculas de mesma composição.
Como funcionam?
Por exemplo, dependendo da maneira com que os átomos de carbono estão dispostos na estrutura, o CNT pode ser condutor ou semicondutor. Um nanotubo condutor é até 1000 vezes mais eficiente na transmissão de eletricidade do que os fios de cobre utilizados actualmente. Já um nanotubo semicondutor, com as suas dimensões reduzidas, pode ser utilizado para incluir – em objectos de dimensões mínimas – circuitos eletrónicos refinados. Uma das possíveis aplicações dos CNTs é a construção de nano processadores capazes de substituir os chips produzidos actualmente, feitos com silício. Isto é importante por diversos motivos, entre eles a diminuição da necessidade de mineração, já que o grafite pode ser produzido em laboratório a partir de outros materiais, e também por diminuir o tamanho de equipamentos eletrónicos e computacionais a dimensões microscópicas.
Outras aplicações dos nanotubos de carbono estão voltadas à conservação e transmissão eficiente de energia. No Massachussets Institute of Technology (MIT), pesquisadores conseguiram transformar agrupamentos de nanotubos de carbono em células solares, capazes de capturar e transmitir a energia solar de maneira mais eficaz que as células fotovoltaicas actualmente em uso.
Ainda no âmbito de energia eléctrica, os CNTs podem ser alinhados sobre uma folha de celulose – principal componente do papel. Nesta configuração, cada nanotubo age como um electrodo, capaz de conter e transmitir energia. Assim, esta folha de papel transforma-se num tipo de bateria. Além de poder fornecer energia de forma contínua e regular (como uma pilha comum), a bateria de papel também se comporta como um supercondensador, semelhante aos componentes responsáveis pelos flashes das máquinas fotográficas, capaz de distribuir um pulso enorme de energia em questão de mili-segundos.
Resumo de funcionamento
Os nanotubos de carbono conseguem transportar e armazenar uma carga eléctrica maior do que outras estruturas de carbono pelo facto da sua estrutura microscópica aumentar a quantidade de superfície disponível. No entanto, precisam normalmente de materiais que os mantenham agregados em películas. Estes materiais reduzem a condutividade e a capacitância (ou capacidade de armazenar carga) das películas.
Quando será comercializada esta tecnologia?
Muitos outros usos para este material ainda serão descobertos ou inventados até que a produção em escala industrial se torne realidade. Em termos de ciência de materiais, provavelmente os nanotubos de carbono são o assunto mais pesquisado e discutido nos últimos anos, e isso não tende a mudar tão cedo.
Entretanto, como a tecnologia muda com uma velocidade impressionante, a previsão de alguns anos para a chegada de equipamentos criados a partir de CNTs pode ser abreviada sem nenhum aviso. O composto do futuro pode estar disponível ao público mais cedo do que se imagina.
