arquitetura de computadores

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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
Subsistemas de Memória
O que é memória?
O que é memória?
• “memória é o local onde se armazenam dados”
O que é memória?
• “memória é o local onde se armazenam dados”
• Será ????
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”
• Operações com a memória:
– Escrita (ou armazenamento) - destrutiva;
– Leitura (ou recuperação) - conservativa.
• De que?
– Dados ou informações digitalizados (na base 2)
– Qual a menor quantidade de informação que
se pode armazenar?
se pode armazenar?
• Um único bit (zero ou um)
• Armazena-se em uma “célula de memória”
se pode armazenar?
PORÉM...
• Embora útil, armazenando-se bit a bit não se pode
fazer muita coisa...
se pode armazenar?
PORÉM...
• Embora útil, armazenando-se bit a bit não se pode
fazer muita coisa...
SOLUÇÃO:
• Agrupar células em “posições de memória”
Posições de memória
• Sempre de mesmo tamanho (8 bits) e identificadas,
inconfundivelmente, cada uma por seu endereço
(número sequencial).
• 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.
• Características:
–
–
–
–
–
–
–
–
Localização
Método de acesso
Unidade de transferência
Capacidade
Tipo físico
Características físicas
Desempenho
Organização (Hierarquia)
Localização:
– Na UCP (registradores);
– Interna (Memória Primária,
Principal, ou MP); Memória
de semicondutores
– Externa (Memória
Secundária); Discos
magnéticos, óticos, fitas
magnéticas, etc.
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.
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.
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”);
– 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”);
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.
Tipo físico:
• Memória de semicondutores:
Registradores; RAM; cache;
“Flash”
• Memória de meio magnético:
Discos; fitas.
• Memória de meio ótico: CD;
DVD; BluRay.
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)
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.
Qual a memória ideal?
• Tempo de acesso:
– O menor possível;
• Capacidade:
– A maior possível;
• Custo:
– O menor possível...
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”.
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.
• Na base da hierarquia: A memória usada
com menor frequência.
NUNCA -> Cópia de segurança
Hierarquia da
memória
• Na UCP:
– registradores.
• Interna:
– Cache;
– RAM.
• Externa:
–
–
–
–
“Flash”;
Discos magnéticos;
Discos óticos.
Fitas magnéticas.
Hierarquia da
memória
• Na UCP:
– registradores.
• Interna:
– Cache;
– RAM.
• Externa:
–
–
–
–
“Flash”;
Discos magnéticos;
Discos óticos.
Fitas magnéticas.
Encapsulamentos de
memórias de semicondutor.
• DIP - Dual Inline Package
• SIPP - Single Inline Pin
Package
• SIMM – Single Inline
Memory Module
• DIMM - Dual Inline
Memory Module
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)
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
Elétrica (byte
a byte)
Elétrica
(byte a byte)
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