A.S.E.A.S.E. 24.24.11

ARCHITETTURA DEI SISTEMI ARCHITETTURA DEI SISTEMI ELETTRONICIELETTRONICILEZIONE N° 24LEZIONE N° 24

• Contatori modulo “N” qualunqueContatori modulo “N” qualunque• Contatori realizzati con sommatoriContatori realizzati con sommatori

MemorieMemorie• Definizioni Definizioni • Memoria RAMMemoria RAM• OrganizzazioneOrganizzazione• TemporizzazioneTemporizzazione• Cella baseCella base• Tipi di indirizzamentoTipi di indirizzamento

A.S.E.A.S.E. 24.24.22

RichiamiRichiami

• Macchina di MEALYMacchina di MEALY• Macchina di MOOREMacchina di MOORE• ContatoriContatori

A.S.E.A.S.E. 24.24.33

Contatori decadici in cascataContatori decadici in cascata

Q3 Q2 Q1 Q0

Co E Ck

Q3 Q2 Q1 Q0

Co E Ck

Q3 Q2 Q1 Q0

Co E Ck

EE

CkCk

Dec 0Dec 0Dec 1Dec 1Dec 2Dec 2

A.S.E.A.S.E. 24.24.44

Contatore modulo “N”Contatore modulo “N”(con N che non è potenza del 2)(con N che non è potenza del 2)

• Nomero di Flip – Flop necessariNomero di Flip – Flop necessari• K con 2K con 2KK ≤ N < 2 ≤ N < 2K+1K+1

• Gruppo di rivelazione RGruppo di rivelazione R• R = N – 1R = N – 1

• Gruppo di blocco BGruppo di blocco B• agisce sull’ingresso T dei F-F che non devono agisce sull’ingresso T dei F-F che non devono

commutarecommutare

• Gruppo forzante FGruppo forzante F• Agisce sull’ingressi T dei F-F che devono commutareAgisce sull’ingressi T dei F-F che devono commutare

A.S.E.A.S.E. 24.24.55

TabellaTabella 1616 1515 1414 1313 1212 1111 1010 99 77 66 55 33

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

000000 000000 000000 0000

00000011

00000011

00000011

00000011

00000011

00000011

00000011

00000011

001001 001001 001001 0101

00100100

00100100

00100100

00100100

00100100

00100100

00100100

00100100

010010 010010 010010 1100

00100111

00100111

00100111

00100111

00100111

00100111

00100111

00100111

011011 011011 011011 0000

01001000

01001000

01001000

01001000

01001000

01001000

01001000

01001000

100100 100100 110000 0101

01001011

01001011

01001011

01001011

01001011

01001011

01001011

01001011

101101 110011 000000 1010

01101100

01101100

01101100

01101100

01101100

01101100

01101100

01101100

111100 000000 001001 0000

01101111

01101111

01101111

01101111

01101111

01101111

01101111

01101111

000000 001001 010010 0101

10010000

10010000

10010000

10010000

10010000

10010000

10010000

11000000

001001 010010 011011 1010

10010011

10010011

10010011

10010011

10010011

10010011

11000011

00000000

010010 011011 100100 0000

10110100

10110100

10110100

10110100

10110100

11001100

00000000

00000011

011011 100100 000000 0101

10110111

10110111

10110111

10110111

11001111

00000000

00000011

00100100

100100 101101 001001 1010

11011000

11011000

11011000

11110000

00000000

00000011

00100100

00100111

101101 000000 010010 0000

11011011

11011011

11110011

00000000

00000011

00100100

00100111

01001000

110110 001001 011011 0101

11111100

11111100

00000000

00000011

00100100

00100111

01001000

01001011

000000 010010 100100 1010

11111111

00000000

00000011

00100100

00100111

01001000

01001011

01101100

00000011

011011 101101 0000

BLOCCA FORZA RIVELA

A.S.E.A.S.E. 24.24.66

Problema della funzione Problema della funzione “FORZA”“FORZA”

• I F-F che sono forzati a commutare lo fanno I F-F che sono forzati a commutare lo fanno anche se l’abilitazione (E) non è attivaanche se l’abilitazione (E) non è attiva

• Problema particolarmente sentito nel caso di Problema particolarmente sentito nel caso di più blocchi in cascata (BCD in cascata)più blocchi in cascata (BCD in cascata)

• Si evita portando il segnale di abilitazione Si evita portando il segnale di abilitazione anche al blocco di rilvelazioneanche al blocco di rilvelazione

A.S.E.A.S.E. 24.24.77

Contatore sincrono modulo 10Contatore sincrono modulo 10

T Q

Ck

QQ00

CkCk

EE

QQ11 QQ22 QQ33

T Q

Ck

T Q

Ck

T Q

Ck

T1T1 T2T2 T3T3

RR

BB FF

CoCo

A.S.E.A.S.E. 24.24.88

Contatore mediante sommatoreContatore mediante sommatore

• Architettura baseArchitettura base

0, 1

Ck

A.S.E.A.S.E. 24.24.99

Contatore mediante sommatoreContatore mediante sommatore

• Uso de Full AdderUso de Full Adder

FA FA FA FA

0

1

000

A.S.E.A.S.E. 24.24.1010

Contatore mediante sommatoreContatore mediante sommatore

• Uso dell’ half adderUso dell’ half adder

HA HA HA HA

1

A.S.E.A.S.E. 24.24.1111

Definizioni Definizioni MEMORIEMEMORIE

• Memoria = elemento in grado di Memoria = elemento in grado di conservare un’informazioneconservare un’informazione

• Memorie Volatili = in grado di Memorie Volatili = in grado di conservare l’informazione solo se conservare l’informazione solo se alimentatealimentate

• Memorie Non Volatili = non perdono Memorie Non Volatili = non perdono l’informazione anche se non alimentatel’informazione anche se non alimentate

A.S.E.A.S.E. 24.24.1212

DefinizioniDefinizioniMEMORIE NON VOLATILIMEMORIE NON VOLATILI

• ROM = Read Only MemoryROM = Read Only Memory• Programmata in fabbricaProgrammata in fabbrica

• PROM = Programmable Read Only MemoryPROM = Programmable Read Only Memory• Programmabile Programmabile una sola voltauna sola volta dall’utente dall’utente

[OTP][OTP]

• EPROM =Erasable Programmable ROMEPROM =Erasable Programmable ROM• Prog. elettricamente, Cancellazione UVProg. elettricamente, Cancellazione UV

• EE22PROM = Electrical Erasable PROMPROM = Electrical Erasable PROM• Programmazione e cancellazione elettricaProgrammazione e cancellazione elettrica

A.S.E.A.S.E. 24.24.1313

DefinizioniDefinizioniMEMORIE VOLATILIMEMORIE VOLATILI

• RAM = Random Access MemoryRAM = Random Access Memory• Memoria nella quale e possibileMemoria nella quale e possibile

– ScrivereScrivere WRITE WRITE (W)(W)– LeggereLeggere READREAD (R)(R)

• RAM Statica = se alimentata, conserva RAM Statica = se alimentata, conserva l’informazione per un tempo infinitol’informazione per un tempo infinito

• RAM Dinamica = anche se alimenta, RAM Dinamica = anche se alimenta, dopo un certo tempo perde dopo un certo tempo perde l’informazionel’informazione

A.S.E.A.S.E. 24.24.1414

Organizzazione di una RAMOrganizzazione di una RAM

• Memoria RAM di “H” parole di “N” bitMemoria RAM di “H” parole di “N” bit– H è una potenza del 2H è una potenza del 2– N solitamente può valere 1, 4, 8N solitamente può valere 1, 4, 8

• OsservazioneOsservazione• 221010 = = 1,0241,024 1K1K (Kilo)(Kilo)• 222020 = = 1,048,576 1,048,576 1M1M

(Mega)(Mega)• 223030 = = 1,073,741,8241,073,741,824 1G1G (Giga)(Giga)

A.S.E.A.S.E. 24.24.1515

Descrizione ai terminaliDescrizione ai terminali

• Memoria RAM 64K x 4Memoria RAM 64K x 4

64K x 464K x 4

A0

A15

D0

D3

CS R/W

A.S.E.A.S.E. 24.24.1616

LegendaLegenda

• A0 : A15A0 : A15 = indirizzi= indirizzi (ADDRESS)(ADDRESS)

• D0 : D3D0 : D3 = dati= dati (DATE)(DATE)

• CSCS = Attivatore (Chip Select) = Attivatore (Chip Select)

[attivo basso][attivo basso]• R/WR/W = scrittura / lettura (Read/Write)= scrittura / lettura (Read/Write)

[1 = legge, 0 = scrive][1 = legge, 0 = scrive]

A.S.E.A.S.E. 24.24.1717

TemporizzazzioneTemporizzazzione• Ciclo di letturaCiclo di lettura

• Ciclo di scritturaCiclo di scrittura

A0:A15

CS

R/W

D0:D3

A0:A15

CS

R/W

D0:D3

A.S.E.A.S.E. 24.24.1818

Cella di Memoria RAM STATICACella di Memoria RAM STATICA

R S

Q

Write Din

Word select

Dout

A.S.E.A.S.E. 24.24.1919

Parola (Word)Parola (Word)

Write

W s

R SQ

Din-3 Dout-3

R SQ

Din-2 Dout-2

R SQ

Din-1 Dout-1

R SQ

Din-0 Dout-0

A.S.E.A.S.E. 24.24.2020

OrganizzazioneOrganizzazione

Ws-0

R SQ

R SQ

R SQ

R SQ

Write

Write

R SQ

Din-3 Dout-3

R SQ

Din-2 Dout-2

R SQ

Din-1 Dout-1

R SQ

Din-0 Dout-0

Ws-1

A.S.E.A.S.E. 24.24.2121

Tecniche di accessoTecniche di accesso

• La singola word ha La singola word ha •N ingressi = Data InN ingressi = Data In•N uscite =Data Out N uscite =Data Out •1 selettore di parola1 selettore di parola

• All’esterno sono necessariAll’esterno sono necessari•N Data I/O (bidirezionale)N Data I/O (bidirezionale)•Chip Select (CS)Chip Select (CS)•Selezione Read/ Write (R/W)Selezione Read/ Write (R/W)•K indirizziK indirizzi

A.S.E.A.S.E. 24.24.2222

Schema 1Schema 1

• Uso di Buffer THREE-STATEUso di Buffer THREE-STATE

DD

DDoutout

DDinin

RR WW

A.S.E.A.S.E. 24.24.2323

Schema 2Schema 2

• Tabella di veritàTabella di verità

CS R/W R W

0 0 1 0

0 1 0 1

1 0 0 0

1 1 0 0

CSCS

R/WR/W

WW

RR

A.S.E.A.S.E. 24.24.2424

OsservazioneOsservazione

• Gli indirizzi sono codificati in binarioGli indirizzi sono codificati in binario• È necessario un decodificatire K – 2È necessario un decodificatire K – 2KK

DEC

K.....

0

2K

A.S.E.A.S.E. 24.24.2525

Schema completoSchema completo

M M M M

M M M M

M M M M

DEC

16

0

216-1

A0:A16

1

D3 D2 D1 D0

W

R

A.S.E.A.S.E. 24.24.2626

OsservazioniOsservazioni

• Architettura non quadrataArchitettura non quadrata• Complessità del Decoder N = 2Complessità del Decoder N = 2NN

• occorrono 2occorrono 2NN AND a N AND a N ingressiingressi

– Esempio: Memoria da 1Mbit (2Esempio: Memoria da 1Mbit (22020))– Complessità del Decoder 21 milioni di Complessità del Decoder 21 milioni di

Transistori !!Transistori !!

• Si ricorre a memorie a singolo bit e a Si ricorre a memorie a singolo bit e a struttura a matricestruttura a matrice

A.S.E.A.S.E. 24.24.2727

RAMRAMRAMRAM

Organizzazione a MatriceOrganizzazione a Matrice

• Celle di memoria organizzate a quadratoCelle di memoria organizzate a quadrato

XXXX

YYYY

11

22N/N/

22

N/2N/211 22N/N/

22

N/2N/2

A.S.E.A.S.E. 24.24.2828

OsservazioniOsservazioni

• Sono presenti due decodificatoriSono presenti due decodificatori– Decodificatore di riga Decodificatore di riga – decodificatore di colonnadecodificatore di colonna

• A ciascun decodificatore arriva N/2 A ciascun decodificatore arriva N/2 indirizziindirizzi

• Complessità totale dei Decoder Complessità totale dei Decoder

2 decodificatori N/2 – 22 decodificatori N/2 – 2N/2N/2

occorrono 2x2occorrono 2x2N/2N/2 AND a N/2 AND a N/2 ingressiingressi

[per memoria da 1 Mbit (2[per memoria da 1 Mbit (22020) occorrono ) occorrono

2 x 22 x 21010 x 11 =22528 transistori ] x 11 =22528 transistori ]

A.S.E.A.S.E. 24.24.2929

CONCLUSIONICONCLUSIONI

• Contatori modulo “N” qualunqueContatori modulo “N” qualunque• Contatori realizzati con sommatoriContatori realizzati con sommatori

MemorieMemorie• Definizioni Definizioni • Memoria RAMMemoria RAM• OrganizzazioneOrganizzazione• TemporizzazioneTemporizzazione• Cella baseCella base• Tipi di indirizzamentoTipi di indirizzamento