Sistema de Memórias COMPUTADOR CONTROLE ENTRADA VIA DE DADOS SAÍDA PROCESSADOR MEMÓRIA S E TO R R EC RE CEI TA S T EM S E TO R C A RNE S

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Raphaella Rico Belo
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1 Sistema de Memórias COMPUTADOR S E TO R R EC EIT AS RE CEI TA S CONTROLE S E TO R T EM PER OS VIA DE DADOS ENTRADA S E TO R B O L OS S E TO R C A RNE S SAÍDA PROCESSADOR MEMÓRIA

2 Sistema de Memórias COMPUTADOR S E TO R R EC EIT AS RE CEI TA S INSTRUÇÃO CONTROLE VIA DE DADOS 0 ENDEREÇO S E TO R T EM PER OS ENTRADA DADO S E TO R B O L OS 60 S E TO R C A RNE S SAÍDA PROCESSADOR MEMÓRIA

3 Sistema de Memórias! Abstração do Software endereços dados endereços dados h h h h h h h h palavra 0 palavra h h h c h h h h c h ffffffff h fffffffc h

4 Sistema de Memórias! Aspectos Importantes: - Tempo de Acesso: ns (10-9 s), ms (10-3 s) - Capacidade: Byte (8 bits), KB (2 10 bytes), MB (2 20 bytes), GB (2 30 bytes), TB, PB - Volatilidade (RAM, ROM, Magnética) - Tecnologia de Fabricação: * Semicondutores (eletrônica) - Estática (SRAM) - Dinâmica (DRAM) * Meio Magnético (eletromecânica) - Custo por Byte Armazenado

5 Sistema de Memórias! Memory Wall Velocidade do Processador cresce mais que a da memória! Tecnologias de Fabricação Memórias rápidas são fisicamente grandes Memórias rápidas são caras

6 Sistema de Memórias Custo Alto Muita Velocidade Baixa Capacidade Registradores Cache RAM Custo Baixo Pouca Velocidade Alta Capacidade Discos Fitas

7 Sistema de Memórias! Hierarquia de Memórias Registrador L1 L2 $$$$$ Custo $ Placa mãe Gabinete Externo Tempo de Acesso 1ns a 2ns Processador Cache 3ns a 10ns Memória Principal 30ns a 90ns Disco Rígido 5ms a 20ms Fita Magnética 10s a 3m Capacidade

8 Sistema de Memórias! Conceitos Básicos Palavra = unidade de informação. Fluxo UCP"Memória Endereço: encontra (endereça) localizações de memória Capacidade de Memória: T = N x M T: Total de bits N: Número de endereços localizáveis. N = 2 E E: Número de bits do Barram. de End.(e no REM) M: Tamanho da palavra (célula endereçavel) (geralmente = ao do RDM)

9 Sistema de Memórias - ROM! Memória ROM (Read Only Memory) - Mask-ROM - Gravada na Fábrica do Circuito - PROM (Programmable ROM) - Gravada pelo fabricante do Periférico - EPROM (Erasable PROM) - Apagável com luz UV - EEPROM (Electric EPROM) - Apagável com sinais elétricos (tensões especiais) - Flash-ROM : EEPROM que utiliza baixas tensões de apagamento e este é feito em um tempo bem menor (apagável por setores e por software)

10 Sistema de Memórias - ROM! Uso da ROM (nos PCs):! BIOS (Basic Input/Output system) - ensina o processador a lidar com o micro e seus circuitos básicos, como vídeo em modo texto e o acesso à unidade de disquete.! POST (Power On Self Test) - Autoteste inicial (memória, configuração, etc)! Setup - programa de configuração.

11 Sistema de Memórias - Cache! Memória Cache! Memória Estática. Serve como atalho (+ rápido) aos dados da RAM.! Classificação quanto à localização (PC): L1 - cache interna (dentro do chip do processador) L2 - cache externa (no K6 também é interna) L3 - cache externa do K6

12 Sistema de Memórias - Cache! Localidade (Estatística do Comportamento) Se um item é referenciado,! Ele tende a ser referenciado em breve novamente! Os itens na sua vizinhança também o serão Localidade Temporal! Um endereço de memória tende a ser acessado novamente em um breve intervalo de tempo. Localidade Espacial! Um endereço de memória tende a ser acessado se um dos seus vizinhos o forem.

13 Sistema de Memórias - Cache! Cache: Memória Rápida e Pequena Guardar somente os itens que serão referenciados com freqüência! Explorar Localidade Temporal! Explorar Localidade Espacial Alocação dinâmica dos dados na cache

14 Sistema de Memórias - Cache! Cache: Memória Rápida e Pequena Memória Principal Info1 Info2 Info3 Info4 Info5 Info6 Info7 Info8 Info9 Cache Info2 Info5 Info4 Antes do Acesso Cache Info2 Info9 Info5 Info4 Depois do Acesso

15 Sistema de Memórias - Cache! Acerto na Cache: acerto (hit) Cache entrega IMEDIATAMENTE a informação ao processador! Erro na Cache: falha (miss) Cada erro na cache faz com que a memória principal (mais lenta) precise ser acessada! Se a quantidade de erros é grande o desempenho da máquina fica comprometido.

16 Sistema de Memórias Memória Principal Tempo de Acesso $$$$$ Processador Registrador 1ns a 2ns L1 L2 Custo Placa mãe Cache 3ns a 10ns Memória Principal 30ns a 90ns Gabinete Disco Rígido 5ms a 20ms $ Externo Fita Magnética 10s a 3m Capacidade

17 Sistema de Memórias Memória Principal! Memória Principal Volátil Limitada! Limite Lógico (4GBytes para 32 bits de endereços)! Limite Físico (quanto de memória disponível, 256MBytes)

18 Sistema de Memórias - Memória Principal! Memória Principal (RAM - Random Access Memory)! Memória Dinâmica! Tecnologias de Memória RAM: - FPM (Fast Page Mode) acessa linha e retém valor (~60 ns) - EDO (Extended Data Out) enquanto o dado lido está no barr de dados, a memória já está decodificando o próximo endereço (8% + rápida que a FPM) - SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) utiliza o clock do barr local (síncrona), isto é, trabalha na velocidade do barramento (PCI-66, PCI-100, PCI-133) - DDR SDRAM (Double data Rate SDRAM) ou SDRAM-II - Até 200 MHz - ESDRAM (Enhanced SDRAM) - RDRAM (Rambus) - baseada em protocolos, usa padrão prop. de barr. Até 1,6 GB/s em barr de 200 MHz (AMD K7)

19 Sistema de Memórias Memória Virtual! Problemas decorrentes Relocação (Realocação) de processos! Não sabemos em que região de memória o processo será executado. O programador se abstem deste detalhe Processo maior que o limite físico! Solução Memória Virtual (PAGINAÇÃO)

20 Sistema de Memórias Massa! Memória de Massa Discos Magnéticos! Não Volátil! Limitada

21 Sistema de Memórias Massa! Memória de Massa Discos Magnéticos Trilha Setor SYN Dados Dados CRC Cabeçalho (ID) SYN # Trilha # Cabeça # Setor CRC Espaço 1entre trilhas 2 1 Espaço entre setores 1 2 Figura 6.22: Organização típica dos dados em um disco magnético

22 Sistema de Memórias Massa! Memória de Massa Discos Magnéticos bandeja braço Cabeça de leitura/escrita eixo Figura 6.23: Disco rígido

23 Sistema de Memórias RAID! Memória de Massa Redundant Array of Inexpensive Disks RAID Arqui tetur a de Compu tador es: a visã o do softw are, dez. 2005

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