Dr. Oniga István. DIGITÁLIS TECHNIKA 10 Memóriák

Hasonló dokumentumok
Dr. Oniga István. DIGITÁLIS TECHNIKA 10 Memóriák

elektronikus adattárolást memóriacím

Digitális rendszerek. Memória lapkák

7.hét: A sorrendi hálózatok elemei II.

Memóriák - tárak. Memória. Kapacitás Ár. Sebesség. Háttértár. (felejtő) (nem felejtő)

Számítógép felépítése

MEMÓRIA TECHNOLÓGIÁK. Számítógép-architektúrák 4. gyakorlat. Dr. Lencse Gábor. tudományos főmunkatárs BME Híradástechnikai Tanszék

Memóriák. Digitális Rendszerek és Számítógép Architektúrák 2011

Számítógép architektúrák. Tartalom. A memória. A memória

Ismerkedjünk tovább a számítógéppel. Alaplap és a processzeor

Számítógép Architektúrák (MIKNB113A)

A számítógép egységei

MEM 5. A DIGITÁLIS ADATTÁRAK (MEMÓRIÁK) A FÉLVEZETŐ ALAPÚ MEMÓRIÁK

8. témakör. Memóriák 1. Számítógép sematikus felépítése: 2.A memória fogalma: 3.A memóriák csoportosítása:

statikus RAM ( tároló eleme: flip-flop ),

A processzor hajtja végre a műveleteket. összeadás, szorzás, logikai műveletek (és, vagy, nem)

Architektúra, memóriák

F1301 Bevezetés az elektronikába Digitális elektronika alapjai Szekvenciális hálózatok

Máté: Számítógép architektúrák

BEVEZETÉS AZ INFORMATIKÁBA - SZÁMÍTÓGÉP ARCHITEKTÚRÁK. Háber István Ihaber@pmmik.pte.hu

6. óra Mi van a számítógépházban? A számítógép: elektronikus berendezés. Tárolja az adatokat, feldolgozza és az adatok ki és bevitelére is képes.

Előadó: Nagy István (A65)

DIGITÁLIS ADATTÁRAK (MEMÓRIÁK)

Számítógép egységei. Szoftver (a fizikai eszközöket működtető programok összessége)

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 9

MIKROELEKTRONIKA 7. MOS struktúrák: -MOS dióda, Si MOS -CCD (+CMOS matrix) -MOS FET, SOI elemek -MOS memóriák

Digitális Rendszerek és Számítógép Architektúrák

1. DIGITÁLIS TERVEZÉS PROGRAMOZHATÓ LOGIKAI ÁRAMKÖRÖKKEL (PLD)

Fábián Zoltán Hálózatok elmélet

Máté: Számítógép architektúrák

SZORGALMI FELADAT. 17. Oktober

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 9

Számítógép architektúrák. Tartalom. A memória. A memória

DIGITÁLIS TECHNIKA 7. Előadó: Dr. Oniga István

A mikroprocesszor felépítése és működése

Funkcionális áramkörök vizsgálata

IRÁNYÍTÁSTECHNIKAI ALAPFOGALMAK, VEZÉRLŐBERENDEZÉSEK FEJLŐDÉSE, PLC-GENERÁCIÓK

Bepillantás a gépházba

Számítógép Architektúrák

A PC vagyis a személyi számítógép. VIII. rész

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 8

Számítógép fajtái. 1) személyi számítógép ( PC, Apple Macintosh) - asztali (desktop) - hordozható (laptop, notebook, palmtop)

Tartalom. Számítógép architektúrák. A memória. A tárak implementációja. A félvezető tárolók. Egy cella

Kombinációs hálózatok Adatszelektorok, multiplexer

2. Számítógépek működési elve. Bevezetés az informatikába. Vezérlés elve. Külső programvezérlés... Memória. Belső programvezérlés

Hobbi Elektronika. A digitális elektronika alapjai: További logikai műveletek

8.3. AZ ASIC TESZTELÉSE

Laptop: a fekete doboz

Számítógép egységei. A részek feladatai: Központi egység: Feladata a számítógép vezérlése, és a számítások elvégzése.

7. Fejezet A processzor és a memória

DIGITÁLIS TECHNIKA I

LOGSYS LOGSYS LCD KIJELZŐ MODUL FELHASZNÁLÓI ÚTMUTATÓ november 8. Verzió

A Memory Interface Generator (MIG) beállítása a Logsys Kintex-7 FPGA kártyához

Első sor az érdekes, IBM PC ra alapul: 16 bites feldolgozás, 8 bites I/O (olcsóbb megoldás). 16 kbyte RAM. Nem volt háttértár, 5 db ISA foglalat

Számítógépek felépítése

Számítógép architektúrák. A memória

Számítógép architektúrák. A memória

Integrált áramkörök/4 Digitális áramkörök/3 CMOS megvalósítások Rencz Márta

Számítógép architektúrák. A memória

Hobbi Elektronika. A digitális elektronika alapjai: Sorrendi logikai áramkörök 3. rész

Digitális rendszerek. Mikroarchitektúra szintje

ELŐADÁS SZÁMÍTÓGÉP MŰKÖDÉSE FIZIKA ÉS INFORMATIKA

Hobbi Elektronika. A digitális elektronika alapjai: Sorrendi logikai áramkörök 2. rész

XI. DIGITÁLIS RENDSZEREK FIZIKAI MEGVALÓSÍTÁSÁNAK KÉRDÉSEI Ebben a fejezetben a digitális rendszerek analóg viselkedésével kapcsolatos témákat

Közlekedés gépjárművek elektronikája, diagnosztikája. Mikroprocesszoros technika. Memóriák, címek, alapáramkörök. A programozás alapjai

Máté: Számítógép architektúrák

BELÉPTETİ RENDSZER TERVEZÉSE - hardver

funkcionális elemek regiszter latch számláló shiftregiszter multiplexer dekóder komparátor összeadó ALU BCD/7szegmenses dekóder stb...

DIGITÁLIS TECHNIKA II Dr. Lovassy Rita Dr. Pődör Bálint MEMÓRIÁK

DIGITÁLIS TECHNIKA II Dr. Lovassy Rita Dr. Pődör Bálint

SZÁMÍTÓGÉPES ALAPISMERETEK

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

3.6. HAGYOMÁNYOS SZEKVENCIÁLIS FUNKCIONÁLIS EGYSÉGEK

A számítógépek felépítése. A számítógép felépítése

Kombinációs áramkörök modelezése Laborgyakorlat. Dr. Oniga István

I+K technológiák. Beágyazott rendszerek Dr. Aradi Szilárd

Máté: Számítógép architektúrák

Irányítástechnika Elıadás. A logikai hálózatok építıelemei

Az integrált áramkörök kimenetének kialakítása

11.2. A FESZÜLTSÉGLOGIKA

SZÁMÍTÓGÉPES ARCHITEKTÚRÁK

Digitális eszközök típusai

Processzor (CPU - Central Processing Unit)

A PLÁ k programozhatóságát biztosító eszközök

Számítógépek felépítése, alapfogalmak

2008. október 9. Verzió

Magyar nyelvű szakelőadások a es tanévben

Elvonatkoztatási szintek a digitális rendszertervezésben

Máté: Számítógép architektúrák

SZÁMÍTÓGÉPES ARCHITEKTÚRÁK

1. Az utasítás beolvasása a processzorba

Járműfedélzeti rendszerek I. 4. előadás Dr. Bécsi Tamás

Hobbi Elektronika. A digitális elektronika alapjai: Sorrendi logikai áramkörök 1. rész

SZÁMÍTÓGÉPEK BELSŐ FELÉPÍTÉSE - 1

Digitális áramkörök és rendszerek alkalmazása az űrben 3.

Programozás alapjai. 10. előadás

A mikroszámítógép felépítése.

Számítógépek, számítógép rendszerek

PAL és GAL áramkörök. Programozható logikai áramkörök. Előadó: Nagy István

PAL és s GAL áramkörök

Átírás:

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 10 Memóriák

Memóriák Programot, és adatokat tárolnak D flip-flop egyetlen bit, a regiszter egy bináris szám tárolására alkalmasak Memóriák több számok tárolására alkalmasak A adatok egy vagy több bites formátumba tárolódnak, általában 8 többszöröse 8 bit = byte; 2 byte = word; 32 bit = double-word, 64 bit=quad-word. Egy adat egységnek a elhelyezésének helyét címnek nevezzük. Pl. 1 2 3 4 5 6 7 8 7 sor 2 sor, 8 oszlop 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8

Memória paraméterei Memória mérete (N elemű, rekeszű) Címvonalak száma, N függvényében: log 2 (N) (Ha n darab címvezetékünk van, a memória N=2 n rekeszt tartalmaz ) Adatvonal szélessége: w Memóriaszervezése Sebesség T a : minimális elérési idő (access time) : az a legrövidebb idő, ami a cím kiadásától az adat megjelenéséig tart T ct : memória (cycle time) ciklus idő: minimális idő két elérés között (burstmódban) Cím busz Memória Adat busz Hozzáférés iránti kérelem

Memóriák szervezése Tárolókapacitás = memória celláinak száma = rekeszek száma x (bit/rekesze) Általában 1K (=1024) többszöröse. Példák 64 bit memória szervezése: a.) 8 számú 8 bites szó b.) 16 számú 4 bites szó c) 64 számú 1 bites szó 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 14 62 15 63 16 64 1 2 3 4 1 a) 8x8 tömb b) 16x4 tömb c) 64x1 tömb

Memóriák típusok

Memóriák típusok RAM (Random Access Memory) - Véletlen hozzáférésű memória, írható és olvasható. Kikapcsolás után az adatok elvesznek, ezért illanó memóriáknak is hívjuk őket. Az adatvezetékeik kétirányúak: ki- és bemenetek is egyben. ROM (Read Only Memory) - Csak olvashatómemória, (véletlen elérésű -RAM tulajdonság) A beírt adatok az áramellátás megszűnése után is megmaradnak (nem-illanó memóriák), akár évekig is. Vannak ROM-ok, amelyek csak egyszer írhatók, újraírásukra nincs lehetőség (OTP: One Time Programmable devices). Az OTP áramköröket nagy sorozatban gyártott eszközökben alkalmazzák, miután teljesen lezárult a rendszerfejlesztés folyamata. Az EPROM-ok a beírás után a chip tetejére irányuló UV fénnyel kitörölhetők, és újra felhasználhatók. Az EEPROM-ok elektromosan írhatók és törölhetők is. Az újraírhatóság a prototípusok fejlesztésénél elengedhetetlen. Az EEPROM-ok egyik fajtája a FLASH memória, amely technológiai jellemzői szerint ROM, ám alkalmazását tekintve inkább már a RAM kategóriába sorolható.

Memóriák címzése Címbuszon (Address bus) keresztül történik. Belső dekóderek a cím alapján választják ki a meghatározott adatot. Az adatok, az adatbuszon (data bus) keresztül mozgathatok. Read Write Vezérlés: Read Enable (RE) és Write Enable (WE) Chip Select (CS) vagy Chip Enable (CE) Address bus Row address decoder Memory array Data bus Output Enable (OE) Column address decoder

Írás és olvasás műveletek IRÁS 1. A címet a címbuszra tesszük. 2. A beírandó adatokat az adatbuszra tesszük. 3. Write vezérlő jel aktiválásával az adatok beíródnak az adót címre. Address register 1 0 1 Data register 1 0 0 0 1 1 0 1 Address decoder Byte organized memory array 1 Address bus 0 1 2 3 4 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 2 5 6 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Data bus 7 0 0 0 0 1 1 1 1 3 Write

Írás és olvasás műveletek OLVASÁS 1. A címet a címbuszra tesszük. 2. Read vezérlő jelet aktiváljuk. 3. Az adatok megjelenek az adatbuszon. Address register 0 1 1 Data register 1 1 0 0 0 0 0 1 Address decoder Byte organized memory array 1 Address bus 0 1 2 3 4 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 3 Data bus 5 6 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 0 0 0 0 1 1 1 1 2 Read

RAM memóriák Véletlen hozzáférésű, írható és olvasható memória. Kétféle technológiával készítenek ilyen eszközöket: - A statikus memóriákban (SRAM) - flip-flopok tárolják az adatokat. - A dinamikus memóriák (DRAM) - mátrix-alakban elhelyezett kondenzátorok segítségével raktározzák el a biteket. Random- Access Memory (RAM) Static RAM (SRAM) Dynamic RAM (DRAM) Asynchronous SRAM (ASRAM) Synchronous SRAM with burst feature (SB SRAM) Fast Page Mode DRAM (FPM DRAM) Extended Data Out DRAM (EDO DRAM) Burst EDO DRAM (BEDO DRAM) Synchronous DRAM (SDRAM)

Memóriák típusok DDR4 SDRAM 2014 DDR5 SDRAM 2019-2020

Memóriák típusok

Memóriák típusok 8 GB DDR4-2133 288-pin ECC 1.2 V

Statikus RAM (SRAM) Az információ a tápfeszültség alatt megmarad, nem kell frissíteni. Megvalósítható bipoláris, nmos vagy CMOS tranzisztorokból (6 tranzisztor). Kisebb kapacitású, de gyorsabb a DRAM-nál, mivel nem kell frissíteni. Nagy a fogyasztása. Integrálási sűrűsége 4x kisebb. Tápfeszültség kikapcsolásával elveszti a tartalmát. Row Select 0 Row Select 1 Row Select 2 Memory cell Row Select n Data Input/Output Buffers and Control Data I/O Bit 0 Data I/O Bit 1 Data I/O Bit 2 Data I/O Bit 3

Aszinkron statikus RAM Read ciklus: Egy érvényes címet teszünk a címbuszra Chip select = LOW (Alaphelyzetben WE=1) Output enable = LOW Az adatok megjelenek az adatbuszon Write ciklus: Egy érvényes címet teszünk a címbuszra Chip select = LOW Write enable = LOW Az adatokat a címbuszra helyezzük Address lines Eight input buffers I/O 0 I/O 7 CS WE OE G 1 G 2 Row decoder Input data control Memory array 256 rows x 128 columns x 8 bits Column I/O Column decoder Address lines Egy tipikus SRAM: 32 k X 8 bits.

Dinamikus RAM (DRAM) Általában CMOS technológiával készülnek. A tápfeszültség alatt is frissíteni kell 2-10 ms-ként, mivel idővel elvesztik tartalmukat. Kicsi a fogyasztása Nagyobb kapacitású, mint az SRAM, de lassabb (frissítés!) A hozzáférési idő kétszer nagyobb a memória R/W ciklusidejénél: 2*T (R/W Cycle) = T (Access Time). Egyszerűbb felépítésű(1 tranzisztor + kondenzátor), szemben az SRAM-al. Integrálási sűrűsége 4xnagyobb. (IRAM: az időzítő elektronika a DRAM-ra van integrálva). Itt lényegében a CS=Chip Select (korábban CE: Chip Enable!) jelet két részre osztották fel: RAS=sorkijelölő, és CAS= oszlopkijelölő komponensekre. Felhasználása: operatív memória (DDR-, DDR-II, DDR3-SDRAM)

Dinamikus RAM (DRAM) Nagyméretű, például 1M x 1 bites memória esetén a címet (20 bites) fel kell bontani sor és oszlopcímekre (idő-multiplexált mód) - Row address - Column address Ezáltal 2D-s elrendezést kaphatunk Address lines A 0/A 10 A 1/A 11 A2/A12 A3/A13 A 4 /A 14 A5/A15 A 6/A 16 A 7 /A 17 A 8/A 18 A9/A19 Refresh counter Row address latch Data selector Row decoder Refresh control and timing 1 2 1024 1 2 1 2 Memory array 1024 rows 1024 columns 1024 Addresses Column address latch Column decoder Input/Output buffers and Sense amplifier D OUT D IN RAS CAS CAS RAS 1024 R/W E Row address is latched when RAS is LOW Column address is latched when CAS is LOW

DRAM frissítése 2-10ms-ként kell frissíteni, mivel egy kisméretű kondenzátoron tároljuk az információt, melynek feszültsége idővel exponenciálisan csökken. A frissítéskor először egyetlen CAS oszlopcímet adunk ki, majd a RAS-al az összes sorcímet.

Aszinkron Dinamikus RAM idődiagramjai Olvasási ciklus Írási ciklus Címek: sor-és oszlop-azonosítók (RAS-CAS). A sorcím (Row), majd az oszlopcím (Col) megjelenik a címvonalon. Ezután válik elérhetővé a memória (setup time). A memória elérési idejétől (Tacc) függően kis idő múlva az adat érvényessé válik (Valid). A RAS felszabadul (T REL) a kimeneten az adat visszatér (tri-state állapotba).

ROM (Read Only Memory) A tárolt adatokat csak olvasni lehet Az adatok beírása csak programozó egységgel végezhető Read-Only Memory (ROM) Mask ROM Programmable ROM (PROM) Erasable PROM (EPROM) Ultraviolet EPROM (UV EPROM) Electrically Erasable PROM (EEPROM) A beírás történhet maszkolással, a memória gyártása során, amelyet ROM nak (Mask ROM -nak) nevezünk, a felhasználó által, de csak egyszer programozhatóak a PROM ok (Programabble Read Only Memory programozható csak olvasható memória), a felhasználó által többször is programozhatóak az EPROM ok (Erasable Programabble Read Only Memory törölhető, és programozható csak olvasható memória). EEPROM ok ( Electrical Erasable Programabble Read Only Memory elektromosan törölhető, és programozható csak olvasható memória).

ROM (Read Only Memory) A kis háromszög három állapotú kimeneteket (tri-state) jeleznek ROM olvasás: A megfelelő címet az adatbuszra helyezzük A CS (EN) aktiválása után egy kis időre (access time) az adatok megjelenek az kimeneteken Address input lines Data outputs Chip select Address transition Valid address on input lines t a Valid data on output lines Data output transition Address input lines A 0 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 E 0 E 1 ROM 256 4 0 7 & A 0 255 EN Data outpu lines O 0 O 1 O 2 O 3

PROM, EPROM és EEPROM PROM: programozható ROM, amelyben biztosíték típusú kapcsolásokat kiégettünk a programozási eljárás során A biztosíték átégetése, csak egyszer lehetséges. Az EPROM ban tárolt adat törlése - a tok tetején lévő quartz ablakon keresztül - meghatározott hullámhosszú UV sugárral végezhető ( napoztatás ). V PP EPROM 2048 8 Az EEPROM adatai elektromos árammal törölhetőek ki, a készülékből való eltávolítás nélkül. A 0 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 9 A 10 CE/PGM OE 0 10 & 0 A 2047 EN O 0 O 1 O 2 O 3 O 4 O 5 O 6 O 7

Flash Memóriák Flash memóriák irható/olvasható nemillanó memóriák. Tápfeszültség hiányába is képesek több évig is megőrizni az elektromos töltésüket. Flash memóriák egy MOS lebegő kapus tranzisztort alkalmaznak (floating gate). A lebegő kapu egy logikai nullát tárol ha egy pozitív feszültséget teszünk a kontrol kapura. Floating gate Control gate Drain Source logic 0 is stored MOS transistor symbol logic 1 is stored

Memória bővítés Memóriák bővítése történhet szó kapacitás bővítésével, a szó méretének bővítésével vagy mindkettővel. Szó méretének bővítése A címbusz mérete változatlan, az adatbusz mérete megnőtt Address bus m bits RAM 2 m 2n m bits RAM 1 2 m n m bits RAM 2 2 m n Data in/out n bits Data in/out n bits Control bus 2n bits Data bus

Memória bővítés Szó kapacitás bővítése A címbusz bővítésével történik A szó mérete nem változik (bit/szó) Address bus 21 bits 20 bits RAM 2M 8 RAM 1 1M 8 EN 8 bits Control bus 20 bits RAM 2 1M 8 8 bits Data bus EN 8 bits

Memória bővítés