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					Periféricos e interfaces
             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.
                     Barramento
                      paralelo                Interface
                                  Interface     serial
               CPU
                                   buffer                 periférico




•   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.
                 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.

                                        1ms
                                                          medição




           transmissor                                  receptor
    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.

      repouso                                                      repouso
                              0 0 1 0 0       0 0 1       0


                      stop                                 start
                     2 bits                                1 bit
 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                                                                Caractere
em forma                                                                 em forma
paralela                                                                 paralela




                   transmissor                         receptor
Diagrama interno de uma UART
               Dado a transmitir




                                   controle


                                   dado serial
                                   transmissão

                                   dado serial
                                    recepção
                                   controle




                Dado recebido
                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
             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.
                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.
Interface sem fio usando
     radiofreqüência
      BLUE-TOOTH
              ESPECTRO DE FREQÜÊNCIAS
Faixa                  Desde      Até         comprimento da onda
Som audível            20Hz       20.000Hz    10 7 a 10 5 metros
ultrasom               20 KHz     30 KHz      10 5 metros
LF                     30 KHz     300 KHz     10 4 metros
MF                     300 KHz    3 MHz       10 3 metros            Rádio AM
HF                     3 MHz      30 MHz      10 2 metros           RádioTaxi,TV
VHF                    30 MHz     300 MHz     10 metros             Fone sem fio
UHF                    300 MHz    3 GHz       1 metro               Radio amador
SHF                    3 GHz      30 GHz      10 - 1 metros         Fone celular
                                                                    BLUETOOTH
EHF                    30GHz      300 GHz     10 - 2 metros
Ondas Milimétricas     acima de     300 GHz   10 - 4 metros
Raios infravermelhos   10 11 Hz   10 15 Hz    0,7 - 6 metros
Luz visível            10 15 Hz   10 15 Hz    0,4 - 6 metros
Raios Ultravioletas    10 15 Hz   10 16 Hz    10 - 8 metros
Raios "X“              10 17 Hz   10 20 Hz    10 - 9 metros
Raios "Gama“           10 19 Hz   ---         10 - 13 metros
Raios "Cósmicos“       10 22 Hz   ---         10 - 14 metros
 Atribuições internacionais para uso
Faixa de   até          Serviço
530 KHz    1600 KHz     Rádio AM(107 em. 10KHz de banda)
34,48 MHz 34,82MHz      Rádio taxi
38 MHz     40,6 MHz     Telemedição biomédica
40,6 MHz   40,7 MHz     Telemedição de materiais
40,7 MHz   41,0 MHz     Telemedição biomédica
49,6 MHz   49,9 MHz     Telefone sem fio
54 MHz     60 MHz       Televisão VHF – canal 2
60 MHz     66 MHz       Televisão VHF – canal 3
66 MHz     70 MHz       Televisão VHF – canal 4
76 MHz     82 MHz       Televisão VHF – canal 5
82 MHz     88 MHz       Televisão VHF – canal 6
88 MHz     108 MHz      Radio FM (99 CANAIS de 200 KHz)
                        Microfone sem fio, alcance restrito
108 MHz    117,975 MHz Rádio navegação para aeronáutica
117,975    121,5 MHz    Comunicação móvel para aeronáutica
    Atribuições internacionais (cont.)
Faixa de    até         serviço
121,5 MHz   121,5 MHz   Comunicação de socorro
121,5 MHz   136 MHz     Comunicação móvel para aeronáutica
136 MHz     138 MHz     Satélites meteorológicos internacionais
143,65 MHz 148 MHz      Rádio amador
174 MHz     216 MHz     Televisão VHF- canal 7 a 13
470 MHz     806 MHz     Televisão UHF canais 14 a 69
824 MHz     834,4 MHz   Telefonia celular banda “A”
834,4 MHz   845 MHz     Telefonia celular banda “B”
869 MHz     880 MHz     Telefonia celular banda “A”
880,6 MHz   896 MHz     Telefonia celular bandas “A” e “B”
896 MHz     3000 MHz    Outros serviços (BLUE TOOTH)
3 GHz       3,1 GHz     Rádio navegação e rádio localização
   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.
                       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.
           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.
                            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)
    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.
Protocolo
              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.
           Camadas do protocolo

                Protocol Layer      Protocols in the stack
   Camada
    física      Bluetooth Core
                                    Baseband, LMP, L2CAP, SDP
   e enlace     Protocols
                Cable Replacement
                                    RFCOMM
                Protocol
 Orientados     Telephony Control
às aplicações                       TCS Binary, AT-Commands
                 Protocol
                                    PPP, UDP/TCP/IP, OBEX, WAP,
                Adopted Protocols
                                    vCard, vCal, IrMC, WAE
• 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
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).
Adaptadores de Vídeo
                 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.
   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.
         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
                     MEMÓRIA           a serem mostrados na tela.
CPU       MUX
                   REFRESH RAM

                                      Contem a configuração de pixels
                         ASCII        de todos os caracteres visíveis

           LINHA       ROM
                     GERADORA    REG.DESL.       SINAL
                    CARACTERES                  DE VÍDEO
CRTC                                                            MONITOR
                                             SINC. HORIZONTAL
                                               SINC.VERTICAL



Timing                CRTC = Controladora de CRT (chip do tipo 6845)
                  Modo texto (IBM PC)
•   A tela do monitor de vídeo é dividida em                                     Caractere 7x9
    80 colunas por 25 linhas, total de 2000                                                      Linha 1

    posições.                                               CARAC-
                                                             TERE

                                                                                                 Linha 9
•   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

                                                                            ASCII = 31h
•   É usada a ROM geradora de caracteres,
    que recebe como entrada o código ASCII                       Caractere 7x9
    do caractere a ser mostrado e a linha                                         Linha 1
    correspondente à visualização.              LINHA = 2



•   O sinal de vídeo é obtido fazendo o                                          Linha 9

    deslocamento bit a bit do padrão de bits
    gerado, e é mostrado na tela sincronizado                 ROM GERADORA DE CARACTERES

    horizontalmente e verticalmente na tela.
  Adaptadores modo gráfico colorido
• CGA (Color Graphics Adapter)
   – O primeiro adaptador de vídeo
     com tecnologia bit-map criado        terra

     pela IBM para o PC.                                                  intensidade
                                          terra
   – Exibição de 16 cores puras, vários
                                                                          reservado
     modos gráficos, com resoluções       vermelho
     diferentes.
                                                                          Sinc. horizontal
   – Memória de 16 KBs, acessível         verde
     diretamente pelo processador                                         Sinc. vertical
     principal.                           azul

   – 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              Conector CGA
     vertical.                                       (delta de 9 pinos)
Adaptador modo
                                A memória contem
gráfico colorido                os valores de pixels
                                para toda a tela


                                                           A paleta é
                                                           uma tabela
                                  Paleta
                                                           que fornece
                    MEMÓRIA
    CPU     MUX
                  REFRESH RAM
                                   de                      as cores dos
                                  cores
                                                           pixels

                                       REG.DESL.           SINAL
                                                        SINAL
                                                         DE VÍDEO        vermelho
                                     REG.DESL.                       verde
                                  REG.DESL.           SINAL
                                                      DE VÍDEO
                                                     DE VÍDEO       azul
    CRTC                                                                   Conector
                                              SINC. HORIZONTAL
                                                                           CGA
                                                   SINC.VERTICAL


   TIMING
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.
                       Conector EGA

Cada canhão de cor
foi associado a dois           terra
sinais (primário e                        Verde secundário/
secundário).                  Vermelho       intensidade
                             secundário
A combinação desses                       Azul secundário/
dois sinais pode gerar       Vermelho       vídeo mono
                              primário
4 intensidades de cores.
                                          Sinc. horizontal
                              Verde
A combinação de 3 canhões    primário
cada um com 4 intensidades                Sinc. vertical
de cores, resulta em           Azul
64 cores.                    primário
    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.
Conector VGA
             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.
  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).
           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.
                      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.
                      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.
                      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.
 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.
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.
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.
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.
                 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.
              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
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.
           Uma célula de memória flash
Cada célula parece
um MOSFET, com
duas portas ao
invés de uma.           CG – porta
                         de controle
No topo fica a porta
de controle, e
abaixo fica a porta
flutuante isolado ao
redor por uma
camada de óxido.                       Porta flutuante




                                        Substrato
                                        de silício
• 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.
                              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 >5 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
Programação de uma célula de memória
 NOR( 0 lógico), via injeção de elétron




 Corrente
 elétrica
                        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).
Apagando uma célula de memória NOR (1 lógico),
           via tunelamento quântico



              corrente
Fiação e estrutura de uma
   memória flash NOR.
          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.
            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.
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.
        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.
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.
        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.
                               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

				
DOCUMENT INFO