Memorias

Memorias

RAM

RAM son las siglas de random access memory, un tipo de memoria de ordenador a la que se puede acceder aleatoriamente; es decir, se puede acceder a cualquier byte de memoria sin acceder a los bytes precedentes. La memoria RAM es el tipo de memoria más común en ordenadores y otros dispositivos como impresoras.

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.

Hay dos tipos básicos de memoria RAM

• RAM dinámica (DRAM)

• RAM estática (SRAM)

Los dos tipos de memoria RAM se diferencian en la tecnología que utilizan para guardar los datos, la meoria RAM dinámica es la más común.

La meoria RAM dinámica necesita actualizarse miles de veces por segundo, mientras que la memoria RAM estática no necesita actualizarse, por lo que es más rápida, aunque también más cara. Ambos tipos de memoria RAM son volátiles, es decir, que pierden su contenido cuando se apaga el equipo.

SRAM

Static Random Access Memory (SRAM), o Memoria Estática de Acceso Aleatorio es un tipo de memoria basada en semiconductores que a diferencia de la memoria DRAM, es capaz de mantener los datos, mientras esté alimentada, sin necesidad de circuito de refresco. Sin embargo, sí son memorias volátiles, es decir que pierden la información si se les interrumpe la alimentación eléctrica.

No debe ser confundida con la SDRAM (Syncronous DRAM).

Diseño

Estas memorias son de Acceso Aleatorio, lo que significa que las posiciones en la memoria pueden ser escritas o leídas en cualquier orden, independientemente de cual fuera la última posición de memoria accedida. Cada bit en una SRAM se almacena en cuatro transistores, que forman un biestable. Este circuito biestable tiene dos estados estables, utilizados para almacenar (representar) un 0 o un 1. Se utilizan otros dos transistores adicionales para controlar el acceso al biestable durante las operaciones de lectura y escritura. Una SRAM típica utilizará seis MOSFET para almacenar cada bit. Adicionalmente, se puede encontrar otros tipos de SRAM, que utilizan ocho, diez, o más transistores por bit. Esto es utilizado para implementar más de un puerto de lectura o escritura en determinados tipos de memoria de video.

Un menor número de transistores por celda, hará posible reducir el tamaño de esta, reduciendo el coste por bit en la fabricación, al poder implementar más celdas en una misma oblea de silicio.

Es posible fabricar celdas que utilicen menos de seis transistores, pero en los casos de tres transistores4 5 o uno solo se estaría hablando de memoria DRAM, no SRAM.

El acceso a la celda es controlado por un bus de control (WL en la figura), que controla los dos transistores de acceso M5 y M6, quienes controlan si la celda debe ser conectada a los buses BL y BL. Ambos son utilizados para transmitir datos tanto para las operaciones de lectura como las de escritura, y aunque no es estrictamente necesario disponer de ambos buses, se suelen implementar para mejorar los márgenes de ruido.

A diferencia de la DRAM, en la cual la señal de la línea de salida se conecta a un capacitador, y este es el que hace oscilar la señal durante las operaciones de lectura, en las celdas SRAM son los propios biestables los que hacen oscilar dicha señal, mientras que la estructura simétrica permite detectar pequeñas variaciones de voltaje con mayor precisión. Otra ventaja de las memorias SRAM frente a DRAM, es que aceptan recibir todos los bits de dirección al mismo tiempo.

El tamaño de una memoria SRAM con m líneas de dirección, y n líneas de datos es 2m palabras, o 2m × n bits.

Modos de operación de una SRAM

Una memoria SRAM tiene tres estados distintos de operación: standby, en el cual el circuito está en reposo, reading o en fase de lectura, durante el cual los datos son leídos desde la memoria, y writing o en fase de escritura, durante el cual se actualizan los datos almacenados en la memoria.

Reposo

• Si el bus de control (WL) no está activado, los transistores de acceso M5 y M6 desconectan la celda de los buses de datos. Los dos biestables formados por M1 – M4 mantendrán los datos almacenados, en tanto dure la alimentación eléctrica.

Lectura

• Se asume que el contenido de la memoria es 1, y está almacenado en Q. El ciclo de lectura comienza cargando los buses de datos con el 1 lógico, y luego activa WL y los transistores de control. A continuación, los valores almacenados en Q y Q se transfieren a los buses de datos, dejando BL en su valor previo, y ajustando BL a través de M1 y M5 al 0 lógico. En el caso que el dato contenido en la memoria fuera 0, se produce el efecto contrario: BL será ajustado a 1 y BL a 0.

Escritura

• El ciclo de escritura se inicia aplicando el valor a escribir en el bus de datos. Si se trata de escribir un 0, se ajusta BL a 1 y BL a 0, mientras que para un 1, basta con invertir los valores de los buses. Una vez hecho esto, se activa el bus WL, y el dato queda almacenado.

Aplicaciones y usos

Características

• La memoria SRAM es más cara, pero más rápida y con un menor consumo (especialmente en reposo) que la memoria DRAM. Es utilizada, por tanto, cuando es necesario disponer de un menor tiempo de acceso, o un consumo reducido, o ambos. Debido a su compleja estructura interna, es menos densa que DRAM, y por lo tanto no es utilizada cuando es necesaria una alta capacidad de datos, como por ejemplo en la memoria principal de los computadores personales.

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