Perifйricos e interfaces

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.
Caractere em forma paralela
Caractere em forma paralela
receptor
transmissor
6
Diagrama interno de uma UART
Dado a transmitir
controle
dado serial transmissão
dado serial recepção
controle
Dado recebido
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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.

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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.

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Interface sem fio usando radiofreqüênciaBLUE-TOOT
H
11
ESPECTRO DE FREQÜÊNCIAS
Rádio AM
RádioTaxi,TV Fone sem fio Radio amador Fone
celular
BLUETOOTH
12
Atribuições internacionais para uso
13
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.

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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.

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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 2.0 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 2.1 EDR (Enhanced Data Rate)

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Forma de comunicação

• 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.

19
Protocolo
20
Protocolo

• 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.

21
Camadas do protocolo
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

http//www.tutorial-reports.com/wireless/bluetooth
/tutorial.php
23
Comparação IrDA x BlueTooth
IrDA 1.0 comunicações até 115.200 bps
(100Kbps) IrDA 1.1 comunicações até 4.194.304
bps (4Mbps) alcance alguns metros
BlueTooth 721 Kbps

• 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
PALETA DE CORES

• 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.

27
Adaptadores de vídeo modo texto
A primeira interface de vídeo criada pela IBM
para os PCs foi chamada de MDA (Monochrome
Display Adapter).
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
MONITOR
Timing
CRTC Controladora de CRT (chip do tipo 6845)
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
Adaptador modo gráfico colorido
A memória contem os valores de pixels para toda
a tela
A paleta é uma tabela que fornece as cores
dos pixels
Conector CGA
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 262.144 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 1989.
  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 1990.
• 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).

37
(No Transcript)
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 1980.

• 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
GPUs usados para melhorar o desempenho de
processamento (cont.)

• 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.

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
1984. 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
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.
CG porta de controle
Porta flutuante
Substrato de silício
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 gt5 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
MEMÓRIA FLASH NAND

• Toshiba anunciou a memória flash tipo NAND em
  1989.
• 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.

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 1110. Sucessivas
  escritas podem mudar para 1010, então 0010, e
  finalmente 0000.
• 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 100.000 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.

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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.

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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