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ARQUITETURA DE COMPUTADORES Aula 04: Subsistemas de Memória Prof. Benito Piropo Da-Rin SUBSISTEMAS DE MEMÓRIA • Tipos de memória: – de semicondutores (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash, RAM); – magnéticas (discos e fitas) e... – óticas( CD e DVD R/RW) • Hierarquia de memória Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória O que é memória? Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória O que é memória? • “memória é o local onde se armazenam dados” Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória O que é memória? • “memória é o local onde se armazenam dados” • Será ???? Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória O que é memória? • “Memória é um local ou dispositivo onde podem se armazenar dados e que permite que sejam recuperados quando deles se precisar” Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória • Operações com a memória: – Escrita (ou armazenamento) - destrutiva; – Leitura (ou recuperação) - conservativa. • De que? – Dados ou informações digitalizados (na base 2) Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória • Operações com a memória: – Qual a menor quantidade de informação que se pode armazenar? Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória • Operações com a memória: – Qual a menor quantidade de informação que se pode armazenar? • Um único bit (zero ou um) • Armazena-se em uma “célula de memória” Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória • Operações com a memória: – Qual a menor quantidade de informação que se pode armazenar? • Um único bit (zero ou um) • Armazena-se em uma “célula de memória” PORÉM... • Embora útil, armazenando-se bit a bit não se pode fazer muita coisa... Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória • Operações com a memória: – Qual a menor quantidade de informação que se pode armazenar? • Um único bit (zero ou um) • Armazena-se em uma “célula de memória” PORÉM... • Embora útil, armazenando-se bit a bit não se pode fazer muita coisa... SOLUÇÃO: • Agrupar células em “posições de memória” Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Posições de memória • Sempre de mesmo tamanho (8 bits) e identificadas, inconfundivelmente, cada uma por seu endereço (número sequencial). Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória • Unidade de armazenamento: – quantidade de bits que pode ser armazenado / recuperado em uma única operação de escrita / leitura; Sua quantidade = capacidade. • Unidade de endereçamento: – quantidade de bits que pode ser identificada individualmente por um endereço. – Em geral (mas não obrigatoriamente): são iguais a uma posição de memória de 8 bits. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória • Características: – – – – – – – – Localização Método de acesso Unidade de transferência Capacidade Tipo físico Características físicas Desempenho Organização (Hierarquia) Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Localização: – Na UCP (registradores); – Interna (Memória Primária, Principal, ou MP); Memória de semicondutores – Externa (Memória Secundária); Discos magnéticos, óticos, fitas magnéticas, etc. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Método de acesso (1): – Sequencial (fita): • Parte de um registro e “conta” registros; Tempo de acesso depende da localização do registro e do dispositivo de leitura. – Direto (discos): • Cada bloco (setor ou cluster - grupo de setores) tem seu endereço; O dispositivo de leitura vai para a face e trilha e localiza nela (“conta”) o setor ou cluster; Tempo de acesso depende da localização das trilhas anterior e seguinte. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Método de acesso (2): – Aleatório (RAM): • Qualquer posição de memória (ou unidade de endereçamento) pode ser acessada imediatamente desde que conhecido seu endereço; tempo de acesso é sempre o mesmo para qualquer posição – Mapeado (cache): • A ser discutido posteriormente. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Unidade de transferência: • Número de bits (ou bytes) lidos ou escritos em uma única operação de leitura ou escrita na memória – Da memória interna ou primária: função da “largura” do barramento de dados; – Da memória externa ou secundária: em geral um “bloco” (sempre maior que a “palavra”); Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Unidade de transferência: – Da memória interna ou primária: função da “largura” do barramento de dados; Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Unidade de transferência: – Da memória externa ou secundária: em geral um “bloco” (sempre maior que a “palavra”); Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Capacidade: • Quantidade de informações que pode ser armazenada no dispositivo • Medida em bits, bytes ou seus múltiplos: – Mb = Megabit / Gb = Gigabit / etc. – MB = Megabyte / GB = Gigabyte / etc. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Tipo físico: • Memória de semicondutores: Registradores; RAM; cache; “Flash” • Memória de meio magnético: Discos; fitas. • Memória de meio ótico: CD; DVD; BluRay. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Características físicas: • Permanência de dados: – Permanentes (jamais podem ser alteradas); – Não permanentes (podem, ao menos uma vez) • Volatilidade de dados: – Voláteis (perdem dados senão energizadas); – Não voláteis (mantêm dados mesmo se não energizadas) Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Desempenho: • Tempo de acesso: – Intervalo entre o instante em que o endereço é fornecido e o início da transferência para a UCP; • Memory cicle time: – Tempo mínimo entre dois acessos sucessivos = tempo de acesso + tempo para completar a transferência + tempo para iniciar nova (“precharge time” ou “recovery”. • Taxa de transferência de dados (Fluxo de dados): – Número de dados (bits ou bytes ou seus múltiplos) transferidos na unidade de tempo. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Qual a memória ideal? • Tempo de acesso: – O menor possível; • Capacidade: – A maior possível; • Custo: – O menor possível... Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória O problema é que... • Quanto menor o tempo de acesso, maior o custo e menor a capacidade; • Quanto maior a capacidade: maior o custo e maior o tempo de acesso; • Quanto menor o custo: menor a capacidade e maior o tempo de acesso... SOLUÇÃO: Diferentes tipos de memória para usos diferentes. RESULTADO: “Hierarquia de memória”. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Hierarquia da memória • No topo da hierarquia: a memória usada com maior frequência. – E que frequência é esta? Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Hierarquia da memória • No topo da hierarquia: a memória usada com maior frequência. – E que frequência é esta? A MESMA DO PROCESSADOR -> Registradores Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Hierarquia da memória • No topo da hierarquia: a memória usada com maior frequência. – E que frequência é esta? A MESMA DO PROCESSADOR -> Registradores • Na base da hierarquia: A memória usada com menor frequência. – E que frequência é esta? Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Hierarquia da memória • No topo da hierarquia: a memória usada com maior frequência. – E que frequência é esta? A MESMA DO PROCESSADOR -> Registradores • Na base da hierarquia: A memória usada com menor frequência. – E que frequência é esta? NUNCA -> Cópia de segurança Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Hierarquia da memória • Na UCP: – registradores. • Interna: – Cache; – RAM. • Externa: – – – – “Flash”; Discos magnéticos; Discos óticos. Fitas magnéticas. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Hierarquia da memória • Na UCP: – registradores. • Interna: – Cache; – RAM. • Externa: – – – – “Flash”; Discos magnéticos; Discos óticos. Fitas magnéticas. Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Encapsulamentos de memórias de semicondutor. • DIP - Dual Inline Package • SIPP - Single Inline Pin Package • SIMM – Single Inline Memory Module • DIMM - Dual Inline Memory Module Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Memória permanente (ROM): • Por que usar? – As máquinas precisam armazenar em memória não volátil (primária, que a UCP pode endereçar diretamente) rotinas que executem testes de partida, inicialização e carga do SO; – Placas-mãe precisam armazenar tabelas e rotinas de acesso a seu hardware (BIOS); – Circuitos controladores precisam de rotinas de acesso aos dispositivos que controlam; (Lembrar que o primeiro circuito de memória flash foi comercializado em 1988 pela Intel) Arquitetura de Computadores Prof. Benito Piropo Da-Rin Subsistemas de Memória Tipos de memória de semicondutores Tipo Volátil Categoria ROM: Read Only Memory Apenas leitura Programmable ROM: PROM Erasable PROM – EPROM Impossível (memória permanente) Radiação UV Não Principalmente leitura Electrically EPROM: EEPROM Remoção Escrita Máscara Elétrica (por blocos) Elétrica (por blocos) Flash RAM: Random Access Memory Leitura e escrita Sim Arquitetura de Computadores Elétrica (byte a byte) Prof. Benito Piropo Da-Rin Elétrica (byte a byte) ARQUITETURA DE COMPUTADORES Aula 04: Subsistemas de Memória Prof. Benito Piropo Da-Rin
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