Sistema de Memórias de Computadores

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1 Sistema de Memórias de Computadores Uma memória é um dispositivo que permite um computador armazenar dados temporariamente ou permanentemente. Sabemos que todos os computadores possuem memória. Mas quando falamos de memória, associamos logo a memória principal, mas não só existe este tipo. Basicamente existem duas categorias: internas e externas. A memória principal, também chamada de memória real, são memórias que o processador pode endereçar diretamente, sem as quais o computador não pode funcionar. Estas fornecem geralmente uma ponte para as secundárias, mas a sua função principal é a de conter a informação necessária para o processador num determinado momento; esta informação pode ser, por exemplo, os programas em execução. Nas memórias externas, basicamente se referem aos dispositivos de armazenamento periféricos, como discos ópticos e fitas magnéticas, que são acessados através dos controladores de E/S. Existem outros tipos de memórias internas, assim como os registradores do processador, memória principal, cache. Quando falamos deste tipo de memória, estamos falando uma capacidade pequena em relação a externas, já que tem uma capacidade em bytes (1 byte = 8 bits) ou palavras, normalmente atingindo 8, 16, 32 bits. Quanto a unidade de transferência, geralmente é igual ao número de linhas elétricas para dentro e para fora do módulo de memória, podendo ser igual ao tamanho da palavra, mas normalmente é maior, como 64, 128 e 256 bytes. Para entender melhor, veja os conceitos abaixo: Palavra É uma unidade natural de organização da

2 memória; Unidades endereçáveis Em alguns sistemas é a palavra, porém, muitos sistemas permitem o endereçamento no nível de byte. O relacionamento entre o tamanho em bits A de um endereço e o número N de unidades endereçáveis é 2 A = N; Unidade de transferência Para a memória principal, este é o número de bits lidos ou escritos na memória de uma só vez. Normalmente são de tamanhos maiores que uma palavra e estas são chamadas de blocos. Outra forma de diferenciação dos tipos de memórias é quanto ao seu método de acesso dass unidades de dados: Acesso sequencial A memória fica organizada em unidades de dados chamadas registros, sendo acessados de forma linear. Tem um tempo de acesso variável. Um exemplo deste tipo é a fita magnética; Acesso direto Assim como o acesso sequencial, o acesso direto envolve um mecanismo compartilhado de leituraescrita compartilhado, sendo os seus blocos ou registros com endereços exclusivos, baseado no local físico. O tempo de acesso é variável. Um exemplo deste tipo de memória são os discos; Acesso aleatório Cada local endereçável na memória tem um mecanismo de endereçamento exclusivo, fisicamente interligado. O tempo de acesso independe da sequência de acessos anteriores e é constante. Algumas memórias principais e sistemas de cache são de acesso aleatório; Associativo Neste tipo, é utilizado também um acesso aleatório, mas que faz uma comparação de um certo número de bit desejados dentro de uma palavra para uma combinação especificada, fazendo isso com todas as palavras simultaneamente. A palavra será recuperada com base em uma parte de seu conteúdo, em vez de seu endereço. As memórias cache podem empregar o acesso associativo.

3 Quanto ao desempenho, temos: Tempo de acesso (latência) Para a memória de acesso aleatório, esse é o tempo gasto para realizar uma operação de leitura e escrita. Já para a memória sem acesso aleatório, é o tempo gasto para posicionar o mecanismo de leitura-escrita no local desejado; Tempo de ciclo de memória Esse tipo é aplicado ao acesso aleatório, sendo o tempo de acesso mais qualquer tempo adicional antes que um segundo acesso possa iniciar. Este tipo se refere ao barramento do sistema, e não do processador; Taxa de transferência Essa é a taxa em que os dados podem ser transferidos para dentro ou fora de uma unidade de memória. Para as de acesso aleatório, ela é igual a 1/(tempo de ciclo). Já para a memória de acesso não aleatório, é utiliada a seguinte: Tempo de lerescrever N bits = Tempo de acesso médio + (número de bits/taxa de trasnferência de bits por segundo). Algumas outras características são: Memória Volátil A informação se deteriora naturalmente ou se perde quando a energia elétrica é desligada. Exemplos: memória RAM, cache, registradores; Memória Não-Volátil A informação fica guardada até que seja deliberadamente mudada. Neste caso, nenhuma energia elétrica é necessária para reter informação. Os dados são armazenados de forma mais permanentemente em dispositivos externos, de armazenamento em massa, assim como arquivos de programas e dados, sendo este tipo, também utilizado para oferecer uma extensão à memória principal, conhecida como memória virtual. Estas também são conhecidas por memória secundária ou memória auxiliar. Exemplo: memórias com superfície magnética (discos e fitas); Memória não apagável Conhecidas por Memória ROM, ou memória somente leitura. Consequentemente é uma

4 memória não-volátil. Para se conseguir mais desempenho, a memória precisa ser capaz de acompanhar a velocidade do processador, ou seja, enquanto o processador está executando as instruções não precisaria parar, aguardando por instruções ou operandos. O custo da memória deve ser razoável em relação a outros componentes. Pirâmide da hierarquia das memórias de computador Se olharmos a figura de cima para baixo, teremos as seguintes características: Diminuição do custo por bit; Aumento da capacidade; Aumento do tempo de acesso; Frequência de acesso à memória pelo computador; Exercícios 1. (CESPE 2011) Na memória cache, memória volátil de alta velocidade, o tempo de acesso a um dado nela contido é muito menor se comparado ao tempo de acesso desse mesmo dado em uma memória RAM ou em registradores. Certo ou

5 Errado? 2. (CESPE 2011) A memória interna de um computador é constituída de registradores, memória cache e memória RAM. Certo ou Errado? 3. (ESAF 2011 Adpatada) A hierarquização da memória cache em múltiplos níveis prejudica seu desempenho. Certo ou Errado? 4. (ESAF 2011 Adpatada) A localidade é a tendência do processador, ao longo da execução de um programa, referenciar instruções e dados na memória secundária localizados em endereços próximos. Certo ou Errado? 5. (ESAF 2011 Adpatada) A localidade é o endereço de um programa que referencia instruções e fluxos na memória principal. Certo ou Errado? 6. (ESAF 2011 Adpatada) A memória cache é uma memória volátil de menor velocidade e com grande capacidade de armazenamento. Certo ou Errado? 7. (ESAF 2011 Adpatada) A memória cache é uma memória volátil de alta velocidade, porém com pequena capacidade de armazenamento. Certo ou Errado? Gabarito 1. Errado Se observarmos a pirâmide, os registradores são mais rápidos que a memória cache. 2. Certo. 3. Errado Pelo contrário, isto ajuda muito e é utilizado nos computadores. 4. Errado A localidade da memória se refere a memória sendo interna ou externa. 5. Errado. 6. Errado A memória cache tem alta velocidade e com pouca capacidade de armazenamento. 7. Certo.

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