Conceitos Básicos. Conceitos Básicos Memória

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1 Infra-Estrutura de Hardware Conceitos Básicos Memória Prof. Edilberto Silva Sumário Bits de Memória Ordem de Bytes Conceitos Básicos Memória Secundária Códigos de Correção de Erros

2 Memória Bits Unidade de memória mais simples Método binário (mais confiável) combinações BCD Binary Coded Decimal (IBM) combinações 1 byte = 8 bits 0 1 Ordenação dos Bytes Big Endian MEMÓRIA esquerda direita CE CE94 (32 bits ou 4 bytes) Little Endian MEMÓRIA direita esquerda 94 CE 51 61

3 Conceitos básicos Hierarquia de memória custo alto velocidade alta baixa capacidade custo baixo velocidade baixa capacidade elevada Disco Magnético Fita Disco Óptico Registradores Memória Cache Memória Principal Memória Secundária Conceitos básicos Parâmetros para análise da memória Tempo de acesso: indica quanto tempo a memória gasta para colocar uma informação no barramento de dados após uma determinada posição ter sido endereçada período de tempo decorrido desde o instante em que foi iniciada a operação até que a instrução ou dado requerido tenha sido efetivamente transferido depende do modo como a memória é construída e da velocidade de seus circuitos Ciclo de memória: período de tempo decorrido entre duas operações sucessivas de acesso à memória, sejam de escrita ou de leitura

4 Conceitos básicos Parâmetros para análise da memória Capacidade: quantidade de informação que pode ser armazenada em uma memória a unidade de medida mais comum é o byte, embora possam ser usadas as seguintes unidades: células - memória principal ou cache setores - discos bits - registradores Volatilidade: memória não volátil: retém a informação armazenada quando a energia é desligada memória volátil: perde a informação armazenada quando a energia é desligada Conceitos básicos Parâmetros para análise da memória Tecnologia de fabricação: Memórias de semicondutores - são dispositivos fabricados com circuitos eletrônicos e baseados em semi-condutores São rápidas e relativamente caras, se comparadas com outros tipos Registradores e memória principal são exemplos de memórias de semicondutores ou, mais simplesmente, memórias eletrônicas Memórias de meio magnético - são dispositivos, como os disquetes, discos rígidos ( hard disks ) e fitas magnéticas (de carretel ou de cartucho), fabricados de modo a armazenar informações sob a forma de campos magnéticos Esse tipo é mais barato e permite, assim, o armazenamento de grande quantidade de informação

5 Conceitos básicos Parâmetros para análise da memória Tecnologia de fabricação: Dispositivos de armazenamento óptico - são dispositivos, como o CD-ROM, que utilizam tecnologia de raios laser, de alta precisão, para leitura das informações armazenadas permanentemente na superfície do disco Memória holográfica - atualmente em desenvolvimento, será um meio capaz de armazenar até 6,5 Tbytes de dados em um cubo do tamanho de um cubinho de açúcar Conceitos básicos Parâmetros para análise da memória Temporalidade: Característica que indica o conceito de tempo de permanência da informação em um dado tipo de memória A memória pode ser do tipo transitória (registradores, cache e ) ou permanente (discos e fitas) Custo: o custo de fabricação de uma memória é bastante variado em função de diversos fatores, entre os quais se pode mencionar principalmente a tecnologia de fabricação, que redunda em maior ou menor tempo de acesso, ciclo de memória, quantidade de bits em certo espaço físico e outros

6 Tempo de Acesso Capacidade Volatilidade Tecnologia Transitoriedade Conceitos básicos Parâmetros para análise da memória Registradores 10 a 20 ns (1 dado) 16 a 32 bits volátil semicondutor transitória Memória Cache 10 a 25 ns 256 a 512 K volátil semicondutor transitória Memória Principal 50 a 150 ns > 16 M volátil semicondutor transitória Memória Secundária HD - 10 a 40 ms CD a 500 ms HD - > 2.1 G CD M não volátil HD - magnético CD óptico permanente Organização da Conceitos básicos A é constituída de somente dois tipos de memória: a memória de acesso aleatório (RAM - Random Access Memory) a memória somente de leitura (ROM - Read Only Memory) é o "depósito" de trabalho da, isto é, a e a trabalham íntima e diretamente na execução de um programa Os programas são organizados de modo que os comandos são descritos seqüencialmente e o armazenamento das instruções se faz da mesma maneira, fisicamente seqüencial (embora a execução nem sempre se mantenha de forma seqüencial)

7 Bit M-1 Bit M-2 Bit 1 Bit 0 end 0 end 1 end 2 end N-2 end N-1 Organização da M bits M bits M bits N células Todas as células têm a mesma quantidade de M bits end 257A end 257B 1F 2C A posição da com endereço 257A tem armazenado o conteúdo 1F Organização da Conceitos básicos Processador Pentium Palavra 16 bits 32 bits 32 bits Barramento de dados 8 bits 32 bits 64 bits Unidade de armazenamento 8 bits 8 bits 8 bits

8 Estrutura básica Escrita ("write"): armazenar informações na memória Leitura ("read"): recuperar uma informação armazenada na memória Operações Registrador de da Memória (): registrador que armazena temporariamente a informação (conteúdo de uma ou mais células) que está sendo transferida da para a (em uma operação de leitura) ou da para a (em uma operação de escrita) Permite armazenar a mesma quantidade de bits do barramento de dados

9 Operações Registrador de da Memória (): registrador que armazena temporariamente o endereço de acesso a uma posição de memória, ao se iniciar uma operação de leitura ou de escrita Endereço é encaminhado à área de controle da para decodificação e localização da célula desejada Permite armazenar a mesma quantidade de bits do barramento de endereços Operações Barramento de endereços: interliga o à para transferência dos bits que representam um determinado endereço É unidirecional operações de leitura ou escrita Possui tantas linhas de transmissão quantos são os bits que representam o valor de um endereço

10 Operações Barramento de controle: interliga a (unidade de controle) à para passagem de sinais de controle durante uma operação de leitura ou escrita É bidirecional leitura (READ) ou escrita (WRITE) WAIT (para a se manter aguardando o término de uma operação) Operações Barramento de dados: interliga o à, para transferência de informações entre e (sejam instruções ou dados) É bidirecional (operação de escrita) (operação de leitura)

11 Operação de leitura Algoritmo: 1. () (outro registrador); 1a. o endereço é colocado no barramento de endereços; 2. Sinal de leitura READ é colocado no barramento de controle; 3. () (()), pelo barramento de dados; 4. (outro registrador) (). Obs: o tempo de acesso corresponde à execução dos 4 passos. Operação de leitura Outros registradores 5C

12 Operação de leitura (passo 1) 5C Operação de leitura (passo 1a) 5C

13 Operação de leitura (passo 2) READ WAIT READ 5C WAIT READ WAIT 5C 5C Operação de leitura (passo 3) 5C 5C 5C

14 5C 5C Operação de leitura (passo 4) 5C Operação de escrita Algoritmo: 1. () (outro registrador); 1a. o endereço é colocado no barramento de endereços; 2. () (outro registrador) 3. Sinal de escrita WRITE é colocado no barramento de controle; 4. (()) (), pelo barramento de dados.

15 Operação de escrita 3A Operação de escrita (passo 1) 3A

16 Operação de escrita (passo 1a) 3A Operação de escrita (passo 2) 3A

17 Operação de escrita (passo 3) WRITE WAIT WRITE WAIT WRITE WAIT 3A Operação de escrita (passo 4) 3A

18 Operação de escrita (passo 4) Memória Cache Conceitos básicos mais veloz que acarretando ( wait state ) Memórias rápidas são muito caras Conceito de localidade É o fenômeno relacionado com o modo pelo qual os programas em média são escritos e executados pela localidade temporal: probabilidade de que ele em breve acesse a mesma palavra novamente localidade espacial: probabilidade de acessar uma palavra subseqüente ou de endereço adjacente à palavra que acabou de acessar

19 Memória Cache Parte 1 do programa A Parte 2 do programa A outro programa executado em sequência call sub-rotina 1 loop 1 loop 2 sub-rotina 1 Memória Cache Funcionamento do sistema / Sempre que a vai buscar uma nova instrução (após a busca inicial), ela acessa a memória cache Se a instrução (ou dado) estiver na cache (acerto), ela é transferida em alta velocidade (compatível com a da ) Se a instrução (ou dado) não estiver na cache (falta), então o sistema está programado para interromper a execução do programa e transferir a instrução desejada da para a cache

20 Memória Secundária Discos magnéticos (Winchester) Pratos Trilhas Setores Preâmbulo ECC Memória Secundária Discos Discos flexíveis Magnéticos IDE Integrated Drive Electronics EIDE Extended IDE (LBA-Logical Blocking Adressing) SCSI Small Computer Systema Interface RAID Redundant Array of Inexpensive Disks

21 Memória Secundária Discos Ópticos ROMS CD-Rs - Graváveis CD-RW ReWritable DVD Digital Versatile Disk Correção de Erros ECC Error Correction Code Bit de paridade (M+K1 bits) M bits de K1 bits (M+K1 bits) Entrada A Transferência A M bits Armazenamento (K2 bits) Comparação K1-K2 Correção de Saída

22 F I M Perguntas...

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