Fundamentos de Memorias Digitales y Programación VHDL: Conceptos Clave

Memorias Digitales: Conceptos Fundamentales

Las memorias son la parte de un sistema digital diseñada para almacenar datos en formato binario en grandes cantidades. Difieren de ser una simple agrupación de elementos de almacenamiento (registros) en que presentan algún tipo de organización para optimizar los procesos básicos que se implementan.

Componentes Clave de una Memoria

Las memorias se dividen en:

• Matriz de memoria: Implementa la organización de los elementos de memoria en filas (palabras) y columnas (posiciones). A cada posición de memoria le corresponde una y solo una dirección de memoria.
• ADU (Unidad de Decodificación de Direcciones): Implementa mecanismos para el direccionamiento y acceso a las distintas posiciones de memoria según la operación que se quiera realizar.

Tipos de Memorias No Volátiles

ROM (Read Only Memory)

Sirven para almacenar datos permanentes, que no van a cambiar y que deben almacenarse durante mucho tiempo. La ROM de máscara está basada en conectar o no la línea de puerta de un transistor MOS a la fila para dar un '1' o un '0' en esa posición.

PROM (Programmable Read Only Memory)

Son un tipo de memoria especial, preparadas para ser programables externamente.

EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)

Borrable, bien mediante exposición a UV (UVPROM) o eléctricamente.

Funcionamiento de la Memoria Flash

Las memorias Flash son memorias de lectura/escritura, no volátiles y de alta densidad. Consisten en combinar la filosofía de las DRAM con almacenamiento no volátil, incluyendo el condensador en la puerta de un transistor MOS.

La Celda de Memoria Flash

• Cuando se acumula carga en la puerta, el transistor ya no se activa al aplicarle la Vread en la puerta; por lo tanto, es un circuito abierto.
• Si, por el contrario, hay poca carga, al activar Vread es un circuito cerrado y se ve +VD.
• Se lee el contenido de la celda activando las puertas de la fila correspondiente y viendo si aparece un '0' o +VD.

Introducción a VHDL: Conceptos Clave

Entidad

La entidad sirve para definir las entradas y salidas que tendrá un determinado circuito. Para definir una entidad se realiza mediante ENTITY.

Puertos

Los puertos representarían la función que harían los pines en un componente hardware.

Arquitectura

Es la unidad de diseño que describe el funcionamiento interno de una entidad. Describe un conjunto de operaciones sobre las entradas de la entidad, que determinan el valor de las salidas en cada momento.

Estilos de Descripción en VHDL

Funcional

Funcionamiento algorítmico, de comportamiento: descripción que refleja la funcionalidad de la entidad.

Flujo de Datos

Descripción basada en ecuaciones y expresiones que reflejan el flujo de datos y las dependencias entre datos y operaciones.

Estructural

Se especifican en componentes, conexiones y puertos E/S.

Lógica Concurrente en VHDL

Operaciones fuera de procesos se evalúan simultáneamente.

• Asignación simple: La instrucción básica de la ejecución concurrente es la asignación entre señales a través del símbolo <=.
• Asignación condicional: Sentencia de selección múltiple.

Lógica Secuencial en VHDL

Operaciones dentro de un proceso se procesan secuencialmente.