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Eletrônica Digital XXIX

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Tópicos: Memórias Estáticas - Introdução | Memória Estática Elementar | Memória de Vários Bits |


1) Memórias Estáticas - Introdução

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Na página Eletrônica Digital XIII pode ser visto que o valor da saída de um flip-flop (bloco básico da lógica sequencial) pode ser mantido fixo ou ter alteração permitida pela entrada de clock. Isso sugere o uso de flip-flops em memórias, que são denominadas memórias estáticas. Elas são de acesso aleatório, mas não são em geral as conhecidas RAM encaixáveis nas placas-mãe dos computadores. São mais usadas como cache (armazenamento temporário) interno dos microprocessadores. Têm provavelmente o menor tempo de acesso, mas a implementação exige um número relativamente elevado de componentes por bit armazenado.

O circuito da Figura 1-I é um arranjo auxiliar importante: uma entrada E, uma saída S e uma entrada de liberação ou habilitação H.


Fig 1-I

Da tabela de verdade do bloco E, conclui-se que, para entrada H igual a 1, S = 0 se E = 0 e S = 1 se E = 1. Ou seja S = E. Em termos lógicos, é como se a entrada estivesse diretamente conectada à saída, como em (b) da figura. Se H = 0, S = 0, independente do valor da entrada E. Em termos lógicos, é como se a entrada E estivesse aberta e a saída S ligada a um potencial de nível lógico zero. Ver (c) da referida figura. Resumindo, o circuito funciona como uma chave liga-desliga, com a particularidade de manter a saída nula na condição desligada.


2) Memória Estática Elementar

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A Figura 2-I dá o arranjo de um circuito de memória estática do mais elementar possível: memoriza apenas um bit de informação em um flip-flop tipo RS. A entrada END é para endereçamento. Para um bloco só, ela não faz muito sentido. Mas, num circuito real, com mais de um bloco, ela "conecta" ou "desconecta" logicamente as entradas e saída do flip-flop com uso das portas ES, ER e EQ conforme tópico anterior.


Fig 2-I

D é a entrada do bit de informação. O inversor faz com que as entradas S e R do flip-flop só possam ser inversas, evitando estado impossível do flip-flop RS (S=1 e R=1. Ver página Eletrônica digital XIII para mais informações). L/E é a entrada que define a operação da memória (leitura ou escrita). Usa a entrada de clock do flip-flop.

A tabela a seguir dá um resumo da operação do circuito. É basicamente a operação de um flip-flop, que mantém ou muda o seu valor de acordo com o nível da entrada de clock.

Tab 2-I
ENDStatusL/E Operação Descrição
1 Habilitado 0 Leitura Se a entrada de clock do flip-flop é zero, o valor da saída não muda, quaisquer sejam os valores das entradas. Portanto, a saída O tem o valor memorizado.
1 Habilitado 1 Escrita Se a entrada de clock é um, o flip-flop pode mudar de estado. Portanto, a saída Q será o valor que for aplicado em D.
0 Desabilitado Ø Não há As portas E "isolam" o flip-flop e a saída O será sempre 0 para quaisquer valores das entradas.

Para simplificar os diagramas, simboliza-se o circuito da Figura 01 como um único bloco, de forma similar a outros blocos lógicos.


Fig 2-II

A Figura 2-II exibe a disposição do bloco, isto é, uma "célula" básica de memória estática, que armazena um único bit de informação.


3) Memória de Vários Bits

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Uma memória de apenas um bit teria pouca utilidade prática. A natural evolução é a associação de vários blocos elementares do tópico anterior para formar dispositivos de maior capacidade. O número de bits que podem ser armazenados é igual ao número de blocos elementares. Por exemplo: para armazenar 4 bits, pode-se imaginar um circuito com 4 blocos elementares, uma saída para leitura, uma entrada de dado, uma entrada de controle leitura/escrita.

Precisa-se ainda de um meio para selecionar (ou endereçar) o bloco elementar (ou posição de memória) que se deseja operar (ler ou escrever). Essa seleção pode ser executada por um circuito gerador de produtos canônicos, do tipo usado em multiplexador e demultiplexador (ver página Eletrônica Digital XX1 e seguintes para mais detalhes).


Fig 3-I

A Figura 3-I dá o diagrama básico da memória estática de 4 bits. Para cada combinação das entradas de endereço A e B, há somente uma única saída de valor 1 no gerador de produtos canônicos. Isso ativa a respectiva célula ou posição de memória e mantém as demais inativas.

Tab 3-I
Entrada A Entrada B Célula ativa
0 0 0
0 1 1
1 0 2
1 1 3

Assim, as entradas de endereço selecionam a posição de memória desejada e, para cada posição, as operações de leitura e escrita ocorrem conforme tópico anterior. A porta OU na saída é o elemento de união das saídas de cada posição de memória. Desde que apenas a posição selecionada pode ser 0 ou 1 e as demais são sempre 0 (inativas), a saída da porta OU acompanha o valor da saída da posição selecionada (ou endereçada).
Referências
Brophy, James J. Basic Electronics for Scientists. USA: McGraw-Hill, 1977.
U. S. Navy. Basic Electronics. Hemus, 1976.

Topo | Rev: Dez/2007