APLICACIONES DE LAS MEMORIAS

En la actualidad muchos de los sistemas electrónicos necesitan dispositivos para almacenar y/o leer información. Como ejemplo de este tipo de sistemas podemos mencionar los teléfonos electrónicos, televisores, equipos de sonido y los computadores entre otros.

Esta lección se centrará en mencionar algunas aplicaciones particulares de las memorias que pueden ser de interés para desarrollar proyectos.

Memoria RAM

La memoria RAM es uno de los componentes más importantes en un computador. Cuando se requiere emplear un archivo de datos o programa, los datos o instrucciones son leídos desde el disco duro o disquete y colocados en una memoria RAM, para que sean leídos por el microprocesador, permitiéndole manipularlos, ingresar nuevos datos, modificar los existentes, hacer cálculos, búsquedas, resúmenes, etc.

El uso más difundido de estos dispositivos indiscutiblemente se encuentra en los computadores:

• Se utilizan en sistemas microprocesados, y en los microcontroladores, en sistemas pequeños es de lectura/escritura.
• En los computadores se utiliza como memoria de Cache y memoria de vídeo.

Las memorias para computadores generalmente no se consiguen en chips, sino en módulos de memoria empaquetados en dos formatos básicos: SIMM y DIMM que contienen 8, 16, 32, 64 o 128 MB cada uno. Estos módulos se introducen en ranuras o slots en la tarjeta madre de los computadores y en la figura 10.4.1 se muestra su presentación de 32 y 72 pines.

Figura 10.4.1. Módulos de Memoria RAM

Memoria ROM

Programas y Datos

La aplicación más difundida en este tipo de memoria ha sido el almacenamiento de códigos de programas para el momento del arranque de dispositivos que utilizan microprocesadores, como es el caso de los computadores.

Los Computadores vienen con una memoria ROM, donde se encuentran alojados los programas del BIOS (Basic Input Output System), el cual contiene las instrucciones y datos necesarios para activar y hacer funcionar el computador y sus periféricos. Debido a que en esta memoria la información está disponible en cualquier momento, los programas en unaROM son a menudo los cimientos sobre los que se construye el resto de los programas (incluyendo el DOS).

La ventaja de tener los programas fundamentales del computador almacenados en una ROM, es que están allí disponibles y no hay necesidad de cargarlos en la memoria desde el disco de la misma forma que se carga el DOS. Comúnmente estos programas son llamados Firmware, lo que indica que se encuentran firmemente almacenados en el Hardware y que no cambian.

Funciones matemáticas y Generadores de Señales

Otra aplicación de estas memorias consiste en el almacenamiento de tablas de datos que permiten generar funciones matemáticas. Por ejemplo existen memorias que almacenan funciones trigonométricas y hallan el resultado con base en el valor binario introducido en el bus de direcciones. En la figura 10.4.1, se observa como se puede implementar un generador de una señal seno, a partir de la información almacenada en una memoria ROM.

Figura 10.4.2. Generador de señales con una memoria ROM

Ejemplos de Memorias Comerciales

Las memorias son circuitos integrados cuyos pines se hayan en ambos lados de la cápsula, formando dos líneas o hileras de pines (DIP) y generalmente se fabrican con capacidades de orden de Kilobytes o Megabytes múltiplos de 8, por ejemplo 8k, 16k, 32k, 64k, 128k, o 8M, 16M, 32M, etc.

Figura 10.5.1. Distribución de pines de un chip de memoria

En la figura 10.5.1 se observa un esquema descriptivo de los pines que generalmente se encuentran en una memoria. A continuación se da una explicación de cada uno de estos pines:

• A₀...A_n (Bus de direcciones): Estos pines son las entradas para seleccionar la posición de memoria a escribir o leer y su cantidad define la capacidad de palabras que puede almacenar, dada por la expresión 2ⁿ, donde n es el número de pines.
• D₀...D_i (Bus de Datos): Corresponde a los pines de entrada y salida de datos. En el mercado se consiguen generalmente buses de 1, 4, 8 y 16 bits y lo más usual es encontrar chips tengan 8 entradas de datos.
• CS (Chip Select): Este pin se utiliza para seleccionar el chip de memoria que se desea acceder. Esto en el caso del usar dos o más memorias similares.
• OE (Output Enable): Utilizado para habilitar la salida de datos. Cuando se encuentra en estado activo las salidas tiene alta impedancia o actúan como entradas.
• R/W’ (Read/Write’): Entrada utilizada en las memorias RAM para seleccionar la operación de lectura o escritura
• V_CC y GND (Alimentación): Corresponden a los pines de alimentación del circuito integrado. Algunas tienen disponible tres pines para este propósito, pero por lo general son dos y el valor de la tensión de alimentación depende de la tecnología de fabricación del circuito.

En las siguientes secciones se indicaran algunos ejemplos de circuitos integrados de uso general disponibles en el mercado, dando un ejemplo de cada uno de los tipos de memorias vistas.

MEMORIA SRAM - MCM6264C

Esta memoria fabricada por Motorola y desarrollada con tecnología CMOS tiene una capacidad de 8K x 8. Los tiempos de lectura y escritura del integrado son de aproximadamente 12ns y tiene un consumo de potencia aproximado de 100 mW. En la Figura 10.5.2 se observa la disposición de los pines del circuito integrado de esta memoria y sus las características técnicas básicas.

Características Técnicas Referencia MCM6264C Tipo SRAM Capacidad (bits) 8192 X 8 Tipo de salida 5V Tiempos de Acceso 12/15/20/25/35 ns Encapsulado DIL-28

Figura 10.5.2 SRAM MCM6264C

MEMORIA DRAM – 4116

El CI 4116 es una memoria DRAM de 16K x 1. La estructura interna de este integrado se encuentra constituida por un arreglo de 128 filas y 128 columnas donde cada uno de los bitsse ubican con una dirección de 14 bits. En la figura 10.5.3 se muestra la disposición de los pines del circuito integrado. Observe que la entrada de direcciones es de 7 bits (A0...A6). La razón de poseer 7 pines y no 14, se debe a que estos tienen función doble, por ejemplo la entrada A0 se utiliza para establecer los valores de los bits A0/A7 de la dirección de memoria que se quiere acceder.

Características Técnicas Referencia 4116 Tipo DRAM Capacidad (bits) 16384 X 1 Tipo de salida TRI-STATE Tiempos de Acceso 100/120/150/200 ns Encapsulado DIL-16

Figura 10.5.3. DRAM 4116

Para ingresar una dirección de memoria en este integrado se utilizan las señales de entrada RAS’ y CAS’, las cuales deben estar inicialmente en "1" para recibir los 7 bits menos significativos de la dirección (A6...A0). Después de ello la entrada RAS’ debe cambiar a "0" con lo cual los 7 bits se cargan en el registro de direcciones de memoria y el dispositivo queda disponible para recibir los 7 bits mas significativos (A7...A14) de la dirección. Una vez se aplican estos bits, la entrada CAS’ debe cambiar a "0", cargándolos de esta forma en el registro de direcciones en su respectiva posición y permitiendo finalmente acceder a la posición de memoria para efectuar la operación de lectura o escritura.

MEMORIAS PROM - 74S473

Esta memoria tiene una capacidad de 512 palabras de 8 bits y la descripción de sus pines se muestra en la figura 10.5.4

Características Técnicas Referencia 74S473 Tipo PROM Capacidad (bits) 512 X 8 Tipo de salida OPEN COLECTOR Tiempos de Acceso 60 ns Encapsulado DIL-20

Figura 10.5.4. PROM 74S473

MEMORIA EPROM - 27C16B

Esta memoria de 24 pines tiene una capacidad de 2048 palabras de 8 bits, es decir 2KB. Las salidas de esta memoria son triestado, lo que permite escribir o leer los datos con el mismo bus de datos.

Características Técnicas Referencia 27C16B Tipo EPROM CMOS Capacidad (bits) 2048 X 8 Tipo de salida (5V) (Vp=12.75V) Tiempos de Acceso 150/250 ns Encapsulado DIL-24

Figura 10.5.5. EPROM 27C16B

Esta memoria tiene dos pines no indicados inicialmente:

• VPP: Es utilizado durante la programación.
• CE’/P (Chip Enable’/Program): Utilizado para seleccionar el chip (en caso de emplearse en forma conjunta con otros) y para programar la posición de memoria seleccionada en el bus de direcciones.

Durante la programación de la memoria, la entrada OE’ se debe encontrar en 1. En la entrada debe estar presente una tensión de 5V, así como en los datos y la dirección de memoria. Después de ello, se aplica pulso de tensión durante 30 ms aproximadamente, para almacenar los datos.

Como se vió anteriormente, el borrado de este tipo de memoria se efectúa mediante la exposición del integrado a luz ultravioleta. Una lámpara UV de 12mW, puede ser utilizada para efectuar este proceso, el cual tarda entre 20 y 25 minutos.

MEMORIA EEPROM - 28C64A

Esta memoria tiene una capacidad de 8K X 8 y tiene características diferentes a las demás. La información almacenada puede perdurar aproximadamente 100 años y puede soportar hasta 100.000 ciclos de grabado y borrado.

Características Técnicas Referencia28C64A TipoEEPROM CMOS Capacidad (bits) 8192 X 8 Tipo de salida 5V Tiempos de Acceso 120/150/200 ns Encapsulado DIL-28 y PLCC-32

Figura 10.5.6. EEPROM 28C64A

En la figura 10.5.6 se indica la disposición de los pines de esta memoria la cual se encuentra disponible en dos tipos de encapsulados (DIL y PLCC).

MEMORIA FLASH - 27F256

La capacidad de esta memoria es de 32K X 8 y como memoria Flash tiene la característica particular de ser borrada en un tiempo muy corto (1 seg.). El tiempo de programación por byte es de 100 ms y el tiempo de retención de la información es de aproximadamente 10 años.

Características Técnicas Referencia 28F256 Tipo FLASH EEPROM Capacidad (bits) 32768 X 8 Tipo de salida (5V) (Vp=12.5V) Tiempos de Acceso 90/100/120/150 ns Encapsulado DIL-28

Figura 10.5.7. Memoria Flash 27F256

En la figura 10.5.7 se indica la disposición de los pines de esta memoria con sus características técnicas básicas.