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Memorias RAM: DRAM, SRAM y NVRAM

Posted by jayzeegp en agosto 25, 2008

Voy a exponer un resumen de los dos principales conceptos de diseño de una memoria ram, las SRAM y las DRAM además de mostrar un ejemplo de las no volátiles (NVRAM).

Me he basado en gran parte en el libro de Fco. Javier Quiles Latorre llamado Tecnologías de Circuitos Integrados digitales y editado por la unidad docente Arquitectura de Ordenadores de la UCO. Espero que os sirva.

Memorias

Clasificación:

  • Sólo lectura
  • Lectura y escritura
    • Acceso aleatorio
    • Acceso secuencial

Memorias de acceso aleatorio (RAM)

  • El tiempo de acceso para todas las palabras es el mismo.
  • Estructura de cuatro bloques
    • Celdas de memoria
    • Decodificador
    • Lógica de control
    • Líneas de bits
  • Las líneas de direcciones se conectan al decodificador, que selecciona la palabra correspondiente.

Tipos de memoria RAM:

  • Volátiles:
  • No volátiles:
    • NVRAM (RAM no volátil)
    • ROM (también es de acceso aleatorio pero se estudian aparte)
Diferentes módulos de memoria RAM. Imagen sacada de wikipedia.

Diferentes módulos de memoria RAM. Imagen sacada de wikipedia.

SRAM

  • Sus flip-flops mantienen el estado siempre que no se quite su alimentación.
  • Son de lectura y escritura.
  • Uso:
    • Aplicaciones en las que se valora la rapidez y la sencillez:
      • Memorias caché
      • Buffer
  • La estructura de una SRAM es la misma que la de una RAM genérica. Se fabrican con tecnología bipolar y CMOS. La bipolar es más rápida, pero la CMOS tiene un consumo mucho menor y permite una mayor densidad de integración, y por tanto una mayor capacidad.
  • Actualmente se usa sobre todo la tecnología CMOS.
Esquema de un condensador (usado en DRAM) sacado de wikipedia

Esquema de un condensador (usado en DRAM) sacado de wikipedia

DRAM

  • Condensador cargado: 1 lógico.
  • Condensador descargado: 0 lógico.
  • Se usa un circuito comparador que indica si está por encima o por debajo de un umbral dado.
  • Los condensadores no almacenan la carga por tiempo indefinido por lo que requieren un refresco (por eso se llaman dinámicas). El refresco dinámico es una desventaja frente a las SRAM porque el sistema de control se hace más complejo.
  • Pero un condensador ocupa 4 veces menos que un flip-flop, lo que permite una mayor densidad de almacenamiento y consumen menos potencia que las SRAM.
  • Métodos de refresco para una memoria DRAM:

o Por ráfaga: cada tiempo de refresco se suspende el funcionamiento de la DRAM y se refrescan sucesivamente todas sus filas.

o Distribuido: se intercalan los ciclos de refresco con los de lectura y escritura, periódicamente se refresca una fila.

§ Periodo de refresco= tiempo de refresco DRAM / número de filas.

Comparación entre las SRAM y las DRAM

  • Desventajas DRAM frente a SRAM

o Operación de refresco de las celdas de memoria.

o Mayor tiempo de acceso.

  • Ventajas DRAM frente a SRAM

o Mayor densidad de almacenamiento

o Menor consumo de potencia

  • Criterio de utilización SRAM/DRAM

o SRAM

§ Aplicaciones en las que se valora la rapidez y la sencillez.

o DRAM

§ Aplicaciones en las que se necesite una elevada capacidad y un bajo consumo.

Memoria NVRAM (Imagen sacada de Wikipedia)

Memoria NVRAM (Imagen sacada de Wikipedia)

NVRAM

  • Si se necesita una memoria RAM no volátil, que mantenga su contenido aunque se le quite la tensión de alimentación tenemos dos soluciones:

o Usar memorias que puedan alimentarse con baterías de backup o de respaldo cada vez que se interrumpe la alimentación.

§ Memorias CMOS para que tengan un consumo muy reducido y las baterías no se descarguen demasiado pronto.

§ El sistema de memoria dispone de un circuito de control que supervisa la tensión de alimentación. En funcionamiento normal, las memorias emplean la tensión de alimentación del sistema, pero, al desconectar la tensión de alimentación del sistema, el circuito de control conecta la batería de backup a las patillas de alimentación de las memorias.

o Utilizar memorias realmente no volátiles, que incorporan la circuitería necesaria para no perder la información cuando se interrumpa la alimentación. La memoria de este tipo más utilizada es:

§ NVRAM con pila de litio interna.

· Se basa en una SRAM a la que se añade una pila de litio y un circuito de detección de fallo de alimentación que comprueba constantemente el nivel de tensión de alimentación. Si éste cae:

1. Inhibe la operación de escritura

2. Conmuta la alimentación a la pila de litio interna.

3. Si el nivel de alimentación se reestablece se realizan las operaciones contrarias.

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