LIFO basada en registros de desplazamiento.

MEMORIAS ESPECIALES
1. INTRODUCCION
Clasificación de las memorias por la forma de acceso a la información
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Memorias de acceso aleatorio
Memoria de acceso secuencial o serie
Memorias de acceso aleatorio
Denominadas usualmente RAM (Ramdon Access Memory), son memorias en las que cualquier
información puede leerse o escribirse con el mismo tiempo de acceso, cualquiera que sea la célula
de memoria elegida.
Memoria de acceso secuencial o serie
Memorias a las que no se puede acceder directamente a la célula deseada, sino que para llegar a ella
ha de pasarse obligatoriamente por todas las que preceden. En estas memorias si se quiere leer o
escribir en una determinada posición es necesario ir pasando una por una todas las posiciones
precedentes hasta llegar a la deseada y entonces realizar la operación.
Ingeniería electrónica
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Sistemas digitales II
El tiempo de acceso no es fijo, sino que depende del número de palabras que se encuentran
entre la actual y la nueva que queremos leer.
Suelen usarse para aplicaciones específicas.
Las más usadas son:
* Memorias FIFO.
* Memorias LIFO.
* Memorias CCD
2. CUERPO
MEMORIA FIFO
(First in-firtsout), primero en entrar - primero en salir, es decir, es lo que se llama una fila de espera.
No son de acceso aleatorio, es escasa su incidencia en sistemas de micrordenadores.
FIFO se utiliza en estructuras de datos para implementar colas. La implementación puede efectuarse
con ayuda de arrays o vectores, o bien mediante el uso de punteros y asignación dinámica de memoria.
Esté tipo de memorias esta formado por una disposición de registros de desplazamiento. El terminó
FIFO hace referencia al funcionamiento básico de este tipo de memorias, en la que el primer bit de
datos que se escribe es el primero que se lee.
En la siguiente figura se ilustra una diferencia importante entre un registro de desplazamiento
convencional y un registro FIFO.
***Comparación del funcionamiento de un registro convencional FIFO
Registro de desplazamiento convencional
Entrada
0
1
1
0
X X X X
0 x x x
1 0 x x
1 1 0 x
0 1 1 0
Salida
Registro de desplazamiento FIFO
Entrada
0
1
1
0
----0
---1
1
--1
1
1
-0
0
0
0
Salida
X=bits de datos desconocidos .
¨--¨= posiciones vacías
En un registro de desplazamiento En un registro de desplazamiento FIFO, los
convencional, los dato permanecen a la datos ¨van cayendo¨(a la derecha )
izquierda hasta que son desplazados por
medio
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Sistemas digitales II
En un registro convencional, un bit de datos se desplaza a través del registro solo cuando se introduce
nuevos datos; en un registro FIFO, un bit de datos atraviesa elregistro hasta situarseen la posición de
bit más a la derecha que este vacía.
En la siguiente diagrama de bloques de una memoria serie FIFO. Esta memoria en particular tiene
cuatro registros de datos de 64 bits y un registro de control de
64 bits (registro de marca). Cuando los datos se introducen mediante un impulso de desplazamiento de
entradaautomáticamente,bajo el control de registrode marca. se mueve a la posiciónvacía mas próxima
a la salida. Los datos no pueden avanzar a las posiciones que están ocupadas. Sin embargo, cuando un
bit de datose desplaza mediante un impulso de desplazamiento de salida, los bits de datos se desplazan
mediante un impulso de desplazamiento de salida, los bits de datos que están en los registros
automáticamente se mueve a la posición siguiente hacia la salida.En una memoria FIFO asíncrona,los
datos se desplazan hacia fuera independientemente de la entrada de datos,utilizando dos relojes
separados.
Diagrama de bloques de una memoria FIFO serie típica
La matriz de memoria almacena
64 palabras de 4 bits
Reg de desplazamiento de 64
bit
Entrada de
datos
I0
I1
I2
I3
Buffers
de
entrada
Reg de desplazamiento de 64
bit
Reg de desplazamiento de 64
bit
Buffer
de
salida
Reg de desplazamiento de 64
bit
Líneas de control
Líneas de control
Entrada preparada (IR)
Desplazamiento de entrada (SI)
Desplazamiento de salida (SO)
Salida de
datos
Salida preparada (OR)
Lógica de
control de
entrada
Controles y registros
de marcas
Lógica de
control de
salida
Aplicaciones de la memoria FIFO:
Unárea de aplicación importante del registro FIFO es el caso en que dos sistemas con velocidades
diferentes tienen comunicación. Los datos pueden entrar en un registro FIFO a una velocidad y salir a
otra velocidad distinta. La figura siguiente muestra como debe emplearse un registro FIFO en estas
situaciones.
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Sistemas digitales II
Ejemplos de registros FIFO para aplicaciones de control de la velocidad de transmisión de
los datos
MEMORIAS LIFO (Last Input First Output)
Las memorias LIFO se encuentran en aplicaciones que utilizan microprocesadores y otros sistemas de
computación .Permiten almacenar datos y luego extraerlos en orden inverso; es decir, el último byte de
datos almacenado es el primer byte de datos que se recupera, es lo que se llama una pila o apilamiento.
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También llamadas memorias pila.
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Tienen dos operaciones:
* Push: escritura.
* Pop: lectura.
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Los datos de entrada se van apilando haciendo Push y cuando se hace Pop, se lee el dato que
esté en la cima de la pila.
Hay de dos tipos de implementación principalmente:
* LIFO basada en registros de desplazamiento.
*LIFO basada en RAM
Otra posible implementación de una memoria LIFO es mediante el uso de una memoria
RAM junto a un contador ascendente-descendente para acceder a la dirección de
memoria a leer o escribir. Para controlar que el contador cuente ascendente o
descendentemente deberá existir una
señal de control AD
**Memoria LIFO de 8palabras de 3 bits construida con
registros de desplazamiento
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Sistemas digitales II
El funcionamiento de esta memoria será el siguiente :
-OPERACIÓN DE ESCRITURA
1) Incrementar el contador (AD=1)
2) Escribir en la dirección de memoria ala que apunta el contador
-OPERACIN DE LECTURA :
1) Leer el dato apuntado por el contador
2) Decrementar el contador (AD=0)
APLICACIONES
Estas memorias especiales se crearon para librar a la CPU de gran parte de la labor de supervisión y
control al realizar algunas operaciones del tipo de manipulación de datos memorizándolos y
extrayéndolos a una secuencia establecida. Las memorias LIFO, no tienen porque ser memorias
especiales ajenas a la memoria central del sistema, algunos micro procesadores, suelen incorporar un
registro denominado Stock Pointer (puntero de pila), que facilita a los micro procesadores la
posibilidad de construir pila (stock) sobre una zona de memoria RAM, el direccionamiento de la pila
lo lleva a cabo el registro Stock Pointer actuando sobre la zona de memoria RAM destinada a tal
efecto.
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Memorias CCD
Son dispositivos formados por una gran cantidad
de condensadores,semiconductores denominados canales.
La información se introduce en serie por el canal, y se
desplaza a lo largo del canal a una velocidad fijada por
una señal de reloj. Se utilizan en las cámaras de vídeo
digitales. Suelen usarse como memoria de vídeo. Se
acompañan de una RAM que se usa como
almacenamiento masivo. El registro de desplazamiento
cíclico permite dos opciones en función de la señal de
control REC. REC=1: desplazamiento hacia la derecha REC=0: desplazamiento hacia la izquierda
Los primeros dispositivos CCD fueron inventados por WillardBoyle y George Smith el 17 de octubre
de 1969 en los Laboratorios Bell, ambos premiados con el Premio Nobel de Física de 2009
precisamente por este invento.
La alternativa digital a los CCD son los dispositivos CMOS(complementary metal oxide
semiconductor) utilizados en algunas cámaras digitales y en numerosas cámaras web. En la actualidad
los CCD son mucho más populares en aplicaciones profesionales y en cámaras digitales.
Fotografía digital
El término CCD es conocido popularmente como la designación de uno de los elementos principales
de las cámaras fotográficas y de video digitales. En éstas, el CCD es el sensor con diminutas células
fotoeléctricas que registran la imagen. Desde allí la imagen es procesada por la cámara y registrada en
la tarjeta de memoria.
La capacidad de resolución o detalle de la imagen depende del número de células fotoeléctricas del
CCD. Este número se expresa en píxeles. A mayor número de píxeles, mayor resolución. Actualmente
las cámaras fotográficas digitales incorporan CCD con capacidades de hasta ciento sesenta millones de
píxeles (160 megapíxeles) en cámaras Carl Zeiss.
En todos los CCD el ruido electrónico aumenta fuertemente con la temperatura y suele doblarse cada 6
u 8 °C. En aplicaciones astronómicas de la fotografía CCD es necesario refrigerar los detectores para
poder utilizarlos durante largos tiempos de exposición.
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DATO CURIOSO:
El primer artículo astronómico sobre el uso de la CCD fue el titulado Astronomical imaging
applications for CCDs, de B. A. Smith, publicado en JPL Conf. on Charge-Coupled Device Technol.
and Appls. páginas 135 a 138 (1976). Una mayor difusión obtuvo CCD Surface Photometry of EdgeOn Spiral Galaxies, aparecido en el "Bulletin of the American Astronomical Society", Vol. 8, p. 350
de ese mismo año.
3.REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
- Sistemas electrónicos digitales: Fundamentos y diseño de
aplicaciones
- Fundamentos de Sistemas Digitales 7ma edición, THOMAS L.
FLOYD.
- Lógica Digital y Diseño de Computadores, M. MORRIS MANO.
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