Semestre 2015-2 LABORATORIO DE DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO Y DISPOSITIVOS DE ENTRADA - SALIDA PREVIO 3 MEMORIAS DE LECTURA – ESCRITURA SEMICONDUCTORAS, RAM`s

1- Explique cuantos tipos de memoria RAM existen y sus características principales, de un ejemplo de cada tipo. ( 1 PUNTO )

2- Simule en forma digital (entradas-salidas) y presente en el laboratorio la forma de operar del circuito de la figura 2, de la práctica que se realizará y describa los pasos a seguir para escribir y leer los datos. Esta práctica se armara en el laboratorio. ( 3 PUNTOS )

3- Defina que es un circuito secuencial y dibuje el diagrama del modelo clásico de un circuito secuencial. (2 PUNTOS )

4- ¿ Que es un registro y cuantos tipos de registros existen ?.

(1 PUNTO )

5- ¿ Simule en forma digital como se implementará un habilitador general CE (chip enable) de la figura 2, para la práctica será necesario su armado, así es que contemple comprar los componentes necesarios para su implementación y funcionamiento. (2 PUNTOS )

6- ¿ Cuál es la diferencia entre un Registro y un Latch ? (1 PUNTO )

LABORATORIO DE DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO Y DISPOSITIVOS DE ENTRADA – SALIDA PRÁCTICA 3 MEMORIAS DE LECTURA – ESCRITURA SEMICONDUCTORAS, RAM`s Objetivo de la práctica. Comprender la estructura y el funcionamiento interno de las memorias de lectura escritura, implementándose una memoria RAM de 2 x 2, utilizando para ello principalmente circuitos de baja y media escala de integración. Introducción. A las memorias de lectura - escritura semiconductoras se les conoce también como memorias RAM (Random Access Memory) en donde el tiempo de acceso para cualquier localidad es el mismo o sea es una constante, no importando que localidad se quiera accesar. Cabe hacer la aclaración que las memorias ROMs son también memorias de acceso aleatorio. Existen dos tipos de memorias de lectura - escritura semiconductoras, las RAM estáticas y las RAM dinámicas, en las primeras el elemento de almacenamiento es el circuito biestable o flip - flop, el cual mantiene la información mientras este conectado a la fuente de alimentación, mientras que en las celdas de la memoria RAM dinámicas, el elemento de almacenamiento es la capacitancia parásita que existe entre el gate y el source de los transistores mosfet, por lo cual la información se mantendrá por algunos milisegundos sin degradación notable, teniéndose que efectuar a continuación el proceso de refresco, el cual consiste en recargar aquellas capacitancias que presenten un voltaje alto.Un ejemplo de una celda RAM estática a nivel transistor es la siguiente: VDD

Columna

Columna

dato

dato T1

T2

T3

T4 A

B

T5

al amplificador sensor

T6

línea de selección X

Figura RAM.1.

Celda RAM a nivel transistor.

al amplificador sensor

La celda estará integrada por los transistores T1, T2, T5 y T6, los cuales forman un flip flop, el cual mantendrá la información mientras la celda no este siendo seleccionada (es decir la línea de selección X está a un voltaje bajo), por lo que los transistores T3 y T4 estarán apagados y aislan a la celda, por otro lado los transistores T1 y T2 actúan como resistencias de carga de T5 y T6 respectivamente, además entre los transistores T5 y T6, uno estará apagado y el otro encendido, de esta forma se mantiene la información y se determina el dato almacenado en la celda, por convención nuestra, si queremos tener un uno almacenado el transistor T6 estará encendido y viceversa si queremos tener un cero almacenado (T5 encendido y T6 apagado, por lo tanto en el nodo “B” habrá un voltaje alto y en el nodo “A” habrá un voltaje bajo, manteniéndose de esta manera la información que tiene guardada la celda).

Ahora bien para una operación de lectura o de escritura la línea de selección X de la celda deberá estar a un voltaje alto, con lo cual se logra tener una conexión con los dispositivos de entrada y sensores de salida.

Para una lectura, la línea de selección debe estar a un voltaje alto, los transistores T3 y T4 estarán encendidos, por lo tanto el voltaje entre el drenaje y la fuente de estos transistores es conocido (Vds=0.2V), por consiguiente el amplificador sensor detectará el valor del dato almacenado. Por ejemplo, suponga que se tiene almacenado un uno, en el nodo "A" habrá un voltaje alto. La suma de este voltaje más el voltaje de encendido entre el drenaje y la fuente del transistor será el detectado por el amplificador sensor, el cual detectaría un uno almacenado. Cuando se tuviera un cero almacenado, el sensor detectaría el voltaje Vds de encendido del transistor más el voltaje en el nodo "A" que en este caso sería bajo, detectándose un cero almacenado. Para una escritura, suponiendo que se tenía un cero almacenado (en el punto “A” habrá un voltaje bajo, mientras en el punto “B” habrá un voltaje alto, por lo tanto el transistor T5 estará encendido y el transistor T6 estará apagado, manteniendo el dato guardado) y se quiere almacenar un uno, por lo cual se debe poner la información en la línea de entrada de dato (voltaje alto) y en la línea de entrada dato negado (voltaje bajo), al aplicarse un voltaje alto en la línea de selección de la celda, los transistores T3 y T4 encienden dejando pasar al nodo "A" el voltaje respectivo de la línea de entrada de dato y al nodo "B" el voltaje respectivo de la línea de entrada de dato negado, con lo cual se hace la transición respectiva y se almacena la información dentro de la celda. Cuando se deshabilita la línea de selección a un voltaje bajo, la información almacenada se mantiene constante gracias al flip flop formado por los transistores T1, T2, T5 y T6.

Desarrollo

1) Con el tipo de Flip-Flop que seleccionó para alambrar el inciso (2), armar y probar la tabla de operación de su flip-flop. (mostrar la tabla de verdad)

2)

Armar la memoria RAM estática con una organización de 2 x 2 que se presenta en la figura 2.

- Identifique y explique los principales bloques de la memoria RAM. ( Direccionamiento, Bus de entrada, bus de salida, bloque de almacenamiento y bloque de control )

Figura 2. RAM estática de 2 x 2 -

Realice varias lecturas y escrituras sobre la memoria, y compruebe el buen funcionamiento mediante la tabla 1. Ao

S2

S1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

Tabla 1.

-

Llame al profesor para su verificación.

a) Mencione los pasos que se deben seguir para una lectura.

b) ¿Cuál es el tiempo de acceso para la operación de lectura ?.

c) Mencione los pasos que se deben seguir para una escritura.

d) ¿Cuál es el tiempo de acceso para una escritura? y diga ¿cuál es la frecuencia máxima de operación? e) Cómo se introduciría un habilitador general de la memoria de la figura 2, arme y demuestre experimentalmente y explique a detalle su funcionamiento.

f) Compruebe que la memoria RAM alambrada pertenece al tipo de memoria volátil y de lectura no destructiva.

Material. 1 C.I. 7401 1 C.I. 7404 (2 C.I. 7473 ó 7476 y 3 C.I. 7411) , seleccione el flip-flop que ud prefiera. 8 leds

NOTA: Presentar hojas de especificaciones de los circuitos que se utilizarán.