Gestão de memoria e DMA

Função de DMA

 DMA é uma característica essencial dos computadores modernos. Normalmente o único componente que da acesso a memória RAM da máquina é o processador. O recurso DMA permite que outros componentes também acessem a memória RAM directamente, como discos rígidos, o que aumenta o desempenho na transferência de grande quantidade de dados. O controlador de DMA assume o papel de bus master e dirige todo o tráfego entre a memória e o controlador do periférico.
 Uma transferência DMA envolve 3 passos:

•  O CPU indica ao DMA a identidade do controlador, o tipo de operação, o endereço de memória a aceder e o número de bytes a transferir; 
•  O DMA inicia a operação, arbitra o barramento e transfere os dados na direcção apropriada; o próprio DMA fornece os vários endereços de memória para todo o bloco de dados a ler ou escrever; é possível completar uma transferência de várias centenas ou milhares de dados sem incomodar o CPU;
•  Uma vez a transferência terminada, o DMA interrompe o CPU, que pode então ler os registos de estado do DMA para determinar se a operação completou com sucesso; 

 Funçao de Bus Mastering 

 O BUS Mastering é um recurso suportado por algumas arquiteturas de barramento, que permite que a controladora de discos instalada comunique-se diretamente com os dispositivos, sem ocupar o processador. Um HD com os Drivers de BUS Mastering seria capaz de acessar diretamente a memória, sem ter que recorrer ao processador, o que além de melhorar o desempenho, não consumiria a CPU, que ficaria livre para fazer outras tarefas. HDs UDMA utilizam o Ultra DMA, enquanto HDs Pio Mode 4 utilizam o Multiword DMA 2. Em ambos os casos, você deverá instalar os drivers de BUS Mastering que acompanham sua placa mãe, a fim de ativar este recurso.
 Graças ao Bus Mastering, um micro atual ainda continua respondendo aos movimentos do rato e às teclas digitadas no teclado, os downloads e transferências de ficheiros através da rede não são interrompidos e assim por diante, muito diferente dos micros antigos que literalmente "paravam" durante transferências de ficheiros e carregamento dos programas.

Memória Ram

Definir memorias SRAM

•  Esse tipo é muito mais rápido que as memórias DRAM, porém armazena menos dados e possui preço elevado se considerarmos o custo por megabyte. Memórias SRAM costumam ser utilizadas como cache.

Definir memorias DRAM 

• Memórias desse tipo possuem capacidade alta, isto é, podem comportar grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações costuma ser mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse tipo também costuma ter preço bem menor quando comparado ao tipo estático.

Variantes de cada um dos tipos de memória

Variantes de memórias EEPROM, habitualmente utilizadas em electrónica de consumo
Exemplos: cartões de memória e pen-disks nIncluem toda a lógica necessária para reprogramação, e esta é muito mais rápida do que numa EEPROM convencional

No entanto, as operações de escrita continuam a ser muito mais lentas do que as de leitura nO tempo de vida dos dados armazenados é superior a 10 anos, e pode ser reprogramada milhões de vezes o que é suficiente para as aplicações a que se destinam

 Na escolha da memória RAM:

Endereçamento de memória

Descrever uma célula básica de memória

Bloco básico (Ram de 1 Bit)

Características:

• Acesso aleatório
• Permitem escrita e leitura de informação binária codificada

Para efetuar uma leitura

Accionar a entrada de endereços (END=1)com o terminal de controle/escrita inativo(x=0)
Ler informação na saída de leitura

Para efetuar uma escrita

• Acionar a estrada de endereços (END=1)
• Injectar a informaçao a ser escrita no teminal de dados(D=I)
• Acionar o terminal de controle/escrita(X=1)

: Arquitectura de Von Neumann e de Harvard

Arquitectura de Von Neumann

Todos os computadores modernos tem o mesmo esquema básico,conhecido como arquitetura de von Neumann. Este esquema divide o hardware de um computador em trêscomponentes principais: memória, Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU) e dispositivos de entradae saída. A memória armazena dados e instruçõesde programas. A CPU é encarregada de buscar as isntruções edados da memória, executar as instruções e então armazenar os valores resultantes de volta na memória. Osdispositivos de entrada (tais como teclado, mouse e microfone) e dispositivos de saída,possibilitando a interação com o usuário, permitindo que as pessoas forneçam entradas e exibindo dados, instruções e os resultados das computações.

Van Neumann:
-Arquitetura mais simples
-Mais lento ,nao permite acesso simultaneo as memorias

Arquitectura de Harvard

Os PIC (PICmicro) são uma família de microcontroladores fabricados pela Microchip Technology, que processam dados de 8 bits e de 16 bits, mais recentemente 32, com extensa variedade de modelos e periféricos internos, com arquitetura Harvard e conjunto de instruções RISC (conjuntos de 35 instruções e de 76 instruções), com recursos de programação por Memória flash, EEPROM e OTP. Os microcontroladores PIC têm famílias com núcleos de processamento de 12 bits, 14 bits e 16 bits e trabalham em velocidades de 0kHz (ou DC) a 48MHz, usando ciclo de instrução mínimo de 4 períodos de clock, o que permite uma velocidade de no máximo 10 MIPS. Há o reconhecimento de interrupções tanto externas como de periféricos internos. Funcionam com tensões de alimentação de 2 a 6V e os modelos possuem encapsulamento de 6 a 100 pinos em diversos formatos (SOT23, DIP, SOIC, TQFP, etc)

Harvad:
-Arquitetura mais complexa;
-Mais rapido, pois permite acesso simultaneo em memorias;
-Permite pipelining

Arquitectura de computadores

Definiçao de arquitetura de computadores

 

Funçao de Southbridge

O southbridge , também conhecido como I/O Controller Hub em sistemas Intel é um chip que implementa as capacidades mais "lentas" da placa-mãe numa arquitetura de chipset northbridge/southbridge. O southbridge pode ser geralmente diferenciado do northbridge por não estar diretamente conectado à UCP. Em vez disso, o northbridge liga o southbridge à UCP.

Funçao de Northbridge

O northbridge (em em português: ponte norte), também conhecido como memory controller hub (MCH) em sistemas Intel (AMD, VIA, SiS e outros geralmente usam northbridge), é tradicionalmente um dos dois chips que constituem o chipset numa placa-mãe de PC, sendo o outro o southbridge. Separar o chipset em northbridge e southbridge é comum, embora existam instâncias raras em que ambos são combinados num único die quando a complexidade do design e os processos de fabricação o permitem.

Chipset-Um chipset é um grupo de circuitos integrados ou chips, que são projetados para trabalhar em conjunto e que são geralmente comercializados como um produto único.
FSB - O Front Side Bus, de certa forma, é um caminho que liga o processador a ponte norte (North Bridge) do chipset da placa-mãe (mainboard).
DMA-É muitas vezes um hardware não-programável. À medida que novas interfaces periféricas são introduzidas muitas vezes há uma necessidade de alterar a operação de DMA .

Circuitos integrados TTL e CMOS.

Familia logica ttl

TTL significa Transistor-Transistor – Logic (Lógica Transístor-Transístor). A tensão de alimentação se restringe a 5V contínuos, tendo, porém, uma faixa de tensão correspondente aos níveis lógicos 0 e 1.

A figura a seguir mostra as faixas de tensão correspondentes aos níveis lógicos de entrada de um circuito integrado da família TTL.

Carateristicas da serie ttl

TTL 74H de Alta Velocidade: apresenta um aumento da velocidade em relação a série 74L, porém esse aumento é conseguido à custa do aumento da potência consumida pelos dispositivos da série.

TTL 74S Schottky: reduz o retardo de armazenamento, com o uso do diodo Schottky. Opera com o dobro da velocidade da 74H, consumindo mais ou menos a mesma potência.

TTL 74LS Schottky de Baixa Potência (LS-TTL): é uma versão da 74S, que apresenta CIs com consumo de potência mais baixo e com velocidade também mais baixa.

TTL 74AS Schottky Avançada (AS-TTL): é a série TTL mais rápida, e com o produto velocidade- potência significativamente mais baixo que o da série 74S

TTL Schottky Avançada de Baixa Potência (74ALS-TTL): oferece uma sensível melhora em relação à 74LS no que diz respeito à velocidade de operação e à potência consumida. Esta série tem o mais baixo produto velocidade-potência de todas as séries TTL, e está muito próxima de ter a mais baixa dissipação de potência por porta lógica. Pelo exposto, poderemos ter, a médio prazo, os dispositivos da série 74ALS substituindo os da série 74LS como os mais utilizados da família TTL.

Familia logica CMOS

CMOS significa Complementary Metal Oxide Semiconductor (Semicondutor de Óxido-Metal Complementar), usa tanto FETs canal-N quanto canal-P no mesmo circuito, de forma a aproveitar as vantagens de ambas as famílias lógicas.

As características principais desta família são o reduzido consumo de corrente (baixa potência), alta imunidade a ruídos e uma faixa de alimentação que se estende de 3V a 15V ou 18V dependendo do modelo.

O processo de fabricação do CMOS é mais simples que o do TTL, possuindo também uma densidade de integração maior, porém são mais lentos do que os TTL, apesar da nova série CMOS de alta velocidade competir em pé de igualdade com as séries TTL 74 e 74LS. A figura a seguir, ilustra o exemplo de um circuito implementado utilizando a tecnologia CMOS (NOT CMOS básico)

Carateristicas da familia CMOS

4000/14000: foram as primeiras séries da família CMOS, são bastante utilizadas, apesar do aparecimento de novas séries, pelo facto de implementarem diversas funções ainda não disponíveis nas novas séries.

74C: compatível, pino a pino e função por função, com os dispositivos TTL de mesmo número. A performance desta série é quase idêntica à da série 4000.


74HC (CMOS de Alta Velocidade): versão melhorada da 74C, o principal melhoramento é o tempo de comutação (em torno de 10 vezes maior), bem como a capacidade de suportar altas correntes na saída. A velocidade dos dispositivos desta série é compatível com a velocidade dos dispositivos da série TTL 74LS.

74HCT: CMOS de alta velocidade. A principal diferença entre esta série e a 7HC é o fato de ela ser desenvolvida para ser compatível em termos de tensões com dispositivos da família TTL. Ou seja, os dispositivos 74HCT podem ser alimentados directamente por saídas de dispositivos TTL.

Circuitos integrados

Definiçao de circuito integrado

Circuito integrado, vários componentes que são encontrados na forma de chips, em vários tipos de placas. O circuito integrado surgiu durante a década de 60, quando os fabricantes de transístores perceberam que era possível combinar vários transístores no mesmo Waffer de silício, formando circuitos completos, ao invés de separar todos os transístores e usá-los um a um. Naquela época a taxa de aproveitamento dos waffers de silício era muito baixa, de apenas 20% (de cada 5 transístores, apenas um funcionava), daí a dificuldade em fabricar um circuito com 10 ou 100 transístores sem que nenhum deles apresentasse defeito, o que inutilizaria todo o CI.

Para se ter ideia da complexidade desta miniaturização, refira-se que existem hoje circuitos integrados com vários milhões de transístores, como é o caso dos microprocessadores que se usam nos computadores pessoais.

O que é um encapsulamento de circuito integrado

Um encapsulamento é basicamente uma proteção que envolve um circuito integrado. Sua principal função é garantir a conexão segura entre os circuitos e as placas físicas. Esta proteção é composta por pinos de metal, que fixam um envoltório retangular feito de metal, plástico ou de outros materiais . O mecanismo descrito garante que a transmissão de energia não cause danos físicos nos circuitos nem nas próprias placas.

Existe uma maneira muito fácil de visualizar encapsulamentos em peças de hardware. Para isso, pegue uma placa qualquer sobrando na sua casa (vídeo, modem, memória, processador) e procure por retângulos de cor preta. Caso eles estejam cercados de pequenos pinos, então você acabou de achar um ou mais encapsulamentos.

Tipos de encpsulamento

Existem vários tipos de encapsulamentos desenvolvidos para as placas de circuito impresso, os quais são usados dependendo do hardware em questão. Por exemplo, o PGA (Pin Grid Array) é usado bastante em microprocessadores, implementando uma matriz de pinos que circula o chip principal da CPU. Este modelo possui algumas variantes, como o PPGA, e o FC-GPA, os quais são usadas em processadores muito famosos, como os Pentium III e 4.
Outro modelo muito usado é o Ball Grid Array, cujos pinos são em formato de bolas, usado bastante em chipsets de placas mãe e em algumas placas de vídeo e CPUs.

Sendo um modelo mais antigo, o Dual In-Line Package foi um dos encapsulamentos mais usados desde a década de 70. Seu uso é recomendado para módulos menores, utilizando de uma quantidade reduzida de pinos, normalmente em formato de ganchos.