Un sistema incrustat utilitza diferents tipus de mòduls de memòria per a una àmplia gamma de tasques, com ara emmagatzematge de codi de programari i instruccions per al maquinari. S’utilitzen aquests codis i instruccions de programari programa el microcontrolador .
Diferents tipus de memòria
Un mòdul de memòria és un dispositiu físic que s’utilitza per emmagatzemar programes o dades de manera temporal o permanent per a l’ús en electrònica digital. Hi ha diferents varietats de memòries en el sistema incrustat, cadascuna amb el seu propi mode d’operació. Una memòria eficient augmenta el rendiment dels sistemes incrustats.
2 tipus de mòduls de memòria
Diferents tipus de mòduls de memòria per qualsevol sistema depèn de la naturalesa de l'aplicació d’aquest sistema. Els requisits de rendiment i capacitat de memòria són reduïts per als sistemes de baix cost. La selecció d'un mòdul de memòria és el requisit més crític en el disseny d'un projecte basat en microcontroladors .
Els següents tipus generals de mòduls de memòria es poden utilitzar en un sistema incrustat.
- Memòria volàtil
- Memòria no volàtil
Mòdul de memòria volàtil - RAM
Els dispositius de memòria volàtils són tipus de dispositius d'emmagatzematge que mantenen el seu contingut fins que se'ls aplica energia.
Quan s’apaga l’alimentació, aquestes memòries perden el contingut.
Un exemple de dispositiu de memòria volàtil és la memòria d'accés aleatori (RAM)
Mòdul de memòria volàtil-RAM
El xip de memòria RAM, anomenat memòria principal, és una ubicació d’emmagatzematge que permet emmagatzemar i accedir ràpidament a la informació des d’una ubicació aleatòria amb el mòdul de memòria. La cel·la de memòria a la qual es pot accedir per transferir informació des de qualsevol ubicació aleatòria desitjada s’anomena memòria d’accés aleatori.
Una memòria RAM està dissenyada amb una col·lecció de cel·les d’emmagatzematge. Cada cel·la conté BJT o MOSFET basat en el tipus de mòdul de memòria. Per exemple, la memòria RAM 4 * 4 pot emmagatzemar 4 bits d’informació.
Totes les instruccions d'una fila i columna d'aquesta matriu són una cel·la de memòria. Cada bloc etiquetat BC representa les cel·les binàries amb les seves 3 entrades i 1 sortida. Cada bloc consta de 12 cèl·lules binàries.
Circuit d’emmagatzematge de dades intern per a memòria RAM
Per a cada bloc de memòria, cada paraula que surt del descodificador és l'entrada seleccionada. El descodificador està habilitat amb l'entrada d'habilitació de memòria. Quan el pin d’activació de la memòria té un nivell lògic baix, totes les sortides del descodificador tenen un nivell lògic baix i la memòria no selecciona cap paraula. Quan el pin d'activació es troba a un nivell lògic alt, la sortida paral·lela corresponent a l'entrada sèrie es dóna com a entrada selectiva a cada bloc de memòria.
Circuit intern d’emmagatzematge de dades per a xips de memòria RAM
Un cop seleccionada la paraula, el pin de lectura i escriptura de cada bloc determina l'operació. Si el pin de lectura / escriptura té un nivell lògic baix, l'entrada s'escriu al bloc de memòria. Si el pin de lectura / escriptura té un nivell lògic alt, la sortida es llegeix des de cada bloc.
Memòria ROM no volàtil
Les memòries no volàtils són tipus d’emmagatzematge permanent de xips de memòria que poden recuperar la informació emmagatzemada fins i tot quan s’apaga l’alimentació. Un exemple de dispositiu de memòria no volàtil és la memòria de només lectura (ROM).
La ROM significa Memòria de només lectura . La ROM només es pot utilitzar per llegir, però no es pot escriure. Aquests dispositius de memòria no són volàtils.
Memòria ROM no volàtil
La informació s’emmagatzema permanentment en aquestes memòries durant la fabricació. La ROM pot emmagatzemar les instruccions necessàries per engegar l’ordinador quan s’alimenta l’ordinador. Aquesta operació es coneix com bootstrap.
Una cèl·lula de memòria ROM està dissenyada amb un sol transistor. La memòria ROM no només s'utilitza en els ordinadors, sinó també en altres dispositius electrònics, com ara controladors, micro forns, rentadores, etc.
Una família ROM està dissenyada amb una col·lecció de cel·les d’emmagatzematge. Cada cel·la de memòria conté transistors bipolars o MOSFET basats en tipus de memòria.
Tipus de xips RAM disponibles
La família RAM inclou dos dispositius de memòria importants
Memòria d'accés estàtic aleatori (SRAM)
El mòdul de memòria d'accés aleatori estàtic és un tipus de memòria RAM que conserva els bits de dades a la memòria mentre es subministra energia. No cal actualitzar el SRAM periòdicament. La memòria RAM estàtica proporciona un accés més ràpid a les dades i és més cara que la memòria DRAM.
Memòria d'accés aleatori estàtic (SRAM)
Cada bit en un SRAM s'emmagatzema en quatre transistors que formen dos inversors acoblats creuats. Dos addicionals transistors - tipus serveixen per controlar l'accés a les cel·les d'emmagatzematge durant les operacions de lectura i escriptura. Un SRAM normalment utilitza sis transistors per emmagatzemar cada bit de memòria. Aquestes cel·les d’emmagatzematge tenen dos estats estables que s’utilitzen per denotar ‘0’ i ‘1’.
Avantatges:
- La SRAM externa proporciona grans capacitats d’emmagatzematge que les memòries integrades al xip.
- Els dispositius SRAM es poden trobar fins i tot en capacitats cada vegada més grans.
- Els SRAM solen tenir una latència molt baixa i un alt rendiment.
- La memòria SRAM es pot dissenyar i connectar amb molta facilitat en comparació amb altres memòries
Aplicacions:
- El SRAM extern és força eficaç com a memòria intermèdia més ràpida per a blocs de dades de mida mitjana. Podeu utilitzar SRAM extern per emmagatzemar dades de memòria intermèdia que no s’adaptin a la memòria del xip i requereixen una latència inferior a la que proporciona DRAM.
- Si el vostre sistema requereix un bloc de memòria superior a 10 MB, podeu tenir en compte diferents tipus de memòries, com ara SRAM.
Memòria d'accés aleatori dinàmic:
La memòria d'accés aleatori dinàmic és un tipus de mòdul RAM que emmagatzema cada bit de dades dins d'un condensador separat. Aquesta és una manera eficient d’emmagatzemar les dades a la memòria perquè requereix menys espai físic per emmagatzemar-les.
Memòria aleatòria d'accés dinàmic (DRAM)
Una mida particular de DRAM pot contenir més quantitat de dades que un xip SRAM amb la mateixa mida. Els condensadors de DRAM han de ser recarregats constantment per mantenir la seva càrrega. Aquesta és la raó per la qual DRAM requereix més energia.
Cada xip de memòria DRAM consisteix en ubicacions d'emmagatzematge o cel·les de memòria. Està format per condensador i transistor que poden mantenir un estat actiu o inactiu. Cada cel·la DRAM es coneix com una mica.
Quan la cel·la DRAM té un valor en estat actiu ‘1’, la càrrega es troba en estat alt. Quan la cèl·lula DRAM té un valor en estat inactiu '0', la càrrega està per sota d'un nivell determinat.
Avantatges:
- La capacitat d’emmagatzematge és molt alta
- És un dispositiu de baix cost
Aplicacions:
- S'utilitza per emmagatzemar grans blocs de dades
- S'utilitza en l'execució de codi de microprocessador
- Aplicacions on es requereix accés a memòria de baixa latència.
Tipus de memòries ROM
Els diferents tipus de memòria de la família ROM tenen quatre dispositius de memòria importants que són:
Memòria de només lectura programable:
La memòria de només lectura programable (PROM) només pot ser modificada per l'usuari. El PROM es fabrica amb sèries de fusibles. El xip és programat pel programador PROM on es cremen alguns fusibles. Els fusibles oberts es llegeixen com uns, mentre que els fusibles cremats es llegeixen com a zeros.
Memòria de només lectura programable
Memòria esborrable de només lectura programable:
Memòria de només lectura programable esborrable
La memòria esborrable de només lectura programable és un dels tipus especials de mòduls de memòria que es poden programar diverses vegades per corregir els errors. Pot conservar el seu contingut fins que s’exposa a la llum ultraviolada.
La llum ultraviolada esborra el seu contingut i permet programar la memòria. Per escriure i esborrar el xip de memòria EPROM, necessitem un dispositiu especial anomenat programador PROM.
La EPROM es programa forçant una càrrega elèctrica sobre una petita peça de metall de silici poli conegut com a porta flotant, que es troba a la cel·la de memòria. Quan hi ha càrrega present en aquesta porta, la cel·la es programa, és a dir, la memòria conté '0'. Quan la càrrega no està present a la porta, la cel·la no està programada, és a dir, la memòria conté '1'.
Memòria només de lectura programable esborrable elèctrica :
EEPROM és un xip de memòria de només lectura modificat per l'usuari que es pot esborrar i programar diverses vegades.
Memòria de només lectura programable esborrable elèctricament
Aquests dispositius de memòria s'utilitzen en ordinadors i altres dispositius electrònics per emmagatzemar una petita quantitat de dades que s'han de desar quan es retira la font d'alimentació. El contingut d'EEPROM s'esborra exposant-lo a una càrrega elèctrica.
Les dades EEPROM s’emmagatzemen i s’eliminen 1 byte de dades alhora. No cal eliminar l'EEPROM de l'ordinador per modificar-la. El canvi de contingut no requereix equip addicional.
La moderna EEPROM permet operacions de pàgines de diversos bytes i té una vida útil limitada. La EEPROM es pot dissenyar de 10 a 1000 cicles d'escriptura. Quan s'ha completat el nombre d'operacions d'escriptura, l'EEPROM deixa de funcionar.
EEPROM és un dispositiu d’emmagatzematge que es pot implementar amb menys estàndards en el disseny de cel·les. La cèl·lula més comuna està composta per dos transistors. El transistor d'emmagatzematge té un indicador flotant similar a l'EPROM. Les EEPROM tenen dues famílies que són EEPROM de sèrie i EEPROM paral·lela. La EEPROM paral·lela és més ràpida i rendible que la memòria en sèrie.
Memòria flash:
La memòria flash és el dispositiu més utilitzat per a dispositius electrònics i informàtics. La memòria flash es troba entre els tipus especials de memòria que es poden esborrar i programar amb un bloc de dades. La memòria flash manté les seves dades fins i tot sense poder. La memòria flash és popular perquè funciona de forma ràpida i eficaç que la EEPROM.
Memòria flash
El mòdul de memòria flash està dissenyat per a aproximadament 100.000 -10000000 cicles d'escriptura. La principal limitació de la memòria flash és el nombre de vegades que s’hi poden escriure dades. Les dades es poden llegir des de la memòria flash tantes vegades com es desitgi, però després d’un nombre determinat d’operacions d’escriptura deixarà de funcionar.
Memòria on-Chip
La memòria On-Chip es refereix a qualsevol mòdul de memòria com RAM, ROM o altres memòries, però que surt físicament al propi microcontrolador. Diferents tipus de microcontroladors com el microcontrolador 8051, té memòria ROM On-Chip limitada. Tanmateix, té la capacitat d’expandir-se fins a un màxim de 64 KB de memòria ROM externa i 64 KB de memòria RAM externa.
Memòria on-chip
El pin / EA s'utilitza per controlar les memòries externes i internes del microcontrolador. Si el pin / EA està connectat a 5 V, les dades s’obtenen a la memòria interna del microcontrolador o des de la memòria interna. Quan el pin / EA està connectat a terra, les dades s’obtenen a o des de les memòries externes.
Espero que ja tingueu una comprensió clara sobre els diferents tipus de memòria. Aquí teniu una pregunta bàsica: per dissenyar qualsevol sistema incrustat, quin tipus de ROM i RAM s’utilitza normalment i per què?
Doneu les vostres respostes a la secció de comentaris a continuació.
Crèdit fotogràfic:
Diferents tipus de mòduls de memòria per klbict
Mòdul de memòria volàtil-RAM per wikimedia
Mòdul de memòria no volàtil-memòria ROM de niu
Memòria d 'accés aleatori estàtic de 2.bp.blogspot
Memòria d'accés aleatori dinàmic per directindustry
Memòria de només lectura programable de tocar
Esborrable Memòria de només lectura programable de qcwo
Esborrable elèctric Programable només de memòria de ratpenats
Memòria Flash de xifrat-tbn1.gstatic
