1.- ARQUITECTURA.

A la hora de tener en cuenta el tipo de microcontrolador a utilizar es fundamental conocer su arquitectura ya que será esta la que nos podrá  limitar o facilitar  el  funcionamiento del mismo.

 Existen dos formas de arquitectura la von Neumann y la Harvard, cada una presenta limitaciones y 

ventajas

·         CPU: La unidad central de procesamiento (del inglés Central Processing Unit) interpreta las instrucciones de un programa de ordenador  mediante la realización de las operaciones básicas aritméticas, lógicas 

                  

“Dividido en dos bloques la “Unidad de Control (Control Unit)” y la “Unidad de Ejecución (Execution Unit)”

El primer bloque contiene una Maquina de Estados Finitos, unidades de control y tiempo, para manejar la “unidad de Ejecución”. Además, dos señales de la Unidad de Control manejan el “prefetch” y la carga de instrucciones, una es “Opcode Lookahead” (Señales para la operación “prefetch”) y la otra es Lastbox (Señales para el último ciclo de la instrucción en curso).

El segundo bloque contiene la ALU (Unidad Aritmético Lógica, encargada de todas las

operaciones lógicas binarias y aritméticas), Registros internos de CPU (Acumulador, Puntero de pila, Contador de Programa, Registro índice, Registro de Código de Condiciones) y la interfaz con el bus interno.” (Descripción General de un  Microcontrolador  – (CPU),facultad de ingeniería universidad nacional de la plata, pag 11

• Memoria: En informática, la memoria es el dispositivo que retiene, memoriza o almacena datos informáticos durante algún intervalo de tiempo.

   Trabaja de la mano con la CPU para el correcto desempeño del micro controlador. 

1.1.- Arquitectura Von Neumann :

Tradicionalmente los sistemas con microprocesadores se basan en esta arquitectura, en la cual la unidad central de proceso (CPU), está conectada a una memoria principal única (casi siempre sólo RAM) donde se guardan las instrucciones del programa y los datos. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (control, direcciones y datos).

 El tamaño de la unidad de datos o instrucciones está fijado por el ancho del bus que comunica la memoria con la CPU. Así un microprocesador de 8 bits con un bus de 8 bits, tendrá que manejar datos e instrucciones de una o más unidades de 8 bits (bytes) de longitud. Si tiene que acceder a una instrucción o dato de más de un byte de longitud, tendrá que realizar más de un acceso a la memoria. El tener un único bus hace que el microprocesador sea más lento en su respuesta, ya que no puede buscar en memoria una nueva instrucción mientras no finalicen las transferencias de datos de la instrucción anterior.

1.2.- Arquitectura Harvard

Según Wikipedia la arquitectura Harvard es una arquitectura de computadora con pistas de almacenamiento y de señal físicamente separadas para las instrucciones y para los datos. El término proviene de la computadora Harvard Mark I basada en relés, que almacenaba las instrucciones sobre cintas perforadas (de 24 bits de ancho) y los datos en interruptores electromecánicos. Estas primeras máquinas tenían almacenamiento de datos totalmente contenido dentro la unidad central de proceso, y no proporcionaban acceso al almacenamiento de instrucciones como datos. Los programas necesitaban ser cargados por un operador; el procesador no podría arrancar por sí mismo.” 

Este modelo, que utilizan los Microcontroladores PIC, tiene la unidad central de proceso (CPU) conectada a dos memorias (una con las instrucciones y otra con los datos) por medio de dos buses diferentes.

1.3.- Contraste arquitecturas.

Bajo arquitectura de von Neumann pura, la CPU puede estar tanto leyendo una instrucción como leyendo/escribiendo datos desde/hacia la memoria. Ambos procesos no pueden ocurrir al mismo tiempo, ya que las instrucciones y los datos utilizan el mismo sistema de bus.

En una computadora que utiliza la arquitectura Harvard, la CPU puede tanto leer una instrucción como realizar un acceso a la memoria de datos al mismo tiempo.

 Una arquitectura de computadores Harvard puede ser más rápida para un circuito complejo, debido a que la instrucción obtiene acceso a datos y no compite por una única vía de memoria.

 No se puede clasificar una arquitectura mejor que otra ya que depende del requerimiento de esta teniendo en cuenta eficiencia v/s costo.

2.-MEMORIAS.

En informática, la memoria es el dispositivo que retiene, memoriza o almacena datos informáticos durante algún intervalo de tiempo. La memoria proporciona una de las principales funciones de la computación moderna: el almacenamiento de información y conocimiento. Es uno de los componentes fundamentales de la computadora, que interconectada a la unidad central de procesamiento (CPU, por las siglas en inglés de Central Processing Unit) y los dispositivos de entrada/salida, implementan lo fundamental del modelo de computadora de la arquitectura de von Neumann.

En la actualidad, «memoria» suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido, conocida como memoria RAM (memoria de acceso aleatorio; RAM por sus siglas en inglés, de random access memory), y otras veces se refiere a otras formas de almacenamiento rápido, pero temporal.

2.1.- Memorias no volátiles:

Son un tipo de memoria que no necesita energía para perdurar. Algunos dispositivos de esta categoría son:

·        Memoria EPROM: 

Son las siglas de Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM programable borrable). Es un tipo de chip de memoria ROM no volátil inventado por el ingeniero Dov Frohman. Está formada por celdas de FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection Metal-Oxide Semiconductor) o "transistores de puerta flotante" , una EPROM sin grabar se lee como FF en todas sus celdas.

Las memorias EPROM se programan mediante un dispositivo electrónico, que proporciona voltajes superiores a los normalmente utilizados en los circuitos electrónicos. Las celdas que reciben carga se leen entonces como un 0.
Una vez programada, una EPROM se puede borrar solamente mediante exposición a una fuerte luz ultravioleta. Esto es debido a que los fotones de la luz excitan a los electrones de las celdas provocando que se descarguen.  

·         Memoria EEPROM o E²PROM :

 Son las siglas de Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM programable y borrada eléctricamente). Es un tipo de memoria ROM que puede ser programada, borrada y reprogramada eléctricamente.

Las celdas de memoria de una EEPROM están constituidas por un transistor MOS, que tiene una compuerta flotante (estructura SAMOS), su estado normal está cortado y la salida proporciona un 1 lógico.

Aunque una EEPROM puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y reprogramada entre 100.000 y un millón de veces.

                                                                    

·  Memoria  MRAM:

La MRAM (RAM magnetorresistiva o magnética) (en inglés: magnetoresistive random-access memory) es un tipo de memoria no volátil que ha estado en desarrollo desde los años 90. El desarrollo continuado de la tecnología existente, principalmente Flash y DRAM, han evitado la generalización de su uso, aunque sus defensores creen que sus ventajas son tan evidentes que antes o después se convertirá en la tecnología dominante para todos los tipos de memorias.

2.2.- Memorias volátiles:

Es aquella memoria cuya información se pierde al interrumpirse el flujo eléctrico.

• DRAM :

Son las siglas de la voz inglesa Dynamic Random Access Memory, que significa memoria dinámica de   acceso aleatorio (o RAM dinámica), para denominar a un tipo de tecnología de memoria RAM basada en condensadores, los cuales pierden su carga progresivamente, necesitando de un circuito dinámico de refresco que, cada cierto período, revisa dicha carga y la repone en un ciclo de refresco.

 Estructura interna memoria 

DRAMA

La celda de memoria es la unidad básica de cualquier memoria, capaz de almacenar un Bit en los sistemas digitales. La construcción de la celda define el funcionamiento de la misma, en el caso de la DRAM moderna, consiste en un transistor de efecto de campo y un condensador. El principio de funcionamiento básico, es sencillo: una carga se almacena en el condensador significando un 1 y sin carga un 0. El transistor funciona como un interruptor que conecta y desconecta al condensador. Este mecanismo puede implementarse con dispositivos discretos y de hecho muchas memorias anteriores a la época de los semiconductores, se basaban en arreglos de celdas transistor-condensador.

·         Memoria  RAM:

La memoria de acceso aleatorio (en inglés: random-access memory) se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayor parte del software. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se denominan «de acceso aleatorio» porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible.

Esta memoria es solo una variedad de la memoria de acceso aleatorio: las ROM, memorias Flash, caché (SRAM), los registros en procesadores y otras unidades de procesamiento también poseen la cualidad de presentar retardos de acceso iguales para cualquier posición. Los módulos de RAM son la presentación comercial de este tipo de memoria, que se compone de circuitos integrados soldados sobre un circuito impreso independiente, en otros dispositivos como las consolas de videojuegos, la RAM va soldada directamente sobre la placa principal.       

·         Memoria SRAM:

Son las siglas de la voz inglesa Static Random Access Memory, que significa memoria estática de acceso aleatorio (o RAM estática), para denominar a un tipo de tecnología de memoria RAM basada en semiconductores, capaz de mantener los datos, mientras siga alimentada, sin necesidad de circuito de refresco.