Scelta dei componenti

Molto spesso le schede elettroniche di cui sono costituiti i sistemi elettronici, tra cui, naturalmente, quelli di tipo embedded, sono realizzate a partire da componenti "standard", denominati anche "Components Off The Shelf - COTS" perchè sono disponibili sul mercato (virtualmente sullo scaffale di un negozio).

Questi componenti si possono raggruppare nelle seguenti grandi categorie:

Componenti di tipo

Elettrico : cavi, connettori, interruttori, fusibili,...

Elettromeccanici : timers, contatori, tachimetri, relè,...

Piezo-dielettrici: oscillatori, quarzi, risuonatori,...

Elettronici

I componenti elettronici, a loro volta, possono essere suddivisi in attivi e passivi a seconda che contengano o meno dispositivi attivi, in pratica transistori o diodi.

Quelli di tipo attivo possono poi essere ulteriormente suddivisi in discreti o integrati, a seconda che si tratti di singoli dispositivi o di circuiti integrati contenenti una molteplicità di componenti elementari.

Le categorie di dispositivi menzionate in precedenza contengono ciascuna una grande molteplicità di componenti diversi per caratteristiche (prestazioni, prezzo, valori dei parametri,...). Dal punto di vista del "package" esterno", ovvero del contenitore mediante il quale il componente viene fissato alla scheda e collegato elettricamente con il "mondo esterno" (ovvero con altri componenti) esistono in generale sia le versioni in:

" package tradizionale ", adatte per schede realizzate con la tecnica "Through Holes" che rappresenta quella a minor costo (e minori prestazioni). In questo caso, i package contengono piedini di contatto (pins) piuttosto lunghi, che debbono essere infilati in opportuni fori (con pareti metallizzate) realizzati nella scheda, per essere poi saldati e tagliati (per quanto riguarda la parte dei piedini in eccesso che fuoriesce dalla piastra.

" package a montaggio superficiale " in questo caso, i piedini del contenitore sono più corti e adatti per essere "saldati" su apposite piazzole realizzate sulla scheda, senza alcun bisogno di fori.

I componenti di questo ultimo tipo, detti "a montaggio superficiale" (Surface Mounted Devices SMD) risultano significativamente più piccoli di quelli di tipo tradizionale e danno luogo a schede di dimensioni più contenute e, conseguentemente, di maggiori prestazioni.

Peraltro, essi hanno un costo superiore e la realizzazione di schede con SMD richiede linee di produzione più automatizzate e costose di quelle utilizzate con tecnologia tradizionale.

Di conseguenza, le schede SMD sono adatte per prodotti a maggior contenuto professionale ed economico.

Naturalmente, tutti i componenti delle categorie menzionate in precedenza hanno un ruolo importante (altrimenti sarebbero sostituiti), anche se di tipo diverso.

A questo riguardo, è opportuno segnalare come i componenti delle prime tre categorie, anche se molto più semplici dei processori e delle memorie, possano avere un costo confrontabile (quindi altissimo se confrontati a parità di "funzioni"). Ciò perché essi sono fabbricati con tecnologie molto meno costose di quelle della microelettronica, ma che presentano un grado di "parallelismo" (ovvero una capacità produttiva) incomparabilmente inferiore (come noto, la tecnologia del silicio è molto costoso, ma produce oggetti complessi in grandissimo numero,per modo che questi hanno un costo contenuto).

Inoltre, bisogna tenere presente che cavi e connettori rappresentano la sorgente più importanti di guasti nelle schede, a causa della loro struttura (non "monolitica come quella dei circuiti integrati) e delle varie saldature di cui hanno bisogno.

Perciò la scelta di buoni componenti di questo tipo è importante ed ha ripercussioni non indifferenti sulla qualità della scheda.

Tuttavia, non vi è alcun dubbio sul fatto che nell'ambito dei sistemi embedded le principali scelte progettuali riguardino i componenti elettronici e tra questi, in particolare il processore e le memorie necessarie per l'applicazione specifica da realizzare. In particolare per quanto riguarda i processori fra le varie scelte e' possibile utilizzare processori general purpose che pur essendo "sovrabbondanti" per l'applicazione specifica hanno notevoli vantaggi dal punto di vista del time to market (sono chip già realizzati e "specializzabili" a livello software, per questo il tempo di sviluppo del prodotto e' molto basso), del basso costo di sviluppo, inoltre sono componenti "noti" e certificati (può esserci addirittura del software già disponibile sul mercato, con l'eccezione dei chip leading edge per cui deve trascorrere un certo periodo di assestamento per apprenderne un certo grado di "consapevolezza" ). I processori general purpose risultano un buon compromesso fra costi e prestazioni.

Le tipologie di processori general purpose sono 3:

•  digital signal processing (per applicazioni che riguardano eleborazioni real-time di grandi quantità di dati digitali )

 

La realizzazione di memorie di piccole dimensioni fisiche, a basso consumo di potenza e sempre più veloci e di grandi capacità ha permesso un grande sviluppo dei sistemi "mobile" come cellulari, palmari, pc portatili, videocamere digitali, macchine fotografiche digitali, ecc. e dei sistemi embeddedd in generale.

Processori General Purpose

Per caratterizzare le prestazioni di un processore general purpose parametri molto importanti sono la frequenza di clock (in quanto la velocità di esecuzione di una istruzione dipende dal suo inverso), l'architettura ( dimensione e MIPS del data-path, in quanto la velocità di esecuzione di una istruzione dipende anche da quanti bit la ALU riesce processare in parallelo), la tecnologia utilizzata, il prezzo e la potenza dissipata (problema molto importante nelle applicazioni mobile dove si hanno problemi di durata della batteria e di smaltimento del calore).

Caratteristiche di alcuni microprocessori desktop, mobile, embedded di ultima generazione

Nella tabella 1 sono elencati alcune tipologie di microprocessori attualmente presenti sul mercato con le relative caratteristiche. Nella tabella i processori sono ordinati a seconda delle prestazioni, quindi non solo in base alla frequenza di clock ma anche in base alla dimensione del data-path e del numero di MIPS processate. Nell'ambito dei processori per desktop pc alcuni di quelli attualmente all'avanguardia sono il Pentium 4 dell'Intel e l'Athlon 64 che presentano un'architettura multi-core realizzata con tecnologia a 65nm e 90 nm, frequenze di clock dell'ordine di qualche GHz, presentano un Level 2 di cache integrata di 2 Mb, un data-path di 64 bit, una capacità di esecuzione dei dati che ha raggiunto miliardi di istruzioni per secondo, una quantità di transistor integrata dell'ordine di centinaia di milioni di transistor, una potenza dissipata maggiore di 100 W e un costo dell'ordine dei mille dollari. Questi numeri sono giustificati in quanto sono chip leading edge . Per quanto riguarda i processori mobile si sono raggiunte prestazioni simili con frequenze di clock lievemente inferiori, ma con consumi decisamente più bassi dei desktop pc in quanto per le applicazioni portatili è sempre più importante avere un'efficienza energetica a causa della durata limitata delle batterie e dell'impossibilità di smaltire grandi quantità di calore.

Architettura del microprocessore P4

Analizzando più nel dettaglio il microprocessore P4 questo presenta un'architettura con le seguenti caratteristiche:

Layout del processore P4

Alcuni vantaggi che presenta questa architettura è che si ha una ripartizione del carico di lavoro fra i vari core indipendente dalla frequenza di clock che permette un incremento della reattività del sistema agli interrupt esterni. Dati gli elevati consumi per evitare di " stressare " eccessivamente il core, il P4 è stato progettato in modo da avere una modalità di funzionamento che mira ad avere efficienza energetica. Questo è stato ottenuto ponendo il processore in uno stato di sleep quando non viene utilizzato.

Gli svantaggi di questo processore sono il costo elevato e una dissipazione di potenza elevata che necessita di particolari sistemi di raffreddamento.

Esempio di una applicazione embedded: il microprocessore ARM

Le applicazioni embedded dei microprocessori stanno conquistando sempre più quote di mercato, poiché di questi processori non si acquista il chip me le Intellectual Proprieties ovvero le librerie del componente tramite il pagamento di licenze e royalities. Esempi importanti riguardano i processori ARM e MIPS dei quali non si acquista il chip ma le relative librerie alle quali è possibile integrare altri componenti per realizzare un'applicazione specifica. In questo modo si ottengono data-path specializzati ad elevate prestazioni, a basso consumo energetico e a costi più bassi a livello di acquisto componente (si spenderà poi di più in fase di progettazione). Analizzando più nel dettaglio l'architettura del processore ARM Cortex A8 presenta una frequenza di clock superiore a 1 GHz, ha un data-path a 32 bit di tipo RISC con tecnologia a 65 nm, una capacità di processamento dei dati superiore ai 2000 MIPS e una potenza dissipata dell'ordine di 0.3 (W). I processori ARM e MIPS sono spesso utilizzati come "core" per i microcontrollori e i DSP.

Layout del processore ARM Cortex A8

Alcune applicazioni che riguardano questi processori sono nell'ambito delle fotocamere digitali, dei lettori DVD, dei telefoni cellulari, dei video games console, dei modem, delle stampanti, dei palmari.

Caratteristiche di alcuni microcontrollori di ultima generazione

I microcontrollori sono una tipologia di processori general purpose tipicamente utilizzati per elaborare in tempo reale una quantità di dati limitata proveniente da sensori e per pilotare degli attuatori.

I microcontrollori sono dei processori più piccoli e questo permette di integrare in un unico chip processore, memoria e alcune periferiche e questa è la differenza sostanziale che li distingue dai processori veri e propri ossia l'integrazione di alcune periferiche all'interno della CPU e una velocità di esecuzione del firmware molto elevata a scapito di una potenza di calcolo minore.

Le periferiche integrate all'interno di un microcontrollore sono tipicamente convertitori A/D e D/A multicanale (utili per il processamento dei dati letti da sensori), timers, contatori, numerose porte esterne bidirezionali bufferizzate, USART, comparatori, PWM , una serie di interfacce di I/O (standard, fra cui molto spesso bus I²C , SPI, CAN , LIN, oltre a un certo quantitativo di memoria RAM e memoria ROM (può essere PROM , EPROM , EEPROM o FlashROM). Sul mercato comunque si trovano microcontrollori montati su apposite schede le quali contengono periferiche aggiuntive e permettono l'interfacciamento con il mondo esterno.

Essendo componenti non confrontabili a livello di prestazioni con i processori veri e propri in quanto utilizzati per gestire specifiche applicazioni è necessario ottimizzarli attraverso l'utilizzo di un linguaggio di programmazione assembler che è simile al linguaggio macchina.

Questo richiede però la conoscenza da parte del programmatore dell'architettura del microntrollore al contrario del processore il quale non lo richiede, infatti può essere programmato mediante un linguaggio ad alto livello.

Sono contenuti in praticamente tutti i videoregistratori e i televisori di nuova generazione, nelle macchine fotografiche e nelle videocamere , nei lettori CD e DVD , nei forni a micro-onde, nei controlli automatici di macchine industriali, in molte lavatrici e frigoriferi di ultima generazione, nelle centraline di controllo delle motociclette e delle automobili, (anche molte decine di microcontrollers in una sola automobile) negli antifurto elettronici, nei registratori di cassa dei negozi, negli sportelli Bancomat, nelle centraline dei semafori.

Nella tabella 2 sono indicati alcune tipologie di microcontrollori attualmente presenti sul mercato. Nei microcontrollori descritti si nota come le frequenze di clock dei "core" siano dell'ordine di alcune decine di MHz, caratterizzati da un data-path che va da 16 a 32 bit, dalla presenza di qualche kbytes di memoria integrata SRAM, ROM, Flash EEPROM, da una velocità di elaborazione dei dati dell'ordine dei 40 MIPS, di un DMAC, di convertitori A/D a 10-12 bit, di timers, di modulatori PWM, di protocolli di comunicazione interna UART, SPI, I 2 C, CAN, da un consumo di potenza dell'ordine del watt, da una quantità di transistor integrati dell'ordine dei 10 milioni e da prezzi pari a qualche decina dollari. Da notare che in termini di prestazioni risultano di 2 ordini di grandezza inferiori rispetto ai processori col vantaggio però del costo e della dissipazione di potenza di 2 ordini inferiori rispetto ai processori.

Architettura del microntrollore Philips LPC 2220

Analizzando più nel dettaglio ad esempio il microcontrollore Philips LPC 2220 questo presenta un'architettura con le seguenti caratteristiche :

 

Architettura del LPC2220

 

 

Alcune applicazioni in cui viene utilizzato questo microcontrollore riguardano l'industrial control, i medical system, negli access control, nei point-of-sale, nei communication gateways, nei protocol converters, negli embedded soft modems e in altre applicazioni general-purpose più generali.

Esempio di una scheda con microcontrollore della Philips

 

Caratteristiche di alcuni Digital Signal Processor di ultima generazione

 

Un'altra categoria di processori general purpose nell'ambito di dispositivi commodities utilizzati per realizzare applicazioni specifiche sono i DSP.

Il Digital Signal Processor ( DSP = processore di segnale digitale ), è un particolare tipo di microprocessore ottimizzato per eseguire, in maniera estremamente efficiente, sequenze di istruzioni molto ricorrenti nel condizionamento di segnali digitalizzati (come ad esempio somme, moltiplicazioni e traslazioni). I DSP sono classificati a seconda dell'ampiezza e del tipo di dato che sono in grado di processare: si parla ad esempio di DSP a 32, 24 oppure a 16-bit; a virgola fissa o mobile. Ogni DSP è quindi adatto ad applicazioni specifiche: ad esempio, i DSP a 16-bit a virgola fissa sono impiegati per il condizionamento di segnali vocali e trovano il loro principale campo di applicazione nella telefonia (fissa e mobile); mentre i DSP a 32-bit in virgola mobile, avendo una dinamica molto superiore, sono principalmente impiegati nell'elaborazione di immagini e nella grafica tridimensionale . DSP è acronimo di "digital signal processing", esso è un insieme di tecniche, tecnologie, algoritmi implementati da processori che permettono di trattare un segnale continuo dopo che è stato campionato.

I DSP vengono utilizzati nell'elaborazione dei segnali e quindi devono eseguire una quantità enorme di operazioni tutte uguali (somme di prodotti ) su una grande quantità di dati digitali ( spesso non serve la conversione A/D ), e devono farlo velocemente, infatti vengono utilizzati nei telefonini, nelle TV digitali, nei sensori digitali, ecc.

Anche nei DSP è necessario per ottimizzare le prestazioni effettuarne la programmazione in assembler, necessitando di istruzioni corte e di un datapath ad hoc. I DSP risultano una via intermedia in termini di prestazioni, costi e consumi fra i processori veri e propri e i microcontrollori.

Nella tabella 3 sono elencati alcune tipologie di DSP attualmente presenti sul mercato . Nei DSP descritti si nota come le frequenze di clock del "core" raggiungano oramai il GHz nei DSP leading edge , presentino un L1 e L2 di cache integrata oltre che memorie SRAM, ROM e FIFO, abbiano un data-path che varia da 32 a 64 bit, vi sia la presenza di un DMAC e di una JTAG test access port per il collaudo, di timers, di blocchi per la comunicazione SPI e I 2 C, alcune porte seriali come l'Audio Serial Port e di una porta parallela, inoltre che abbiano una velocità di elaborazione dei dati che supera le 1000 MIPS, una quantità di transistori integrati dell'ordine delle decine di milioni, un consumo di potenza di qualche watt, un costo dell'ordine di qualche centinaia di dollari.

 

Architettura del DSP Sharc 21262 della AD

Analizzando più nel dettaglio ad esempio il DSP Sharc 21262 della AD questo presenta un'architettura con le seguenti caratteristiche :

 

Alcune applicazioni del DSP analizzato riguardano l'ambito del professional audio ,del consumer AVR, dell' automotive audio, delle medical appliances, del voice recognition , del test and measurement equipment , della telefonia, delle comunicazioni wireless.

 

Esempio di scheda con DSP

 

Memorie

Le memorie costituiscono una parte fondamentale dei sistemi a microprocessori e l'evoluzione della tecnologia ha permesso un aumento delle prestazioni e una diminuzione delle dimensioni fisiche dei chip, dando luogo alla possibilità di realizzare sistemi embedded.

Infatti la comunicazione fra le memorie e il processore risulta essere "il collo di bottiglia" che impedisce un funzionamento veloce del sistema. Grazie al processo di miniaturizzazione dei dispositivi si è riusciti ad integrare piccole porzioni di memoria all'interno dei processori ( memoria cache ) riducendone i tempi di accesso ( infatti non appena il dato richiesto non si trova in cache e bisogna accedere alla memoria esterna si ottiene una perdita di velocità di 2 ordini di grandezza ).

Una parte importantissima del loro mercato è costituita dalle memorie a semiconduttore in particolare dalla DRAM e dalle FLASH Memory.

 

Attuale mercato delle memorie

Grazie all'evoluzione tecnologica che ha permesso un aumento delle capacità di memoria e delle prestazioni, una riduzione delle dimensioni, dei consumi, dei costi delle memorie Flash, queste stanno conquistando sempre più quote di mercato a scapito delle memorie classiche come le DRAM, EEPROM, ROM, EPROM

Come si vede il mercato delle memorie nel 2005 e' composto dal 59% da memorie DRAM, il 29% dalle memorie Flash, il 10% dalle memorie SRAM e il 2% da altre tipologie di memorie.

 

Caratteristiche di alcune memorie DRAM

 

La tipologia di memorie RAM oggi più utilizzate ed importanti riguarda le DRAM, in particolare le SDRAM.

DRAM è l'acronimo di Dinamic Random Access Memory, ovvero RAM dinamica . Questo tipo di RAM è costituito, a livello concettuale, da un transistor che separa un condensatore , il quale mantiene l'informazione, dai fili di dati. A livello pratico non viene usato un vero condensatore ma si sfruttano le proprietà elettriche dei semiconduttori usati. È così possibile usare un solo componente per ogni cella di memoria, con costi molto ridotti e la possibilità di aumentare notevolmente la densità di memoria. A causa del non perfetto isolamento il condensatore si scarica, quindi dopo un breve lasso di tempo il suo contenuto diventa inaffidabile. Si rende necessario perciò ricaricarlo provvedendo ad eseguire un'operazione di lettura e riscrittura entro il tempo massimo in cui il contenuto può essere considerato ancora valido. Queste operazioni sono eseguite da un circuito interno alle memorie stesse. Oltre a comportare un certo dispendio di energia rendono più lenta la memoria in quanto, mentre si sta eseguendo il rinfresco, non è possibile accedere alla memoria. Le DRAM sono asincrone, ovvero l'accesso in scrittura ed in lettura è comandato direttamente dai segnali in ingresso al contrario delle memorie sincrone in cui il passaggio da uno stato all'altro è sincronizzato ad un segnale di clock . Sono generalmente usate per la memoria principale del sistema perché consentono di ottenere un grande capienza e sono economiche. Attualmente le memorie DRAM più utilizzate sono le SDRAM.

SDRAM è l'acronimo di Sincronous Dinamic Random Access Memory, ovvero DRAM sincrone .

 

Si differenziano dalle DRAM normali per il fatto che l'accesso è sincrono, ovvero governato dal clock . Un segnale di clock temporizza e sincronizza le operazioni di scambio di dati con il processore, raggiungendo un' elevata velocità di trasferimento dei dati. Le memorie SDRAM sono attualmente realizzate con 2 tipologie di tecnologie:

 

Nel grafico si vede l'evoluzione nel tempo in termini di velocità di trasferimento dei dati delle memorie SDRAM.

SDRAM DDR I è l'acronimo di S incronous Dinamic Random Access Memory Double Data Rate, ovvero SDRAM con Data Rate doppio .

Si differenziano dalle SDRAM per il fatto che consentono il trasferimento dei dati sia sul fronte positivo del clock sia su quello negativo, consentendo così di raddoppiare la banda teorica (in pratica, l' overhead dell'accesso iniziale alla memoria rende minore l'incremento di prestazioni). Sono ottenute organizzando la memoria in due banchi separati, uno contiene le posizioni pari, a cui si accede sul fronte positivo del clock, e l'altro le posizioni dispari, alle quali si accede sul fronte negativo del clock. Ha una larghezza di banda molto maggiore rispetto alla SDRAM poiché trasmette i dati sia sul fronte di salita che sul fronti di discesa del ciclo di clock. Questa tecnica consente di raddoppiare la velocità di trasferimento senza aumentare la frequenza del bus di memoria. Quindi un sistema DDR ha un clock effettivo ad esempio di 200MHz se comparato con un equivalente SDRAM. Poiché i dati sono trasferiti 8 byte per volta una RAM DDR ha una velocità di trasferimento di:

velocità di clock del bus di memoria * 2 (due invii per ciclo di clock) * 8 (numero di byte trasferiti). Quindi con una frequenza di clock di 100MHz, una DDR SDRAM dà una velocità massima di trasferimento di 1562 MB/s.

Attualmente la classificazione dei chip di SDRAM DDR è la seguente:

I DIMM di DDR SDRAM hanno 184 piedini (contro i 168 della SDRAM). Le memorie DDR operano ad un voltaggio di 2,5 V , contro i 3,3 V per le SDRAM. Questo può ridurre notevolmente i consumi. Alcuni nuovi chipset utilizzano queste memorie in configurazioni a doppio canale (Dual channel) o quadruplo canale, che raddoppiano o quadruplicano la larghezza di banda teorica. I moduli in coppia devono avere stessa dimensione, velocità e tempi di latenza per permettere al chipset di effettuare gli accessi con la massima efficienza. Il DDR sta venendo lentamente sostituito dal DDR-2 , che adotta alcune modifiche per permettere tempi di clock superiori, ma opera con lo stesso principio del DDR.

SDRAM DDR II è l'acronimo di Double Data Rate Two Synchronous Dynamic Random Access M emory) è una tecnologia per le memorie RAM dei pc.

 

 

Il vantaggio della DDR II rispetto alla DDR I è la sua capacità di funzionare con una velocità di clock maggiore. DDR II raddoppia la velocità di clock rispetto a DDR, che a sua volta raddoppia la velocità della SDRAM. Con una frequenza di clock di 100MHz, SDR trasferisce i dati ad ogni fronte di salita del clock, raggiungendo così una velocità di trasferimento di 100MHz effettivi. Come DDR, DDR II trasferisce i dati ad ogni fronte di salita e di discesa, ottenendo così una velocità di trasferimento di 200MHz. Altri miglioramenti sono ottenuti attraverso un aumento dei buffer, un miglioramento del prefetch, richieste elettriche ridotte e un package migliorato. In controparte, però, la latenza aumenta in DDR II rispetto a DDR I. Il risparmio di energia è ottenuto principalmente dalle migliori tecnologie utilizzate per produrre i chip, ma anche con la più bassa frequenza di clock. Un prodotto con DDR II può usare una frequenza di clock di 1/4 rispetto a SDR, mantenendo la stessa larghezza di banda. Una frequenza di clock più bassa è anche più facile da pilotare su un circuito, riducendo così la potenza dissipata, soprattutto quando il bus dei dati è inattivo.

Nella tabella 4 sono elencate le differenze in termini di capacità di memoria, di alimentazione, di organizzazione dell'architettura interna, di velocità di trasferimento dei dati, di latenza di CAS, di frequenza di clock, di dimensioni del bus, delle latenza in scrittura delle memorie SDRAM di tipo DDR e di tipo DDR II. Le memorie SDRAM con tecnologia DDR2 introducono notevoli vantaggi rispetto alla tecnologia DDR dal punto di vista del package che permette un aumento delle performance elettriche e di velocità, delle alimentazioni (vengono ridotte) poiché riducono i consumi di potenza, della densità dei componenti integrati (permettono di memorizzare più dati), del numero dei banchi in cui è suddivisa la memoria (aumentano), della velocità di trasferimento dei dati di I\O (aumenta notevolmente), dell'efficienza di gestione del bus (aumenta).

Nella tabella 5 sono elencate alcune memorie SDRAM di ultima generazione caratterizzate secondo la capacità di memoria del chip, la dimensione del bus, la massima frequenza di clock di funzionamento, la latenza di CAS, il tempo di ciclo (somma del tempo di scrittura e di lettura), l'alimentazione, la tecnologia utilizzata per la realizzazione delle celle e il costo del chip sul mercato.

Architettura della SDRAM DDR 1Gb della Micron

 

Per memorizzare le informazioni, prima di tutto, la memoria viene suddivisa in una matrice (righe/colonne). La capacità di ogni singolo chip determina la quantità di righe e colonne per modulo. Un raggruppamento di array è chiamato banco di memoria. L' accesso ai chip di memoria è definito da segnali di controllo riguardanti l'indirizzo della riga (row address strobe - RAS), l'indirizo della colonna (column address strobe - CAS), abilitazione alla scrittura (write enable - WE), selezione chip (chip select - CS) e altri comandi addizionali (DQ). È inoltre necessario conoscere quale è la riga attiva in quel momento.La successione delle azioni è: il controller di memoria seleziona la riga attiva. Prima che il controller possa raggiungere la colonna prestabilita, deve aspettare altri 2-3 cicli di clock - tRCD (RAS-to-CAS delay). Successivamente invia un comando di lettura, seguito anch'esso da un ritardo - il CAS latency. Per le DDR RAM, il CAS latency è di 2, 2.5 o 3 cicli. Una volta ultimata questa azione, i dati saranno trasmessi ai pin DQ. Una volta recuperati i dati, il controller deve disattivare nuovamente la riga (RAS precharge time). C'è inoltre un'altra restrizione tecnica, il tRAS (active-to-precharge delay). Questo è il minor numero di cicli che una riga deve rimanere attiva prima che venga nuovamente disattivata. 5-8 cicli sono un valore medio di tRAS. Analizzando più nel dettaglio ad esempio la memoria SDRAM DDR da 1 Gb della Micron questa presenta un'architettura con le seguenti caratteristiche:

 

 

Architettura della SDRAM DDR 1Gb della Micron

 

 

Caratteristiche di alcune memorie FLASH

Una memoria flash è una EEPROM organizzata a blocchi, ovvero un circuito semiconduttore sul quale è possibile immagazzinare dati mantenendoli anche in assenza di alimentazione. Le informazioni vengono registrate in un array di transistor chiamati celle ognuna delle quali conserva il valore di un bit. Le nuove flash utilizzano delle celle multilivello che permettono di registrare il valore di più bit attraverso un solo transistor. Se consideriamo le memorie NOR, le prime ad essere state prodotte, ogni cella è simile ad un MOSFET ma con due gate anziché uno soltanto. Uno è il solito CG (Control Gate) mentre l'altro viene chiamato Floating Gate (FG) che risulta essere completamente isolato da uno strato di ossido. Il floating gate si trova tra il CG e il substrato. Siccome il FG è isolato, ogni elettrone che gli passa sopra viene intrappolato permettendo così di conservare il bit di informazione. Quando gli elettroni si attestano sul FG, essi modificano il campo elettrico proveniente dal CG e ciò influenza la tensione di soglia della cella. Durante un'operazione di lettura, applicando una tensione sul CG, la corrente fluisce o meno a seconda della tensione di soglia della cella che è controllata dal numero di elettroni presenti sul FG. Questa presenza o assenza di corrente viene tradotta in 0 o 1, riproducendo il valore del bit memorizzato. Nelle celle a multilivello non si controlla soltanto l'assenza o presenza di corrente ma si precisa anche il suo valore che dipende naturalmente dal numero di elettroni intrappolati dal FG, in questo modo si possono memorizzare più bit. Per programmare il valore di una cella si avvia un flusso di elettroni dal source al drain poi una tensione molto elevata viene imposta sul CG che genera un campo elettrico sufficientemente elevato affinché gli elettroni vengano intrappolati nel FG. Questo processo viene chiamato "hot-electron injection". E' da qui che prende origine la denominazione di flash, perché il CG non fa nient'altro che "flashare" il FG attraverso una tensione molto elevata. Per la cancellazione viene applicata una differenza di tensione tra CG e source per far sì che gli elettroni vengano estratti dal FG attraverso un processo chiamato Fowler-Nordheim. Le memorie NOR moderne raggruppano le celle in segmenti chiamati blocchi o settori in maniera che le operazioni di cancellazione avvengano contemporaneamente su tutte le celle appartenenti allo stesso segmento. Minimizzano il tempo di accesso per letture random e vengono utilizzate nel caso in cui si debba eseguire del codice direttamente dalla memoria. Sono nate per sostituire le EEPROM e vengono impiegate ad esempio per contenere il firmware di un microcontrollore che viene eseguito direttamente e non viene aggiornato frequentemente. Sono state usate nelle prime Compact Flash soprattutto per conservare il firmware delle fotocamere digitali e dei PDA. Nel corso degli anni è stata introdotta una nuova tipologia chiamata NAND. E' stata concepita per la memorizzazione di grandi quantità di dati in maniera sequenziale, a piccoli blocchi e con un costo contenuto. Questo tipo di memoria si è diffuso velocemente tant'è che buona parte degli attuali dispositivi flash SM-SmartMedia, SD-Secure Digital, MS-MemoryStick, si basano su di esso. Le memorie NAND sono ottimizzate per l'aggiornamento rapido dei dati. Il settore di cancellazione per le NAND è di 8 Kb contro i 64 Kb delle NOR. Questo significa che in una memoria NOR, anche se dobbiamo aggiornare un solo byte, siamo costretti a cancellare un intero blocco di 64 Kb e riscriverlo per intero con evidenti problemi di prestazioni. Inoltre a parità di capacità risulta meno costoso produrre una NAND rispetto alla NOR. Le memorie NOR hanno subito un'evoluzione con l'introduzione delle DINOR (Divided Bit-Line NOR) che permettono la cancellazione di più settori contemporaneamente, migliori prestazioni e consumo energetico attraverso dei meccanismi di tunnel injection e tunnel release per le operazioni di lettura e scrittura. E' importante sottolineare una limitazione delle memorie flash secondo cui la cancellazione dei dati avviene per blocchi completi e non per singolo byte. Nel momento in cui un byte viene programmato non può essere cancellato se non dopo la cancellazione dell'intero blocco. In pratica le flash offrono un accesso random in lettura e scrittura ma non nelle operazioni di modifica e cancellazione. E' questa una delle ragioni per la quale, al momento, non è possibile sostituire le RAM dei PC con queste tipologie che permetterebbero di non perdere le informazioni nel caso in cui ci sia un'interruzione improvvisa dell'alimentazione (blackout). Altre due ragioni sono che l'accesso sia in lettura che in scrittura alle memorie FLASH sono richiedono molto più tempo rispetto ad una RAM attuale, e comunque il numero di scritture che una memoria FALSH può supportare non è illimitato seppur molto alto ( oltre 10 5 cicli di scrittura). Trattandosi di un circuito elettronico, non presenta alcuna parte mobile, ed è per questo motivo piuttosto resistente alle sollecitazioni e agli urti, ed inoltre è estremamente leggero e di piccole dimensioni. Questo tipo di memoria portatile è particolarmente indicato per la trasportabilità , proprio in virtù fatto che non richiede alimentazione elettrica per mantenere i dati e che occupa poco spazio; è infatti molto usato nelle fotocamere digitali , nei lettori di musica portatili, nei cellulari , nei Pendrive , nei palmari , nei moderni Pc Potatili e in molti altri dispositivi che necessitano un'elevata portabilità ed una discreta quantità di salvataggio dati. La tecnologia della memoria flash è utilizzata nella produzione delle cosiddettememory card o schede di memoria .Il concetto che sta dietro alla Compact Flash Card è il seguente: acquisire, memorizzare e trasportare dati, audio, immagini e quant'altro, sulla Card stessa. Queste card danno la possibilità di trasferire velocemente ogni tipo di informazione tra una grande varietà di sistemi digitali. Le Compact Flash Card sono piccole, leggere e a basso consumo, l'ideale per l'implementazione di memorie portatili. Nonostante la tecnologia Flash sia ormai matura, l'industria avanza in un mercato che è ancora in perenne fase di sviluppo, con produzioni e volumi di affari che nessuno può realmente prevedere. La pressione per rispondere a richieste di memorie sempre più veloci, aumenta di giorno in giorno, grazie anche al rapido sviluppo tecnico delle periferiche e alla conseguente maggior richiesta di velocità e capacità per modulo. Le memorie Flash hanno come unico scopo quello di conservare, anche in assenza di alimentazione, delle informazioni in formato digitale. Ognuna di esse ha delle caratteristiche ben specifiche in termini di dimensioni e funzionalità. I produttori hanno tentato di realizzare dei dispositivi che siano di dimensioni ridotte, facili da utilizzare, e sufficientemente robusti.

 

Nella tabella 6 vengono caratterizzate le tecnologie costruttive delle Flash memory NAND e NOR dal punto di vista del tempo richiesto per l'accesso in lettura e scrittura in modalità random, delle velocità di lettura e scrittura dei dati, delle capacità di memoria, della latenza iniziale per la lettura, della massima banda di trasferimento dei dati in lettura e scrittura, dalla dimensione del bus e dal tempo di cancellazione della memoria. Dalla tabella si riscontra che le memorie Flash con tecnologia NAND sono più veloci nella scrittura dei dati e nella loro cancellazione hanno però un accesso random ai dati più lento e difficilmente riescono a scrivere byte per byte. Le memorie Flash con tecnologia NOR hanno la possibilità di avere un accesso random ai dati e possono scrivere i dati byte per byte mentre hanno lo svantaggio di essere lente in scrittura e in fase di cancellazione dei dati. Le applicazioni che hanno le Flash memory con tecnologia NAND riguardano le applicazioni per file disk, memorizzazione di suoni, dati e video mentre le Flash memory con tecnologia NOR hanno sostituito le applicazioni delle EPROM.

NOR FLASH

NOR Flash prodotta da Intel

NOR Flash prodotta da Intel

Sviluppate con tecnologie EPROM ed EEPROM , ed equipaggiate con un'interfaccia SRAM , le NOR Flash avevano velocità di scrittura e lettura che sarebbero considerate lentissime se paragonate agli standard attuali, e poteva gestire solo un piccolo quantitativo di cicli di scrittura (circa 100.000). Questo tipo di memoria è impiegata principalmente in quei campi che richiedono il salvataggio permanente di dati raramente soggetti a modifiche; per esempio, i sistemi operativi delle fotocamere digitali o dei telefoni cellulari.

 

NAND FLASH

Flash NAND Dalla Infineon

Flash NAND prodotta dalla Infineon

Diversamente dalle tecnologie precedenti, la tecnologia Flash ha reso possibile il salvataggio o la cancellazione di dati in un unico step, introducendo quindi un incredibile guadagno in velocità. Persino oggi la natura non volatile di queste memorie è da considerarsi uno dei più grandi vantaggi: i dati sono preservati persino quando manca l'alimentazione elettrica. Il secondo tipo di memoria Flash è la NAND Flash, inventata nel 1989 da Toshiba , si è subito presentata come l'alternativa più veloce ed economica alle memorie NOR Flash. In confronto alle NOR Flash, la tecnologia NAND aumentava di dieci volte il numero dei cicli di scrittura aumentando di conseguenza la velocità dei processi. Inoltre, le celle di memoria delle flash NAND erano grandi solo la metà delle celle delle memorie NOR. Questo rappresentò innanzitutto un grande vantaggio in termini economici: le ridotte dimensioni delle celle permettevano l'utilizzo di maggiori capacità di immagazzinamento nello stesso spazio di una NOR, quindi minor costo per l'acquirente e un margine superiore per il costruttore. Secondo il produttore di Flash M-System, le NAND Flash cancellano i dati in meno di 4 ms, mentre le NOR Flash necessitano di almeno 5 s per la stessa operazione. Il motivo di questo grande incremento di velocità, è la maggiore dimensione dei blocchi nelle memorie NOR - da 64 a 128 KByte. D'altra parte, le NAND Flash devono accedere a blocchi tra gli 8 e i 32 KByte. Grazie a queste migliori prestazioni, NAND viene solitamente utilizzata nelle schede di memoria CompactFlash , SmartMedia , SD, MMC, xD, PC cards, memory stick USB e come principale Storage di Portatili moderni.

Attualmente esistono varie tipologie di flash memory card realizzate con tecnologia NAND:

Nome

Acronimo

Dimensioni

Prezzo ( 1 Gb)

CompactFlash I

CF-I

43 × 36 × 3.3 mm

$65

CompactFlash II

CF-II

43 × 36 × 5.5 mm

$65

SmartMedia Card

SMC

45 × 37 × 0.76 mm

NA

Memory Stick

MS

50.0 × 21.5 × 2.8 mm

$90

Memory Stick Duo

MS Duo

31.0 × 20.0 × 1.6 mm

$100

Memory Stick Micro M2

 

15.0 × 12.5 × 1.2 mm

NA

Multi Media Card

MMC

32 × 24 × 1.5 mm

$62

Reduced Size Multi Media Card

RS-MMC

16 × 24 × 1.5 mm

$62

MMCmicro Card

MMCmicro

12 × 14 × 1.1 mm

NA

Scheda Secure Digital

SD

32 × 24 × 2.1 mm

$76

Scheda miniSD

miniSD

21.5 × 20 × 1.4 mm

$73

Scheda microSD

miniSD

NA

NA

xD-Picture Card

xD

20 × 25 × 1.7 mm

$91

Transflash

T-Flash

NA

NA

CF Compact Flash

Compact Flash

Compact Flash

Questo tipo di supporto venne realizzato nel 1994 dalla SanDisk . La card si basa sullo standard PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) e può essere utilizzata attraverso un adattatore meccanico negli slot di PC Card presenti su buona parte dei computer portatili. Hanno una dimensione di 43 x 36 mm e sono state prodotte secondo due fattori di forma: Tipo I con spessore di 3,3 mm e Tipo II con spessore di 5 mm. Hanno un peso che varia tra gli 8 ed i 12 grammi. Le capacità iniziali non superavano i 200 Mb per le Tipo I e i 300 Mb per le II, ma ora raggiungono i 3GB. Utilizzano una connessione a 50 pin ad inserimento meccanico. Nel corso degli anni a queste due tipologie se ne è aggiunta una terza chiamata Ultra Compact Flash (attualmente Ultra II e Ultra III con capacità fino a 8 GB), che ha un transfer-rate doppio rispetto alle tradizionali card (10 MB/s per le Ultra II e 20MB/s per le Ultra III). Quest'ultimo supporto venne creato principalmente per la registrazione di sequenze fotografiche ad alta risoluzione, ed ha rappresentato un ottimo compromesso fino all'entrata sul campo di formati più innovativi. Inoltre, per aumentarne la diffusione sono stati introdotti una serie di lettori/adattatori che permettono l'utilizzo su porta USB o direttamente attraverso floppy drive.

 

SM SmartMedia

Ultra Flash

Ultra Flash

Supporto inizialmente chiamato SSFDC (solid-state floppy disk card), sviluppato da Toshiba. Dimensionalmente è simile alle CompactFlash (45 x 37 mm), ma risulta essere decisamente più sottile raggiungendo lo spessore di circa 1 mm (0,76 mm per la precisione). Sono anche più leggere visto che il loro peso arriva a circa 2 grammi. Utilizzano una connessione a 22 pin ad inserimento meccanico. A differenza delle Compact Flash non contengono un controller integrato; la logica di controllo è infatti spostata verso il dispositivo che funge da lettore. Inoltre, è possibile leggere e scrivere dei blocchi di memoria piuttosto piccoli (256- 512 bytes), permettendo una migliore organizzazione e gestione delle informazioni. Fisicamente, però, risultano meno robuste rispetto alle CF e con spazi di memorizzazione generalmente inferiori. Inoltre, almeno inizialmente, il rapporto spazio/costo è stato sfavorevole per questo tipo di supporti che vennero utilizzati su dispositivi con grande integrazione dove era necessario limitare l'ingombro. Presentano un transfer-rate che arriva a 3,5 Mbs.

MMC MultiMediaCard e TwinMOS-MMC

L'arrivo di questo tipo di memory card rappresenta una vera svolta. Nascono nel 1997 da una collaborazione tra SanDisk e Samsung le quali puntarono ad un supporto poco ingombrante e sottile. In effetti il risultato è di tutto rispetto visto che le dimensioni sono simili a quelle di un francobollo(24 x 32 mm) per uno spessore di soli 1,4 mm. Pesano meno di 2 grammi. La velocità di lettura e scrittura è doppia rispetto alle CF e già nel 2002 offrono capacità fino a 128 Mb. Un'altra novità è il tipo di collegamento che non è più a pin ma è costituito da contatti meccanici (7 linee) decisamente più versatili e meno inclini a danneggiarsi. Infine presentano la possibilità di cifrare il contenuto informativo, cosa che risulta particolarmente interessante tant'è che nasce una associazione chiamata MMCA (MultiMedia Card Association) di cui fanno parte importanti produttori come HP, Siemens, Palm per promuovere l'utilizzo di questo supporto nella distribuzione di materiale protetto da copyright. In genere raggiungono un transfer rate di circa 2,5 Mb/s.

 

MS MemoryStick

Memory Stick

Memory Stick

Rappresentano una soluzione completamente proprietaria nata in casa Sony. Anche questo tipo di memoria utilizza, come per i precedenti dispositivi di tipo flash, un contenitore fatto di materiale plastico particolarmente resistente agli urti. La novità rispetto agli altri supporti è che presentano un selettore per evitare la cancellazione accidentale del dispositivo. Hanno dimensioni di 21,5 x 50 mm con spessore di poco inferiore ai 3 mm. Pesano circa 4 grammi e utilizzano una " contattiera " a 10 linee. Hanno subito un'evoluzione prettamente dimensionale che ha portato alla nascita di un nuovo supporto chiamato MemoryStick Duo. Le dimensioni si riducono raggiungendo i 20 x 32 mm con uno spessore di 1,6 mm. Funzionalmente però rimangono praticamente identiche al formato precedente. Teoricamente secondo il progetto di Sony potrebbero raggiungere capacità di 32 Gb, ma sul mercato sono reperibili quelle che arrivano ad 1 Gb. Il transfer rate va da 15 Mb/s a 160 Mb/s.

SD Secure Digital

Questa tecnologia nasce nel 1999 e viene sviluppata in un progetto congiunto da Matsushita, Toshiba e SanDisk. Fondamentalmente concentra le migliori caratteristiche di tutti gli altri supporti. Hanno un transfer-rate molto elevato ed un consumo energetico ridotto (in Sleep = 250 uA, Lettura / Scrittura = 80 mA). Sono di dimensioni molto contenute (32 x 24 mm per 2,1 mm di spessore), hanno un collegamento a contatti metallici (9 linee) e pesano circa 2 grammi. Offrono capacità di memorizzazione elevate (attualmente sono disponibili i tagli da 2 GB) e funzionalità di cifratura del contenuto. Presentano, inoltre, un selettore per renderle read-only al fine di evitare la cancellazione accidentale dei dati. Sul mercato è stata presentata anche una card con un fattore di forma ridotto chiamato MiniSD messa a punto per venire incontro alle esigenze del mercato della telefonia cellulare. Queste card hanno dimensioni pari a 21,5 x 20 mm per uno spessore di 1,4 mm ed un peso di 1 grammo. Permettono di raggiungere degli ottimi livelli di risparmio energetico arrivando a consumare appena 150 uA in sleep mode, 40 mA in lettura e 50 mA in scrittura. I tagli attualmente disponibili arrivano a 256 Mb. Raggiungono un transfer-rate massimo di 10 Mb/s. Esistono anche schede di tipo microSD o TransFlash (dimensioni di 15 per 11 per 1 mm). Ultra II SD è disponibile fino alla capacità di 2 GB ed è dotata di un'interfaccia USB. E' possibile connettere la memoria direttamente a una porta USB senza la necessità di un card reader.

 

TF TransFlash

La TransFlash è un memoria flash dalle dimensioni ridottissime (15 x 11 x 1 mm), semi-rimovibile basata sullo standard delle miniSD, questo nuovo tipo di card viene utilizzata da molti telefoni di recente uscita, tra i quali tutti i nuovi Motorola con slot integrato. Esiste con capienza fino a 1 GB. Per le difficoltà di gestione date le ridottissime dimensioni la TransFlash è un prodotto che molto probabilmente sarà supportato solo da produttori di telefonia mobile, ma dato l'incremento di capacità molto probabilmente sarà adottato anche nei palmari. Nel Luglio 2005 Le TransFlash sono state adottate ufficialmente dalla SDA (SD Card Association) diventando le microSD.

xD-Picture Card

Le xD-Picture Card hanno un peso di soli 2 grammi ed insieme alle transFlash risultano le memorie flash più piccole disponibili oggi sul mercato, grazie alle sue dimensioni 20 x 25 x 1,7 mm. La xD Picture Card e stata sviluppata dalla Olympus e prodotta da Toshiba per rimpiazzare l'oramai datato formato delle SmartMedia. Il formato xD è stato creato pensando alla futura generazione di macchine fotografiche, che hanno sempre più bisogno di maggiori capacita di trasferimento dati e capacita di memorizzazione, tutto in formati sempre più piccoli. Questo formato ha avuto un rapidissimo processo di evoluzione; agli inizi, le xD-picture Card avevano dimensioni di 16MB, attualmente arrivano anche a 512MB e in futuro potranno raggiungere dimensioni di 8GB. Read/Write Speeds: agli inizi con le schede da 16/32 MB avevano un transfer/rate di 1.3MB/sec oramai sono arrivati a velocità come 5MB/sec diventando cosi uno dei formati più veloci.

 

USB Memory Flash/Pendrive

E' una memoria NAND. E la famosa chiavetta USB, utilizzabile praticamente su ogni computer, molto diffusa per questa facilita' di uso.

 

Solid State Disk

Le SSD prodotte da Samsung sono state presentate al Samsung Mobile Solution Forum (SMS) di Taipei nel Marzo del 2006 con versioni sino a 32 GB di storage. Questa tipologia di memorie si propone come sostituto per HD di Portatili o altri dipositivi Mobile.

Nella tabella 7 vengono elencate le caratteristiche di alcune memorie Flash attualmente presenti sul mercato dal punto di vista della velocità di trasferimento dei dati in lettura e in scrittura, della dimensione del bus, del numero di cicli che può essere scritta, letta e cancellata senza perdita di dati, del data-retenction, dell'alimentazione, della tecnologia realizzativa e del prezzo di mercato.

Architettura di una FLASH ATP Mini Sd 512 Mb

 

Analizzando più nel dettaglio ad esempio la memoria Flash Mini SD da 512 Mb della ATP questa presenta un'architettura con le seguenti caratteristiche:

 

Questa tipologia di memoria non volatile grazie alle dimensioni ridotte e al basso consumo di potenza viene utilizzata nelle macchine fotografiche digitali per memorizzare le immagini.

Alcune applicazioni delle memorie Flash riguardano i telefoni cellulari (MMC mobile), le macchine fotografiche digitali (mini SD), le videocamere digitali (flash card), le stampanti ad alta definizione, i lettori/masterizzatori DVD, i driver per hard-disk, nei labtop.

 

PROCESSORI
Clock speed ( GHz )
Peripherical
BUS Width
MIPS
Power ( W )

Transistor

(M = 10 6 )

Price ( $ )
Technology (nm)
Intel P4 Dual-Core
3.73
L1 16 kb Data cache L2 2 Mb
64
21974
130
387
1000
65
Athlon 64 FX- 60 Dual-Core
2.6
L1 2x64 kb Inst cache L1 2x64 kb Data cache L2 2x1Mb
64
23484
110
233
710
90
Mobile Athlon 64 4000+
2.6
L1 128kb L2 1 Mb
64
10000
62
114
730
90
INTEL Pentium M Centrino
2.13
L1 32 kb L2 2Mb
64
8200
27
144
700
90
MIPS64 16 Multi-core
1.5
L1 16x32kb Instr cache L1 16x8kb Data cache L2 1 Mb
64
19200
30
333
NA
90
ARM Cortex A8
> 1
L1 16-32 kb Data cache L2 64 kb - 2 Mbyte
32
> 2000
0.3
100
NA
65

Tabella 1: caratterizzazione di alcuni microprocessori

 

 

PROCESSORI
Clock speed (MHz)
Peripherical
BUS Width
MIPS
Power (W)
Transistor ( M )
Price ( $ )
Philips LPC 2220
75
1Mb Flash. 64 kb SRAM, Timers, DMA,1 PWM Ch, 2 UART, 1 I 2 C, 2 SPI, 2 CAN, ADC 10 bit
32
44
1.5
10
57
Texas Instrument TMS470R1B1M
60
1 Mb Flash, 64 kb RAM, ADC 12 bit, 2 SPI, Timers, I 2 C, DMA
32
40
3
NA
15
Microchip PIC24HJ256GP 610
40
256 kb Flash, 16 kb RAM, DMA, 9 PWM Ch, ADC 12 bit, 9 timers, 2 UART, 2 I 2 C, 2 SPI
16
40
NA
NA
NA
Motorola MC68376
25
7 kb RAM, 4 kb SRAM, 8 kb ROM, ADC 10 bit, Serial Interface, Timers, QSPI, SCI, TouCAN
32
8
0.8
NA
18

Tabella 2: caratterizzazione di alcuni microcontrollori

 

 

DSP
Clock speed ( MHz )
Peripherical
BUS Width
MIPS
Power ( W )
Transistor ( M )
Price ( $ )
Texas Instrument TCI6482 DSP
1000
L1 32 Kb data cache L2 2 Mb, DMA, PCI, Timers, 1 Mb RAM, FIFO, SPI, UART,ASP PLL
64
8000
3
50
351
Agere System DSP 16411 Dual core MAC
285
5 Mb RAM, 1Mb EPROM,DMA, Timers, JTAG test access port, PIU,SIU
32
NA
1.59
NA
NA
AD Sharc DSP 21262
200
2Mb SRAM 4Mb ROM,I 2 C,SPI DMA, 6 Serial Ports Timers,Parallel Port, PLL, JTAG test acces port
32
1200
0.6
NA
NA
Texas Instrument TMS320C6711 DSP
150
L1 4kb Cache Progr. L1 4 kb Cache Data, L2 64 kb, 64 kb SRAM, 32 Mb DRAM, 50 Mb FIFO, DMA, Serial Port, Parallel Port, USB, Plug&Play
32
900
0.57
56
24

Tabella 3: caratterizzazione di alcuni DSP

 

 

SDRAM
Package
V CC
Size
Internal Banks
Speed (data pin ) (Mb\s)
CAS Latency (Tck)
Clock Frequency (MHz)
Bus Width
Write Latency (Tck)
DDR
TSOP
2.5 (V)
64 Mb-1 Gb
4
200-266- 333-400
2-2.5-3
133-200
4-8-16
1
DDR2
FBGA
1.8 (V)
256 Mb-4 Gb
4-8
400-533-667
3-4-5
200-333
4-8-16
3-4-5

Tabella 4: tipologie di alcune memorie SDRAM

 

SDRAM MEMORY
Size
Bus width
Clock speed
CAS Latency
Cycle time
Vcc
Technology
Price
Corsair DDR-400
1 Gb
64
400 MHz
3*Tck
NA
2.6 (V)
90 nm
70 $
Micron DDR
1 Gb
8
167 MHz
2.5*Tck
6 ns
2.5 (V)
90 nm
80 $
Micron DDR2-667
1 Gb
8
333 MHz
5*Tck
3 ns
1.8 (V)
90 nm
189 $
Micron Mobile LPDDR-200
512 Mb
32
167 MHz
NA
6 ns
1.8 (V)
90 nm
NA

Tabella 5: caratterizzazione di alcune memorie SDRAM

 

FLASH
Random Access Read ( ns )
Read Speed (Mb\s)
Random Write Speed (µs)
Write Speed (Mb\s)
Size
READ Latency (ns)
Max Read Bandwidth (Mb\s)
Max Write Bandwidth (Mb\s)
Bus width
Erase time (ms)
NOR 2 Gb
120
41
180
0.178
> 512Kb
60-120
41-112
0.25
16
400
NAND 2 Gb
50
32
300
1.5
> 4 Gb
25000
40
5
16
2

Tabella 6: tipologie di memorie Flash

 

FLASH MEMORY
Read Transfert Speed
Write Transfert Speed
Bus width
Endurance
Data Retenction
V CC
Techno- logy
Price
ATP Mini Sd 512MB
5.3 Mbs
4.8 Mbs
4
> 100000
10 years
3.3 (V)
NA
50 $
USB Jet Flash 4 Gb
10 Mbs
8 Mbs
NA
> 100000
> 10 years
NA
NA
107 $
Micron Nand Flash 2 Gb
10 Mbs
5 Mbs
16
>100000
200 years
3.3 (V)
90 nm
NA
PNY Micro Flash 1Gb
20 Mbs
18 Mbs
16
> 100000
10 years
4.4-5 (V)
NA
39 $
Intel Embedded Flash 512 Mb
15 Mbs
10 Mbs
16
> 100000
> 10 years
1.7-2 (V)
130 nm
NA
Transcend
Flash cards 8 Gb
12 Mbs
12 Mbs
NA
>100000
> 10 years
3.3-5.5 (V)
NA
330 $

Tabella 7: caratterizzazione di alcune memorie Flash