ARQUITETURA DE COMPUTADORES

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1 ARQUITETURA DE COMPUTADORES Aula 04: Subsistemas de Memória

2 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

3 O que é memória?

4 O que é memória? memória é o local onde se armazenam dados

5 O que é memória? memória é o local onde se armazenam dados Será????

6 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

7 Operações com a memória: Escrita (ou armazenamento) - destrutiva; Leitura (ou recuperação) - conservativa. De que? Dados ou informações digitalizados (na base 2)

8 Operações com a memória: Qual a menor quantidade de informação que se pode armazenar?

9 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

10 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...

11 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

12 Posições de memória Sempre de mesmo tamanho (8 bits) e identificadas, inconfundivelmente, cada uma por seu endereço (número sequencial).

13 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.

14 Características: Localização Método de acesso Unidade de transferência Capacidade Tipo físico Características físicas Desempenho Organização (Hierarquia)

15 Localização: Na UCP (registradores); Interna (Memória Primária, Principal, ou MP); Memória de semicondutores Externa (Memória Secundária); Discos magnéticos, óticos, fitas magnéticas, etc.

16 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.

17 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.

18 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 );

19 Unidade de transferência: Da memória interna ou primária: função da largura do barramento de dados;

20 Unidade de transferência: Da memória externa ou secundária: em geral um bloco (sempre maior que a palavra );

21 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.

22 Tipo físico: Memória de semicondutores: Registradores; RAM; cache; Flash Memória de meio magnético: Discos; fitas. Memória de meio ótico: CD; DVD; BluRay.

23 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)

24 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.

25 Qual a memória ideal? Tempo de acesso: O menor possível; Capacidade: A maior possível; Custo: O menor possível...

26 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.

27 Hierarquia da memória No topo da hierarquia: a memória usada com maior frequência. E que frequência é esta?

28 Hierarquia da memória No topo da hierarquia: a memória usada com maior frequência. E que frequência é esta? A MESMA DO PROCESSADOR -> Registradores

29 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?

30 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

31 Hierarquia da memória Na UCP: registradores. Interna: Cache; RAM. Externa: Flash ; Discos magnéticos; Discos óticos. Fitas magnéticas.

32 Hierarquia da memória Na UCP: registradores. Interna: Cache; RAM. Externa: Flash ; Discos magnéticos; Discos óticos. Fitas magnéticas.

33 Encapsulamentos de memórias de semicondutor. DIP - Dual Inline Package SIPP - Single Inline Pin Package SIMM Single Inline Memory Module DIMM - Dual Inline Memory Module

34 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)

35 Tipos de memória de semicondutores Tipo Volátil Categoria Remoção Escrita ROM: Read Only Memory Programmable ROM: PROM Erasable PROM EPROM Electrically EPROM: EEPROM Não Apenas leitura Principalmente leitura Impossível (memória permanente) Radiação UV Elétrica (por blocos) Máscara Elétrica (por blocos) Flash RAM: Random Access Memory Sim Leitura e escrita Elétrica (byte a byte) Elétrica (byte a byte)

36 ARQUITETURA DE COMPUTADORES Aula 04: Subsistemas de Memória

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