O Processador. Figura 7-1 Estrutura de um computador digital orientado a barramento
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- Maria de Fátima Gentil Sabala
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1 O Processador A parte principal de um computador é seu processador. Nestas minúsculas peças são efetuados todos os cálculos aritméticos e lógicos. A introdução de uma seqüência de instruções (programa) determina a seqüência de operações de maneira a obter-se o resultado almejado. A figura abaixo mostra a organização de um computador digital simples orientado a barramento. Figura 7-1 Estrutura de um computador digital orientado a barramento No momento o item que merece nossa atenção é o processador. Dividido em 3 partes (registradores, unidade de controle e unidade lógico aritmética) é o elemento responsável por executar todas as instruções a serem executadas pelo computador. Neste ponto é importante lembrar que muitas vezes o termo CPU confunde-se com o termo processador. Isto se deve ao tamanho dos processadores antigos que pareciam verdadeiros armários e eram chamados de CPU. Atualmente a CPU, também chamada de gabinete no caso dos microcomputadores, engloba vários elementos tais como memória, unidade de discos, placas de rede, placas de fax, etc.. Para entender a organização do processador, devemos considerar as ações que este deve executar: a) Busca de instrução - a CPU lê uma instrução da memória; b) Interpretação de instrução - a instrução é decodificada para determinar a ação requerida; c) Busca de dados - a execução de uma instrução pode requerer leitura de dados da memória ou de um módulo de E/S; d) Processamento de dados - a execução de uma instrução pode requerer efetuar uma operação aritmética ou lógica sobre os dados; e) Escrita de dados - os resultados da execução podem requerer escrever dados na memória ou em um módulo de E/S. Para executar essas ações, o processador armazena alguns dados temporariamente. Ele deve manter a posição de memória da última instrução, para saber onde obter a próxima instrução, e precisa também armazenar instruções e dados, enquanto uma instrução está sendo executada. Em outras palavras, o processador necessita de uma pequena memória interna.
2 O processador é divido em 3 partes com relação a suas funções: registradores, unidade de controle e unidade lógico aritmética. ULA - Unidade lógico aritmética - responsável pela execução do processamento matemático e lógico dos dados. Unidade de controle - responsável pelo gerenciamento da ordem em que as instruções são executadas e pela ordem em que os dados são enviados para a ULA Registradores - são memórias internas cujo objetivo é armazenar as instruções enviadas pela unidade de controle e os resultados parciais do processamento feito na ULA. Os microprocessadores usados atualmente nos microcomputadores da chamada linha IBM-PC são descendentes dos Este foi o primeiro microprocessador de 16 bits, lançado pela Intel no final dos anos 70. Antes deles, reinavam os microprocessadores de 8 bits, entre os quais se podem citar o 8080, o 8085, o Z80, o o 6800 e o Para uma análise mais detalhada da arquitetura do processador utilizaremos o microprocessador Unidade Lógica e Aritmética (ULA) É a responsável pelas operações aritméticas e lógicas. Estas operações são feitas manipulando certa quantidade de bits por vez. Comunica-se com os registradores do processador e não é acessível ao programador. Tem a capacidade de executar as seguintes operações binárias: incremento, decremento. soma, subtração. E, OU, OU exclusivo, comparação, seta bit, reseta bit, testa bit. A ULA efetua o processo de comparação com zeros. Assim quando pedimos para ser executada a comparação de dois valores (linguagem de alto nível) devemos mandar, em linguagem de máquina, executar a subtração dos valores e comparamos o resultado com o valor zero. As instruções seta bit, reseta bit e testa bit são, geralmente executadas com o registrador Flag. Número de bits internos: Daqui vêm as terminologias "micro de 8 bits", "micro de 16 bits" e "micro de 32 bits". Dentro de um microprocessador, existem vários circuitos que armazenam, transportam e processam dados. Nos microprocessadores 386 e 486, tais circuitos operam com 32 bits de cada vez. Nos antigos chips 8086, 8088 e 80286, todos esses circuitos operavam com 16 bits. No Pentium e no Pentium Pró, alguns circuitos operam com 64 bits, mas a maioria deles opera com 32. Por isso, esses dois chips são considerados microprocessadores de 32 bits. Quanto maior é o número de bits de um microprocessador, mais veloz poderá realizar cálculos e processamento de instruções em geral. Veja por exemplo, os limites de números inteiros positivos que podem ser manipulados com 8, 16 e 32 bits: 8 bits => 0 a 255; 16 bits => 0 a ; 32 bits =>
3 Suponha por exemplo que um microprocessador de 16 bits precise realizar a operação Ambas as parcelas desta adição não podem ser representadas em um grupo de 16 bits. Portanto, deve ser realizada por etapas. Um microprocessador de 32 bits é capaz de representar e operar tais números de forma direta, o que faz com que o cálculo seja feito, no mínimo duas vezes mais rápido. Este é apenas um exemplo no qual um microprocessador de 32 bits leva vantagem sobre um de 16 bits. Praticamente em todas as instruções, esta vantagem existe. Clock Também chamado de freqüência, o clock de um microprocessador também está diretamente relacionado com o número de instruções que podem ser executadas a cada segundo. Conforme já mencionado anteriormente, o 8086 e o 8066, nas suas primeiras versões, operavam a 5 MHz. Isto não significa exatamente 5 milhões de instruções por segundo, e sim, 5 milhões de CICLOS por segundo. Algumas instruções mais simples podiam ser executadas em apenas dois ciclos. Desta forma, em um segundo seria possível executar dessas instruções. Outras instruções mais complexas, como a multiplicação e a divisão, eram muito mais demoradas. Suponha por exemplo uma instrução que precise de 10 ciclos para ser executada. Operando a 5 MHz, esses microprocessadores poderiam executar dessas instruções por segundo. Com o passar do tempo e a evolução da tecnologia foi possível desenvolver microprocessadores capazes de operar com clocks mais elevados, e o que é mais importante: executar instruções em um reduzido número de ciclos. Os microprocessadores mais modernos são capazes de executar a maioria das instruções em apenas um ciclo O Pentium e o Pentium Pró podem executar instruções de forma simultânea, tornando possível, por exemplo, executar duas instruções em um único ciclo. Isto faria com que, teoricamente, operar a 200 MHz resulte em 400 milhões de instruções por segundo. Todos os microprocessadores são lançados, em uma primeira versão, com determinado valor de clock, em geral mais elevado que o seu antecessor. Depois disso, o fabricante melhora a sua tecnologia e lança novas versões, operando com clocks mais elevados. Por exemplo, o Pentium ao ser lançado operava com 60 ou 66 MHz. Com o passar do tempo, foram lançadas versões de 75, 90,100,120, 133,150,166 e 200 MHz. Coprocessadores aritméticos Os microprocessadores 8086 e 8088 podiam operar em conjunto com um chip especial chamado É comum chamar este chip de "coprocessador matemático". Era uma espécie de microprocessador auxiliar, especializado em realizar cálculos com números reais em alta velocidade. Enquanto o 8086 e o 8088 faziam apenas adição, subtração, multiplicação e divisão de números inteiros de 32 bits, o 8087 podia realizar essas mesmas operações, e ainda uma grande quantidade de funções algébricas (raiz quadrada, logaritmo, exponencial, etc), trigonométricas (seno, tangente, arco tangente,
4 etc) e hiperbólicas (seno hiperbólico, cosseno hiperbólico, etc), com números reais de 80 bits de mantissa. Programas que utilizam grandes quantidades de cálculos deste tipo ficavam incrivelmente mais velozes quando usavam o Normalmente, os softwares eram fornecidos simultaneamente em duas versões, uma para operar através do 8086/8088, e outra para usar o Quando o PC não tinha o 8087 instalado, mesmo assim podia realizar esses cálculos, mas estes eram feitos por etapas, o que era muito mais demorado. Os programas que se beneficiam de um coprocessador matemático são os seguintes: CAD (Computer Aided Design) Programas para engenharia Programas científicos Programas que geram figuras tridimensionais Atualmente, os programas, ou instruções, são armazenados nas memórias externas a qual o processador irá ler linha a linha e executa-las. Seqüência do funcionamento do processador Etapas de processamento dos dados: Front End: Prepara as instruções para serem processadas Hard Decoder: Converte instruções simples Microcode decoder: Quebra instruções Buffer de pré extração: Organiza a fila de instruções. Back End: Processa as informações através das unidades de execução. É a parte do processador que finalmente processa as informações, sendo composto pelas unidades de execução. P R O C E S S A D O R A B E R T O Decodificador de instruções x86: converte as instruções x86 usadas pelos programas nas instruções internas do processador.
5 Execução especulativa: ordena a execução de instruções que podem Sr utilizadas mais tarde nos ciclos ociosos do processador. Register Rename: coordena a atuação dos registradores. Ordenador de instruções: Ordena as instruções de foram que possam ser executadas mais rápido. Unidade de execução: Parte do processador que realmente executa as instruções Cachê L1: Memória rápida interna a unidade do processador. O processador executa as instruções através de uma série de pequenos passos: - Busca uma instrução na memória e coloca no registrador de instruções - Atualiza o contador de programas - Verifica o tipo de instrução - Se a instrução exige mais de l byte (2 bytes, 3bytes ou 4 bytes para o Z80) pega o conteúdo do próximo endereço na memória. Se exigir dados da memória determina onde estão e traz para o registrador interno do processador. - Executa a instrução - Armazena os resultados no local apropriado - Retoma ao primeiro passo. Como os programas são um conjunto de instruções que estabelecem o que o processador deve fazer este ciclo é repetido para cada linha de instrução do programa. Em geral os processadores possuem instruções que utilizam l, 2 ou 3 ciclos de máquina. O uso exagerado de instruções envolvendo busca na memória e escrita na memória (utiliza instruções de 3 ciclos) torna o processamento mais lento. Com isto observa-se que o desenvolvimento criterioso de um programa, em linguagem de máquina ou de alto nível, pode reduzir o tempo de processamento. Neste ponto é importante lembrar que uma instrução escrita em Pascal pode conter mais do que uma instrução para o processador. Isto representa que ao escrevermos um programa em linguagem de alto nível (Pascal, C, etc.) este pode exigir muitos ciclos descritos acima. Tipos de processador RISC (Reduced Instruction Set Computer): Poucas instruções, Instruções executadas por hardware, Instruções com formato fixo, Instruções utilizam poucos ciclos, arquitetura com muitos processadores. CISC ( Complex Instrution Set computer): Muitas instruções, instruções executadas por microcodigo, Instruções com diversos formatos, instruções utilizam múltiplos ciclos, arquitetura com poucos registradores. Post-RISC: Possui um conjunto muito grande de instruções, que podem serdecodificadas em instruções Risc simples, que realmente serão processadas. Classificação das tecnologias CISC/RISC
6 Quando um novo microprocessador é criado, aumenta-se o seu conjunto de instruções, para que se torne poderoso. Por outro lado, quanto mais instruções o microprocessador contém, maior sua tabela geral onde estão listados todos os tipos de instrução que o processador pode executar (conjunto de instruções). Quando uma instrução é dada ao microprocessador, uma parte existente dentro dele - chamado decodifícador de instruções - trata de verificar se aquela é válida (conferindo o conjunto de instruções) e. em caso positivo, ele executa o subprograma referente a tal instrução dentro do microcódigo (área do microprocessador encarregado por aumentar pequenos programas). Microprocessadores com essas características são denominados CISC (Complex Instruction Set Computing). Quanto maior o conjunto de instruções, mais lento ficará o microprocessador. pois, a procura de uma determinada instrução e a sua efetiva execução dentro do microcódigo demora mais tempo para finalizar. Acontece que, para compensar essa demora, novos recursos (como o cache de memória, integração dos circuitos de apoio dentro do microprocessador, arquitetura superescalar 1, previsão de desvio). são utilizados para aumento de desempenho. No entanto, para processadores mais avançados, toda essa história estava se tornando um grande problema: com o aumento do conjunto de instruções e do microcódigo, o processador fica fisicamente maior e mais lento - e novos recursos de aumento de desempenho devem ser criados para ultrapassar esta lentidão. Surpreendentemente, apesar de existir um conjunto de instruções grande, apenas 20% delas são usadas por programas e sistemas operacionais. 1 A arquitetura superescalar está ligada a estrutura do processador, isto é, um único processador funciona internamente como se existisse vários processadores normais (sem essa características) ou seja, realizar várias instruções ao mesmo tempo. Com isso, surgiu uma nova idéia: a construção de microprocessadores com um conjunto reduzido de instruções e a sua padronização (instruções CISC não são padronizadas), a completa eliminação do decodífícador de instruções e, principalmente, do microcódigo. Microprocessadores construídos com a idéia acima mencionada são classificados como RISC (Reduced Instruction Set Computing) - Computação utilizando um conjunto reduzido de instruções. No entanto, microprocessadores RISC são incompatíveis com os CISC. Então para que sejam compatíveis, foi utilizada uma arquitetura híbrida CISC/RISC (Post-RISC), que consiste em adicionar um decodifícador CISC, na entrada do núcleo RISC. Dessa forma, ele aceita programas CISC, porém os processa em seu núcleo RISC. Anexo 01 - Análise comparativa entre as arquiteturas estudadas: Processamento CISC Dentro da memória existem vários comandos contendo subcomandos necessários para completar uma única operação. Exemplo: A x B Quando o Sist. Operacional solicita uma tarefa, é enviado o nome do comando ao processador junto com as informações necessárias. Exemplo: localizar na memória A eb Como os comando não tem todos o mesmo tamanho, é examinado o comando para saber quantos bytes são necessários reservar de memória interna O processador envia o comando para o decodificador, o qual traduz o comando complexo em um microcódígo Como uma instrução pode depender do resultado de outra, são executadas uma a uma. As demais instruções aguardam na pilha de execução. O nanoprocessador executa as instruções do microcódigo através de circuitos que são complexos porque necessitam de vários passos antes de executá-las novamente. Este tipo de processador, necessita normalmente de 4 a 10 ciclos de relógio, para executar uma instrução. Exemplo: um 386 leva 43 ciclos de relógio. Processamento RISC Diversas instruções pequenas e individuais O aplicativo instrui ao processador, qual combinação menor a ser executada para completar a operação maior. Todos os comandos RISC são do mesmo tamanho Como cada comando já é um microcódigo, estes processadores não precisam de um passo adicional de passagem das instruções por uma unidade de decodificação, para traduzir os comandos complexos. Na compilação, já são determinados quais os comandos que dependem do resultado de outros comandos. Por este motivo, o processador pode executar simultaneamente até 10 comandos. Como trabalha com comandos mais simples, seus circuitos também podem ser simplificados. Comandos RISC passam por menos transistores em circuitos mais curtos. O RISC necessita usualmente de um ciclo de relógio para executar uma instrução. Necessita de menos ciclos para interpretar e executar uma instrução.
7 Processadores de 64 bits São processadores com alto poder de processamento que utilizam um novo conjunto de instruções, possuem uma maior quantidade de registradores e podem endereçar 2 64 bits de memória equivalente a 18,4 Exa bits (18, ) = 2,3 Exa Bytes. Evolução das CPUs: Dual e Quad Core... os computadores sequenciais estão se aproximando do limite físico fundamental em sua energia potencial computacional. Tal limite é a velocidade da luz... Introdução Limite: Pentium IV Desafio: Aumento frequência de clock, corrida por clock (Intel X AMD), Athlon Thunderbird X Pentium III, Intel: Movimento arriscado, Investimento em um processador com um longo pipeline, Pentium IV. Pentium IV: longo pipeline Pipeline é uma técnica de hardware que permite que a CPU realize a busca de uma ou mais instruções além da próxima a ser executada, Pentium III: 10 estágios, Pentium IV: 20 estágios a 31 estágios, Dobrar o número de estágios no processador é como dobrar o número de funcionários de uma empresa. Longo pipeline: Consequencias Com mais estágios, o processador seria capaz de atingir freqüências mais altas, Adicionar mais estágios tornou o processador menos eficiente, pois as instruções precisavam do dobro do número de ciclos do processador para serem processadas, Possuir o dobro de estágios significa também possuir aproximadamente o dobro de transistores e consumir o dobro da eletricidade. Mais consumo Maior aquecimento Maior consumo gera maiores desperdícios, Maior desperdicio gera maiores aquecimentos, A dissipação térmica (W/cm 2 ) de um Pentium 4, é próximo do núcleo de um reator nuclear, Se a produção de processadores continuasse da mesma forma, num futuro não muito distante, teríamos um processador com dissipação térmica próxima a da superfície solar. A barreira dos 3.4 GHZ Desde 1983 até 2002, as taxas de frequência de clock aumentaram de 5 MHz para 3 GHz, Aumento do clock 600 X em 19 anos, Na época, a Intel previa alcançar 5.2 GHz no final de 2004 e planos para 10 GHz no final de 2005, Porém, nada disso aconteceu. Os 3.4 GHz se tornaram uma barreira difícil de transpor, Fim da Lei de Moore? Hyper Treading: Inicio do processamento paralelo Hyper Treading: simula em um único processador físico dois processadores lógicos, Pode melhorar desempenho de até 30%, Utiliza as partes ociosas dos recursos para simular dois núcleos. Evolução Elevando, por exemplo, em 20% a freqüência do processador, aumentamos apenas em 13% o seu desempenho e como efeito colateral, também passa a consumir 73% mais energia, Recíproca é verdadeira. Estratégia Reduzindo a freqüência em 20%, perdemos apenas 13% de desempenho e reduzimos em 49% o consumo de energia, Se reduzíssemos em 20% o clock e colocássemos dentro da mesma pastilha dois processadores? Estratégia: Multiplos Núcleos Teríamos um processador de dois núcleos com 73% mais desempenho e consumindo praticamente a mesma coisa (~2% mais energia), Processadores multicore podem simultaneamente executar múltiplas tarefas computacionais. Nova Arquitetura Caminhou bastante, porém para o lado e não para a frente (National Instruments).
8 Arquitetura Core EACH Somando-se a estratégia de lançar processadores de múltiplos núcleos, a nova arquitetura interna do processador também foi importante, Maior eficiência de execução de instruções por ciclo de CPU. Maior desempenho e menor consumo. A arquitetura Core consegue desempenho superior aos da microarquitetura Netburst (anterior) com o clock muito inferior. Arquitetura Core Derivada do Pentium III Pentium M. Pipeline de 14 estágios. Cache de memória L2 é compartilhado. Pré-buscas são compartilhadas, se o controlador de cache carregar um bloco de dados para ser usado pelo primeiro núcleo, o segundo núcleo também pode usar o dado já carregado. Aprimoramento da unidade de pré-busca do processador ( Melhor Chute ). Arquitetura Core Quanto menor o número de instruções a serem executadas, mais rápido o computador realizará a execução da tarefa além de consumir menos. O decodificador de instruções do Pentium IV pode decodificar três instruções por pulso de clock, já o do Core 2 Duo (Arquitetura Core) 4. Arquitetura Core Novo conceito: Fusão de instruções, Graças ao conceito de fusão de instruções o decodificador de instruções da arquitetura Core consegue fundir 2 instruçoes enviar 5 por pulso de clock. Arquitetura Core E mais melhorias, Unidade de ponto flutuante (FPU) e uma unidade lógica e aritmética (ALU) extras. Caminho de dados real de 128 bits. Desambiguação de memória. Chaveamento Elétrico Avançado. Etc. Quad Core - É uma das versões de processadores da Intel mais recente apresentada com núcleos Kentsfield(65nm) e Yorkfield(45nm). O clock pode alcançar até 3.33Ghz. Em overclocking, com cooler de ar, até 4.0Ghz, e na água até 5Ghz. Exemplos: Core 2 Quad, Core 2 Extreme: quad-core, Quad-Core Xeon. Quad Core - Multi-Chip: Duas pastilhas de silício (1 núcleo em cada) encapsuladas junto: Comunicação externa. Monolítica: Uma pastilha de silício integra 2 núcleos encapsulados: Comunicação interna. Monolítica Multi-Chip: Duas pastilhas de silício (2 núcleos em cada) encapsuladas: Comunicação interna e externa. AMD: Athlon 64 X2 Primeiro processador com dois núcleos da AMD. Deriva do Athlon 64.
9 AMD: Phenom X3/X4 Três ou Quatro núcleos independentes, Os núcleos se comunicam internamente dentro da pastilha. Controlador de memória integrado. Tecnologia HT. Considerações Finais Por 10 anos os aumentos de desempenho vieram à custa do uso cada vez mais ineficiente do uso de energia. A partir de 2001, a taxa de crescimento de desempenho pareceu ter reduzido. Se essa diminuição será ou não temporária ainda é uma questão obscura. Arquitetos estão usando técnicas cada vez mais complexas para tentar explorar mais paralelismo a nível de instrução. J L Hennessy e D A Patterson Com essa estratégia em mente, os fabricantes de processadores tem o desafio de continuar entregando a melhor relação desempenho/watts. A Intel propõem melhorar sempre, em um ano a microarquitetura, no ano seguinte a miniaturização, e assim por diante a Intel lança os primeiros processadores para servidores fabricados com a tecnologia de 45nm foi o ano do Nehalem, que foi o nome código da nova microarquitetura, que permitirá um outro passo importante, para manter viva a Lei de Moore. Processadores Futuros (Roadmaps) Arquitetura Processador Clock Núcleos Processo Cache TDP Previsão Intel Nehalem Core i7 2,6-3,2 Ghz 4 por padrão 45nm 1 a 8mb 130W 150W Novembro- 08 Westmere 6 por padrão 32nm 1 a 12mb 2009/2010 Sandy nm 8 a 24mb 2010/2011 Bridge Haswell 8 por padrão 22nm 2012 AMD Barcelona Opteron 4 65nm 2mb 2008 Shanguai Opteron/ 4 45nm 6mb 2008/2009 Phenom Istambu Phenom 6 45nm 6mb 2009 Magny nm 12mb 2010 Cours São Paulo 6 45nm 6mb 2010 Bibliografia EACH J L Hennessy e D A Patterson HENSON Valerie - The Kernel Hacker's Bookshelf: Ultimate Physical Limits of Computation INTEL - products/ processor/index.htm BLOGS INTEL - FAPESP - NATIONAL INSTRUMENTS - CLUBE DO HARDWARE - PC FÓRUM - FÓRUM PC - Vasconcelos, Laércio Introdução aos processadores dual core e quad core
10 Memórias. Memória é um termo genérico para designar as partes do computador ou dos dispositivos periféricos onde os dados e programas são armazenados. O conteúdo que é armazenado na memória está na forma de um dígito binário chamado bit. O bit pode assumir somente dois valores ou estados elétricos: ligado ou desligado. As memórias possuem características específicas quanto a sua forma de utilização dentro da CPU e dos periféricos. Temos os seguintes tipos de memórias dentro da CPU. Registradores: São as memórias internas do processador. Possuem baixa capacidade (em geral alguns bytes) e são desenvolvidas com a mesma tecnologia dos processadores o que as tornam caras. Pela proximidade da ULA e da UC são muito rápidas. As novas tecnologias de construção dos processadores tem possibilitado a ampliação da quantidade de registradores dentro do processador bem como a velocidade da transmissão de dados entre registradores e ULA e UC. Cache. São memórias especiais de alta velocidade. Devido a sua forma construtiva, as memórias cache têm velocidades mais altas de respostas. Por exemplo, enquanto um processador trabalhando a 100 Mhz leva 180ns para obter uma informação da memória principal, ele leva apenas 45ns para obtê-la de uma memória cachê. São utilizadas com o objetivo de acelerar o processamento das instruções dadas à memória principal pelo processador. As memórias cachê possuem custo alto devido a sua tecnologia construtiva. Geralmente são compradas em módulos da ordem de Kbytes.
11 figura Pente de memória principal Memória Principal: São as "famosas" memórias RAM cuja finalidade é a de armazenar os dados e programas para colocá-los a disposição do processador. Sua velocidade é média, entretanto sua capacidade está na ordem de Mbytes. Quanto ao custo tem valor intermediário entre as memórias cachê e as memórias secundárias. Memória auxiliar: São os dispositivos utilizados para o armazenamento de dados e programas de maneira não volátil. São ideais para armazenamento de grandes quantidades de informações. As memórias principais têm sua capacidade limitada pelo custo por bit armazenado. Já, as memórias auxiliares têm maior capacidade e menor custo. São os discos rígidos (HD) disquetes, fitas magnéticas, CDROM, DVD, etc. M E I O S D E A R M A Z E N A M E N T O + R e g i s t r a d o r e s - Velocidade C a c h e M e m ó r i a P r i n c i p a l D i s c o M a g n é t i c o Espaço D i s c o Ó t i c o - F i t a s M a g n é t i c a s + Abaixo temos uma tabela com as características básicas de cada tipo de memória. Tipo Capacidade Velocidade Custo Localização Volatilidade Registrador Bytes Muito alta Muito alto CPU Volátil Memória Cachê Kbytes Alta Alto CPU ou Main Volátil Memória Principal GBytes Média Médio Main Volátil Memória de Massa G e T Bytes Baixa Baixo Externa Não volatil As memórias possuem uma hierarquia quanto a sua proximidade e uso pelo processador e seguem a seguinte ordem: Classificação das Memórias. As memórias podem ser classificadas de acordo com suas características de acesso, volatilidade, troca de dados e tipo de armazenamento. Acesso. Podemos classificar as memórias quanto ao acesso em seqüencial e aleatório. As memórias de acesso seqüencial exigem que se passe por todos endereços intermediários até chegar ao endereço
12 desejado. Já as memórias de acesso aleatório permitem que se chegue a um determinado endereço diretamente sem passar pelos endereços intermediários. O tempo de acesso a um endereço na memória com acesso seqüencial depende da localização do endereço e no caso das memórias de acesso aleatório é o mesmo para qualquer endereço. Volatilidade Quanto à volatilidade as memórias podem ser classificadas como voláteis e não-voláteis. As memórias voláteis são aquelas que ao ser retirada a alimentação elétrica perdem a informação armazenada. Já as memórias não-voláteis não perdem a informação se for retirada à alimentação. Troca de dados Quanto à troca de dados podem ser classificadas em memórias de leitura/escrita e só de leitura. As memórias de somente leitora armazenam dados uma única vez e após isto são utilizadas somente para a leitura destes dados. Estas memórias são conhecidas como ROM (Read Only Memory). Já as memórias de leitura/escrita permitem que ocorra a troca dos dados inseridos a qualquer momento. As memórias só de leitura têm evoluído ao longo do tempo e, diante das novas tecnologias dos semicondutores tem permitido alterações nos dados através de procedimentos específicos. São as memórias EPROM (Erase Programable Read Only Memory), EEPROM( Electrical Erase Programable Read Only Memory). Tipos de Armazenamento Quanto ao tipo de armazenamento as memórias podem ser estáticas e dinâmicas. As memórias estáticas são aquelas que uma vez armazenada a informação em um determinado endereço mantém a informação até que seja sobreposta uma nova informação. As memórias dinâmicas exigem a reescrita dos dados de tempos em tempos para mantê-los. Devido ao processo construtivo as memórias dinâmicas são mais caras que as estáticas, entretanto o tempo de leitura/escrita é menor
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