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Periféricos e interfaces. Tipos de Transmissão Transmissão serial: a transferência de dados é feita um bit de cada vez, embora o controlador possa ser.

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1 Periféricos e interfaces

2 Tipos de Transmissão Transmissão serial: a transferência de dados é feita um bit de cada vez, embora o controlador possa ser conectado à CPU através de um barramento paralelo. Antigamente a comunicação serial era mais lenta que a transmissão paralela, e era usada em periféricos lentos, no entanto, atualmente a transmissão serial é usada para transmissão de alta velocidade.

3 Transmissão serial Como a transmissão é realizada bit a bit, é necessário que o receptor e o transmissor estejam sincronizados, e os bits devem ter sempre a mesma duração.. Se a velocidade de transmissão é de 1000 bits por segundo (1000 bps), cada bit tem duração de 1/1000 s, ou 1 ms. O nível de tensão alto pode significar o bit 1 e o nível de tensão zero, o bit 0. O receptor deve medir o nível de tensão recebido no meio do período de duração do bit, de 1 ms, para que seja feita a leitura correta.

4 Transmissão serial assíncrona Além de medir os bits corretamente, o receptor deve identificar os grupos de bits, por exemplo, na recepção de um caractere. Assim, o receptor deve saber qual o método de transmissão usado. Há dois métodos para se realizar a transmissão serial: assíncrona e síncrona. Transmissão assíncrona: o receptor se sincroniza a cada novo caractere recebido usando o bit start (valor 0). Os bits seguintes são do caractere e paridade. Ao terminar são recebidos dois bits stop (valor 1). Antes e após a recepção do caractere a linha de transmissão fica no estado de repouso.

5 UART (Universal Assynchronous Receiver/Transmitter ) É o circuito usado para a transmissão serial. A função da UART é: 1) decomposição de caracteres em bits para a transmissão e 2) composição de caracteres na recepção. transmissor receptor Caractere em forma paralela Caractere em forma paralela

6 Diagrama interno de uma UART dado serial transmissão dado serial recepção controle Dado recebido Dado a transmitir

7 Transmissão síncrona Os dados são transmitidos em bloco com as características seguintes: a) não há intervalo entre os caracteres de um bloco b) o transmissor monta um bloco, usualmente de 128 a 256 caracteres, e o transmite bit a bit sem intervalo entre o primeiro e o último bit; c) o receptor deve fazer a leitura bit a bit, portanto deve estar sincronizado com o transmissor. d) para a identificação do início e o fim de um bloco, deve existir um grupo de bits no início do bloco e outro no final do bloco. CC – caracteres especiais C1, C2, CN – caracteres de dados

8 Transmissão paralela Na transmissão paralela, um grupo de de bits é transmitido de cada vez, cada um sendo transmitido por uma linha separada. Exemplos: chip 8255 (Programmable Peripheral Interface – PPI) da Intel, interface paralela de impressora, CENTRONICS e interface SCSI.

9 Serial x Paralela Aparentemente a transmissão paralela deveria ser mais rápida que a serial, permitindo maiores taxas de transmissão de dados. No entanto, quando a velocidade de transmissão dos bits aumenta, começa a surgir diferenças de tempo de recepção entre os bits paralelos, denominadas desvio (skew em inglês). A solução para evitar o problema de skew é o retorno à transmissão serial, que elimina o problema pois só existe uma linha de transmissão. Assim usando a transmissão serial pode-se obter velocidades maiores, em conseqüência surgiu o padrão USB, FireWire e SATA.

10 Interface sem fio usando radiofreqüência BLUE-TOOTH

11 Faixa Som audível ultrasom LF MF HF VHF UHF SHF EHF Ondas Milimétricas Raios infravermelhos Luz visível Raios Ultravioletas Raios "X Raios "Gama Raios "Cósmicos Desde 20Hz 20 KHz 30 KHz 300 KHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30GHz acima de Hz Hz Hz Hz Hz Até Hz 30 KHz 300 KHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30 GHz 300 GHz Hz Hz Hz --- comprimento da onda 10 7 a 10 5 metros 10 5 metros 10 4 metros 10 3 metros 10 2 metros 10 metros 1 metro metros metros metros 0,7 - 6 metros 0,4 - 6 metros metros metros metros metros Rádio AM RádioTaxi,TV Fone sem fio Radio amador Fone celular ESPECTRO DE FREQÜÊNCIAS BLUETOOTH

12 Faixa deatéServiço 530 KHz1600 KHzRádio AM(107 em. 10KHz de banda) 34,48 MHz34,82MHzRádio taxi 38 MHz40,6 MHzTelemedição biomédica 40,6 MHz40,7 MHzTelemedição de materiais 40,7 MHz41,0 MHzTelemedição biomédica 49,6 MHz49,9 MHzTelefone sem fio 54 MHz60 MHzTelevisão VHF – canal 2 60 MHz66 MHzTelevisão VHF – canal 3 66 MHz70 MHzTelevisão VHF – canal 4 76 MHz82 MHzTelevisão VHF – canal 5 82 MHz88 MHzTelevisão VHF – canal 6 88 MHz108 MHzRadio FM (99 CANAIS de 200 KHz) Microfone sem fio, alcance restrito 108 MHz117,975 MHzRádio navegação para aeronáutica 117,975121,5 MHzComunicação móvel para aeronáutica Atribuições internacionais para uso

13 Faixa deatéserviço 121,5 MHz Comunicação de socorro 121,5 MHz136 MHzComunicação móvel para aeronáutica 136 MHz138 MHzSatélites meteorológicos internacionais 143,65 MHz148 MHzRádio amador 174 MHz216 MHzTelevisão VHF- canal 7 a MHz806 MHzTelevisão UHF canais 14 a MHz834,4 MHzTelefonia celular banda A 834,4 MHz845 MHzTelefonia celular banda B 869 MHz880 MHzTelefonia celular banda A 880,6 MHz896 MHzTelefonia celular bandas A e B 896 MHz3000 MHzOutros serviços (BLUE TOOTH) 3 GHz3,1 GHzRádio navegação e rádio localização Atribuições internacionais (cont.)

14 Bluetooth (Interface de radiofreqüência ) Bluetooth é uma tecnologia de baixo custo para a comunicação sem fio entre dispositivos eletrônicos a pequenas distâncias. Começou a ser desenvolvida em 1994, pela Ericsson, e a partir de 1988 pelo Bluetooth Special Interest Group (SIG), consórcio inicialmente estabelecido pela Sony, Ericsson, IBM, Intel, Toshiba e Nokia, hoje este consórcio inclui mais de 2000 empresas. O nome Bluetooth é uma homenagem ao rei da Dinamarca e Noruega Harald Blätand - em inglês Harold Bluetooth (traduzido como dente azul, embora em dinamarquês signifique de tez escura). Blåtand é conhecido por unificar as tribos norueguesas, suecas e dinamarquesas. Da mesma forma, o protocolo procura unir diferentes tecnologias, como telefones móveis e computadores.

15 Utilização É usado para comunicação entre pequenos dispositivos: PDAs, telefones celulares (telemóveis) de nova geração, auriculares (headsets), computadores portáteis, comandos das consoles (Play-Station 3) Também é utilizado para a comunicação de periféricos, como impressoras, scanners, ratos (mouse) e teclados, comandos remotos, e qualquer dispositivo dotado de um chip Bluetooth.

16 Freqüência e potência Dispositivos Bluetooth operam na faixa ISM (Industrial, Scientific, Medical) centrada em 2,45 GHz que era formalmente reservada para alguns grupos de usuários profissionais. Nos Estados Unidos, a faixa ISM varia de 2400 a 2483,5 MHz. Na maioria da Europa a mesma banda também está disponível. No Japão a faixa varia de 2400 a 2500 MHz. Os dispositivos são classificados de acordo com a potência e alcance, em três níveis: –classe 1 (100 mW, com alcance de até 100 m), –classe 2 (2,5 mW e alcance até 10 m) e –classe 3, (1 mW e alcance de 1 m, uma variante muito rara). Cada dispositivo é dotado de um número único de 48 bits que serve de identificação.

17 Versões Bluetooth 1.0 e 1.0B Primeira versão do Bluetooth, apresentou problemas técnicos, principalmente de interdisponibilidade entre dispositivos. Bluetooth 1.2 Muitos erros encontrados na especificação 1.0B foram resolvidos. Adicionado suporte para canais não encriptados. Received Signal Strength Indicator RSSI. Bluetooth EDR (Enhanced Data Rate) Detecção e conexão agilizadas. Adaptação de frequências no espectro (Adaptive frequency-hopping spread spectrum (AFH)), que melhora a resistência às interferencias. Maiores velocidades de transmissão na pratica, acima de 721kbit/s, em relação a especificação 1.1. Bluetooth EDR (Enhanced Data Rate)

18 Dispositivos Bluetooth comunicam-se entre si e formam uma rede denominada "piconet", na qual podem existir até oito dispositivos interligados, sendo um deles o mestre e os outros dispositivos escravos. Múltiplos piconets com áreas sobrepostas formam um scatternet. Cada piconet pode ter somente um mestre, mas os escravos podem participar em diferentes piconets na base de multiplexação com divisão no tempo (time-division multiplex). Um dispositivo pode ser um mestre num piconet e um escravo em um outro ou um escravo em mais que um. Forma de comunicação

19 Protocolo

20 Fator comum que permite a interoperabilidade: camada física e a camada de enlace de dados (BlueTooth Core Protocols). Uma aplicação pode usar todos os protocolos mostrados contudo nem todas as aplicações usam todos os protocolos mostrados. Ao invés disso, as aplicações rodam sobre uma ou mais dessas partes verticais da pilha. Protocolo

21 Camadas do protocolo Protocol LayerProtocols in the stack Bluetooth Core Protocols Baseband, LMP, L2CAP, SDP Cable Replacement Protocol RFCOMM Telephony Control Protocol TCS Binary, AT-Commands Adopted Protocols PPP, UDP/TCP/IP, OBEX, WAP, vCard, vCal, IrMC, WAE Camada física e enlace Orientados às aplicações

22 O Bluetooth Core protocols (e o Bluetooth radio) são requeridos pela maioria dos dispositivos Bluetooth enquanto os demais protocolos são usados somente quando necessários. A combinação da camada de Cable Replacement, camada de Telephony Control e camada de adopted protocol forma os protocolos orientados às aplicações que permitem aplicações rodarem sobre o Bluetooth. Maiores detalhes:

23 Comparação IrDA x BlueTooth BlueTooth – 721 Kbps IrDA 1.0: comunicações até bps (~100Kbps) IrDA 1.1: comunicações até bps (4Mbps) alcance ~ alguns metros –classe 1 (100 mW, com alcance de até 100 m), –classe 2 (2,5 mW e alcance até 10 m) e –classe 3, (1 mW e alcance de 1 m, uma variante muito rara).

24 Adaptadores de Vídeo

25 RAM de vídeo Ambos os monitores, CRTs e TFTs são renovados de 60 a 100 vezes por segundo por uma memória especial denominada RAM de vídeo. Essa memória tem um ou mais mapas de bits que representam a tela. Em uma tela, p. ex., com 1600x1200 elementos de imagem (pixels) uma RAM de vídeo teria 1600x1200 valores, um em cada pixel. Na verdade, pode conter muitos desses mapas de bits para permitir a passagem rápida de uma imagem de tela para outra. Geralmente em um monitor tem em cada pixel três bytes, um para cada intensidade dos componentes vermelho, verde e azul da cor do pixel.

26 Uma RAM de vídeo de 1600x1200 pixels a 3 bytes/pixel requer quase 5,5 MB para armazenar a imagem e uma boa quantidade de tempo de CPU para fazer qualquer processamento. Por essa razão, alguns computadores adotam uma solução de conciliação usando um número de 8 bits para indicar a cor desejada. Então esse número é usado como um índice para uma tabela denominada paleta de cores, que contem 256 entradas, cada uma com um valor de 24 bits. Esse esquema reduz o tamanho da memória, porém permite somente 256 cores na tela num determinado instante. PALETA DE CORES

27 Adaptadores de vídeo modo texto MONITOR CRTC = Controladora de CRT (chip do tipo 6845) a memória contem o código ASCII de todos os caracteres a serem mostrados na tela. Contem a configuração de pixels de todos os caracteres visíveis Timing A primeira interface de vídeo criada pela IBM para os PCs foi chamada de MDA (Monochrome Display Adapter).

28 Modo texto (IBM PC) A tela do monitor de vídeo é dividida em 80 colunas por 25 linhas, total de 2000 posições. A caixa de caracteres do MDA foi definida para 9 x 14 pixels sendo que um caractere típico ocupa uma matriz de 7x9 dentro da caixa É usada a ROM geradora de caracteres, que recebe como entrada o código ASCII do caractere a ser mostrado e a linha correspondente à visualização. O sinal de vídeo é obtido fazendo o deslocamento bit a bit do padrão de bits gerado, e é mostrado na tela sincronizado horizontalmente e verticalmente na tela.

29 Adaptadores modo gráfico colorido CGA (Color Graphics Adapter) –O primeiro adaptador de vídeo com tecnologia bit-map criado pela IBM para o PC. –Exibição de 16 cores puras, vários modos gráficos, com resoluções diferentes. –Memória de 16 KBs, acessível diretamente pelo processador principal. –Opera dentro dos limites da faixa horizontal de 15,525 KHz e faixa vertical de 60 Hz (compatível com TV) e divide a tela na matriz de pixels: 640 na horizontal e 200 na vertical. Conector CGA (delta de 9 pinos)

30 A memória contem os valores de pixels para toda a tela Conector CGA A paleta é uma tabela que fornece as cores dos pixels Adaptador modo gráfico colorido

31 EGA (Enhanced Graphics Adapter) Em 1984, as deficiências do CGA se tornaram evidentes: –A dificuldade de leitura de textos e gráficos de má qualidade Melhoramentos do EGA: –Aumento da resolução da tela; –Possibilidade de uso de gráficos em vídeos monocromáticos; e –Acrescentava novas rotinas ao BIOS. Resolução do EGA: 640 X 350 pixels. A freqüência horizontal mudou para 22,1 KHz, e a freqüência vertical foi mantida em 60 Hz. Com essas freqüências de varredura ficou incompatível com os aparelhos de TV. A paleta de cores foi ampliada para 64 tons diferentes, e na configuração mínima tinha 64 KBs de memória RAM.

32 Conector EGA Cada canhão de cor foi associado a dois sinais (primário e secundário). A combinação desses dois sinais pode gerar 4 intensidades de cores. A combinação de 3 canhões cada um com 4 intensidades de cores, resulta em 64 cores.

33 VGA (Vídeo Graphics Array) O modo gráfico atinge a resolução de 640x480 pixels, com 16 cores simultâneas selecionadas em uma paleta de 256 K tons. No seu modo mais colorido, com resolução de 320x200 pixels, suporta até 256 tons ao mesmo tempo na tela, sendo as cores selecionadas numa paleta de tons. A freqüência de varredura horizontal é de 31,5 KHz, e a velocidade de quadro ou varredura vertical foi aumentado para 70 Hz, na maioria dos modos de vídeo. O armazenamento de gráficos de 640x480 pixels em 16 cores exige muita memória, aproximadamente 230KBs.

34 Conector VGA

35 SVGA (Super VGA) Originalmente foi uma extensão do padrão VGA. Diferente de VGA, padrão definido pela IBM, o Super VGA foi definido pela Video Electronics Standards Association (VESA), um consórcio estabelecido para promover a interoperabilidade e definir padrões. Quando usado como uma especificação de resolução, o termo SVGA normalmente se refere à resolução de 800x600 pixels. O Super VGA foi definido primeiramente em Na primeira versão, tinha uma resolução de 800x600 e pixels de 4 bits. Cada pixel poderia ter portanto 16 cores distintas. Rapidamente foi estendido para 1024x768 e 8 bits por pixel.

36 XGA (eXtended Graphics Array) XGA é um padrão de visualização introduzido pela IBM em Atualmente é o nome dado à visualização de 1024x768 pixels, mas a definição oficial é maior. A versão inicial do XGA expandia sobre o VGA adicionando suportes a duas resoluções: –800 × 600 pixels com alta coloração (16 bits por pixel, i.e. 65,536 colors). –1024 × 768 pixels com uma paleta de 256 cores (8 bits por pixel) Como o seu predecessor (IBM 8514), XGA oferece aceleração em hardware de funções fixas de processamento 2D, como de traçar linhas, copiar bitmaps, e preencher cores. A aceleração do XGA é mais rápida que o 8514, e suporta mais primitivas gráficas e possui o modo de 16 bits por pixel (65,536 cores).

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38 Aceleradores gráficos (Graphics Processing Units- GPUs) Os aceleradores gráficos incorporam chips que contem operações matemáticas especiais usados em renderização gráfica. A eficiência desses chips determina a eficiência do acelerador gráfico, que são usados principalmente para jogos 3D ou renderização 3D. Implementa um número de operações de primitivas gráficas de tal forma que o traçado gráfico seja mais rápido que o traçado direto usando a CPU hospedeira. As operações mais comuns para computação gráfica 2D incluem a BitBLT (transferência de blocos de bits), e operações de traçados de retângulos, triângulos, círculos e arcos. Chips modernos suportam também a computação gráfica 3D, e tipicamente incluem funções relativas a vídeo digital.

39 Anos Commodore Amiga foi o primeiro computador produzido maciçamente incluindo a função gráfica em hardware e o sistema gráfico IBM 8514 foi um dos primeiros cartões de vídeo a implementar as primitivas 2D em hardware.. O Amiga foi o único na época que incorporava o fator que hoje seria reconhecido como um acelerador gráfico, tendo um coprocessador gráfico que, independentemente da CPU, realizava praticamente todas as funções de geração de vídeo por hardware, incluindo o traçado de linhas, preenchimento de áreas, transferência de imagens por blocos. Antes disso, e até muito tempo após, uma CPU de propósito geral tinha que manipular todos os aspectos de visualização.

40 Anos 1990 No início da década de 1990, com o desenvolvimento do Microsoft Windows surgiu o interesse pelos gráficos 2D de alta velocidade e alta resolução, interesse que anteriormente só existia para workstations UNIX e Apple Macintosh. Para o mercado do PC, o interesse era focalizar agora o desenvolvimento numa interface de programação, Graphics Device Interface (GDI). Em 1991, S3 Graphics introduziu o primeiro chip acelerador 2D, o S3 86C911 (denominado Porsche 911 para indicar a velocidade que prometia). Em 1995, todos os grandes fabricantes de chips gráficos tinham adicionado o suporte de aceleração 2D nos seus chips. Assim os aceleradores gráficos ultrapassaram os coprocessadores gráficos de uso geral de custo elevado, que desapareceram do mercado. Nessa época os gráficos 3D tornaram-se comuns em computadores e jogos, que levaram a um aumento na demanda aos aceleradores de gráficos 3D.

41 2000 em diante Com o advento do DirectX 8.0 API e funcionalidade similar em OpenGL, GPUs adicionaram o sombreamento (shading). Cada pixel pode agora ser processado por um pequeno programa que pode incluir textura de imagem adicional como entrada, e cada vértice geométrico pode ser processado por um pequeno programa antes de ser projetado na tela. NVIDIA foi o primeiro a produzir um chip capaz de programar sombreamentos, o GeForce 3 (também chamado NV20). Em outubro de 2002, com a introdução do ATI Radeon 9700 (também conhecido como R300), o primeiro acelerador Direct3D 9.0, as operações de pixel shading e vertex shading tornaram-se mas rápidas. Pixel shading é usado muitas vezes em mapeamento de batidas, que adiciona texturas, para fazer um objeto ficar mais brilhante, rústico, ou mesmo arredondado.

42 GPUs usados para melhorar o desempenho de processamento GPUs modernos são muito eficientes na manipulação e visualização de gráficos, e sua estrutura altamente paralela os torna mais efetivos que os CPUs de propósito geral, para uma larga faixa de algoritmos complexos. Um GPU pode se situar no topo de um cartão de vídeo, ou pode ser integrado diretamente na placa mãe. Em mais que 90% dos computadores desktop e notebook os GPUs integrados são usualmente muito mais poderosos que os seus hospedeiros.

43 Atualmente, os GPUs paralelos tornaram os transgressores para os CPUs, abrindo um campo de pesquisa denotado GPGPU(General Purpose Computing on GPU). Assim GPUs são usados para processamentos em diversos campos como em exploração de petróleo, processamento de imagens científicas. Existe uma pressão crescente sobre os fabricantes de GPUs pelos usuários GPGPU para melhorar o projeto do hardware, focalizando a adição de maior flexibilidade ao modelo de programação. GPUs usados para melhorar o desempenho de processamento (cont.)

44 MONITORES COM PROJEÇÃO POSTERIOR DLP (Digital Light Processing), foi desenvolvida pela Texas Instruments, em 1987 pelo Dr. Larry Hornbeck: –No projetor DLP uma luz é dirigida à superfície de um circuito integrado, cuja superfície refletora se compõe de milhares de microespelhos, cada um modulando o comportamento de cada pixel que é projetado na tela. –Sistemas DLP de chip único são capazes de projetar 16,7 milhões de cores (24 bits de níveis de cor), enquanto os sistemas DLP de 3 chips podem projetar até 35 milhões de cores. A matriz de microespelhos é denominado Dispositivo Microespelhado Digital ou Digital Micromirror Device (DMD). O número de microespelhos corresponde à resolução da imagem projetada. As matrizes 800x600, 1024x768, 1280x720 e 1920x1080 (HDTV) são os tamanhos DMD mais comuns.

45 LCoS (Liquid Crystal on Silicon) A tecnologia LCoS cria imagens usando um espelho fixo montado sobre a superfície de um chip, e usa uma matriz de cristal líquido para controlar a quantidade de luz refletida. A produção de chips LCoS é complexa, o que torna o sistema mais dispendioso que o DLP.

46 Memória FLASH As memórias Flash foram inventadadas por Fujio Masuoka quando trabalhavam na empresa Toshiba em O nome foi sugerido pelo seu colega Shoji Ariizumi, devido ao processo de apagamento parecido com o flash de uma câmera. Masuoka apresentou a invenção no IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM) em San Francisco, California. Intel viu o potencial da invenção e introduziu o primeiro chip comercial tipo NOR em 1988.

47 FLASH MEMORY Memória Flash é uma memória regravável não volátil. Começa a ser chamado de disco sólido, é mais resistente que os discos rígidos atuais, apresenta menor consumo, maiores taxas de transferência, e menores latências e pesos. Chega a consumir apenas 5% da energia em relação aos discos rígidos. Já é utilizado em notebooks, o que será expandido para a versão desktop nos próximos 5 anos

48 Single-Level Cell e Multi-Level Cell Memória Flash armazena informação num arranjo de transistores de gate flutuante, chamadas células (cells). Em dispositivos tradicionais single-level cell (SLC), cada célula armazena apenas um bit de informação. Algumas memórias flash mais recentes, conhecidas como multi-level cell (MLC), podem armazenar mais que um bit por célula escolhendo entre múltiplos níveis de cargas elétricas a serem aplicadas nos gates flutuantes das células.

49 Uma célula de memória flash Substrato de silício CG – porta de controle Porta flutuante Cada célula parece um MOSFET, com duas portas ao invés de uma. No topo fica a porta de controle, e abaixo fica a porta flutuante isolado ao redor por uma camada de óxido.

50 Quaisquer elétrons inseridos no FG, são mantidos de tal forma que, sob condições normais, não será descarregado por um período de muitos anos. Quando o FG mantem uma carga, ele influencia no campo elétrico do CG, que modifica a voltagem de limiar (VT) da célula. Durante a leitura, uma voltagem é aplicada ao CG, e o canal MOSFET torna condutor, dependente do VT da célula, controlado pela carga no FG. Nos dispositivos single-level cell, a presença ou ausência de corrente através do canal MOSFET é lida para verificar o dado armazenado. Num dispositivo multi-level cell, que armazena mais que um bit por célula, é lida a intensidade de corrente (ao invés da presença ou ausência da mesma), para determinar precisamente o nível de carga no FG.

51 Escrita Uma célula flash NOR está no seu estado default no valor lógico equivalente ao valor 1 binário, pois a corrente flui através do canal sob aplicação de uma voltagem apropriada ao CG. A célula pode ser programada, passando para o valor 0 binário, pelo seguinte procedimento: –Aplicando uma voltagem (tipicamente >5 V) ao CG o canal torna-se agora ligado, tal que os elétrons fluem do dreno para a fonte –A corrente dreno-fonte é suficientemente alta que causa alguns elétrons de alta energia saltarem pela camada isolante para o FG, por um processo chamado de hot-electron injection

52 Programação de uma célula de memória NOR( 0 lógico), via injeção de elétron Corrente elétrica

53 Apagamento Para apagar uma célula NOR (reset para "1"), uma voltagem grande de polaridade oposta é aplicada entre o CG e o dreno, puxando os elétrons fora do FG através de quantum tunneling. Modernos chips de memória flash NOR são divididos em segmentos de apagamento (muitas vezes chamados de blocos ou setores). A operação de apagamento pode ser realizada somente por blocos; todas as células no segmento de apagamento são apagadas simultaneamente. A programação no entanto pode ser realizada um byte ou uma palavra por vez. Apesar da necessidade de alta voltagem de programação e apagamento, virtualmente todos os chips atuais requerem somente uma fonte de tensão, e produzem as altas voltagens on-chip via bombeamento (charge pumps).

54 Apagando uma célula de memória NOR (1 lógico), via tunelamento quântico corrente

55 Fiação e estrutura de uma memória flash NOR.

56 Memórias flash (NOR) A memória flash tipo NOR tem tempo de apagamento e escrita muito longo, mas provê barramento completo de endereçamento e de dados, permitindo o acesso aleatório a qualquer posição da memória. Isso torna possível a substituição dos chips ROMs, usados para o armazenamento de códigos de programas que raramente precisam de atualização, como de BIOS. Suporta de 10,000 a 1,000,000 ciclos de apagamento.

57 Toshiba anunciou a memória flash tipo NAND em Ela tem velocidade de apagamento e escrita mais rápida, e requer menor área de chip por célula, permitindo maior densidade e custo menor por bit que a memória tipo NOR. Contudo, a interface de E/S da memória tipo NAND não provê um barramento externo de endereçamento completo. Os dados devem ser lidos em blocos, com tamanho típico de centenas a milhares de bits. Isso torna a memória NAND inadequada para substituir os ROMs de programa. Contudo a memória flash NAND é similar a outros dispositivos secundários de armazenamento tais como discos rígidos e discos ópticos, e portanto adequados para o uso como dispositivos de armazenamento maciço como cartões de memória. MEMÓRIA FLASH NAND

58 O primeiro formato de meio removível tipo NAND foi o SmartMedia, e muitos outros foram seguidos, incluindo MultiMediaCard, Secure Digital, Memory Stick e xD-Picture Card. Uma nova geração de formatos de cartões de memória, incluindo RS-MMC, miniSD e microSD, e intelligent Stick, tem fatores de forma extremamente pequenos. O cartão microSD tem uma área de 1.5 cm², com uma espessura menor que 1 mm.

59 Apagamento por bloco Uma limitação de memória flash é que apesar da leitura ela seja lida ou programada por byte ou palavra por vez, aleatoriamente, ela deve ser apagada em bloco, que coloca todos os bits do bloco em 1. Começando com um bloco recentemente apagado, qualquer posição dentro do bloco pode ser programado. Contudo, uma vez que um bit 0 é escrito, esse bit só pode ser reescrito para 1, apagando o bloco inteiro. Em outras palavras, a memória flash (especificamente NOR) apesar de oferecer acesso aleatório para leitura e escrita, não pode oferecer operações arbitrárias de reescrita e apagamento. Uma posição pode ser reescrita enquanto o novo valor seja de bit 0. Por exemplo o valor 1111, pode ser reescrito para Sucessivas escritas podem mudar para 1010, então 0010, e finalmente Essa técnica pode ser modificada por dispositivos multi-níveis, onde uma célula de memória pode conter mais que um bit.

60 Número finito de ciclos de apagamento Uma outra limitação de memórias flash é o número finito de ciclos de apagamento-escrita (a maioria dos produtos comercialmente disponíveis são garantidos até ciclos de apagamento- escrita para o bloco 0, e nenhuma garantia para outros blocos. Esse efeito é parcialmente resolvido em alguns casos contando as escritas fazendo o remapeamento dinâmico de blocos para distribuir as operações de escrita entre os setores. Essa técnica é chamada de wear levelling. Um outro mecanismo é realizar uma verificação de escrita e remapeamento para setores substitutos (spare sectors) no caso de falhas, chamado de gerenciamento de blocos ruins (bad block management - BBM). Com esses mecanismos, alguns analistas calculam que as memórias flash podem ser escritas a velocidade máxima continuamente por 51 anos.

61 USB flash disk (pendrive) Existe normalmente quatro partes num flash disk: –Conector USB macho do tipo A – Interface com o computador. –Controlador USB Mass Storage – Implementa o controlador USB e disponibiliza uma interface linear e padronizada (pelo próprio padrão USB). O controlador contém um microprocessador RISC e uma quantidade (em geral reduzida) de memória ROM e RAM embutida. –NAND flash – Armazena a informação, o mesmo tipo de memória é usado em câmeras digitais –Oscilador de cristal – Produz um sinal de relógio com 12 MHz, que é usado para ler ou enviar dados a cada pulso.

62 Flash disk 1 Conector USB 2 Dispositivo de controle de armazenamento USB 3 Pontos de teste 4 Chip de memória flash 5 Oscilador de cristal 6 LED 7 Chave de proteção contra gravação 8 Espaço para um chip de memória flash adicional


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