Arquitetura de Computadores

Arquitetura de Computadores Aula 03 Prof. Dr. Saulo Amui 1/16

2/16 Memórias

Memória A memória é a capacidade de adquirir (aquisição), armazenar (consolidação) e recuperar (evocar) informações disponíveis, seja internamente, no cérebro (memória biológica), seja externamente, em dispositivos artificiais (memória artificial). 3/16

Memória É um conjunto de circuitos que permitem o armazenamento de dados e a recuperação de informações. É um elemento obrigatório para fazer o microprocessador funcionar. 4/16

Memória É um elemento obrigatório para fazer o microprocessador funcionar. 5/16

6/16 Sistema Computacional

Memória A memória desempenha um papel fundamental para o PC nos seguintes aspectos: Performance; Suporte a Software; Estabilidade e confiança. 7/16

Tipos de Memória Memória RAM; Memória ROM; Memória Cache; Memória Virtual; Disco Rígido; Armazenamento Removível. 8/16

Categorias de Memórias Quando se fala de memória relativamente a sistemas de informática, devem ser consideradas duas categorias: Memórias primárias, principais ou centrais Suportes de armazenamento secundário, auxiliar, externo ou de massa. 9/16

Relação entre Dispositivos de Armazenamento 10/16

Categorias de Memórias 1. Memórias primárias, principais ou centrais São absolutamente indispensáveis ao funcionamento do sistema informático, fornecem ao processador as instruções e os dados com que este vai operar em cada momento. Consistem em chips que se integram ou encaixam diretamente na placa principal do computador 11/16

Tipos de Memórias Primárias Memória RAM (Read Access Memory) Memórias de acesso aleatório ou memórias em que são feitas operações de leitura e de escrita de dados em interação direta com o processador. Memória ROM (Read-Only Memory) Memórias só de leitura que contêm instruções fixas para o funcionamento do sistema. 12/16

Memória RAM (Random Access Memory) Armazena temporariamente os dados e os programas enquanto o computador está ligado; Também é conhecida como Memória Principal; Permite leitura e gravação de dados; É preenchida por bits (0s e 1s); Perde os dados na ausência de energia; Pode ser ampliada com a instalação de mais placas de expansão de memória; Quanto maior a memória melhor será o desempenho da máquina. 13/16

Memória RAM (Random Access Memory) A capacidade desta memória primária avalia-se pelo número de bytes Mede-se em múltiplos de bytes: 1 byte = 8 bit 1 KB (quilobyte) = 1024 bytes 1 MB (megabyte) = 1024 KB 1 GB (gigabyte) = 1024 MB 1 TB (terabyte) = 1024 GB 14/16

Tamanhos de Tipos de Dados Comuns Um byte (ou octeto) é composto de 8 bits. Dois nibbles formam um byte. Para os computadores, representar 256 números binários é suficiente. Por isso, os bytes possuem 8 bits. Basta fazer os cálculos. Como um bit representa dois valores (1 ou 0) e um byte representa 8 bits, basta fazer 2 (do bit) elevado a 8 (do byte) que é igual a 256, ou seja 15/16 1999 M. Murdocca and V. Heuring

Tamanhos de Tipos de Dados Comuns Note que um Byte nada tem de especial, é apenas um número binário de oito algarismos. Sua importância na informática deriva apenas do fato do código ASCII haver adotado números de oito bits, além de razões meramente construtivas ou operacionais. 16/16

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Código Padrão Americano para o Intercâmbio de Informação 17/16

Caracteres não imprimíveis 18/16

20/16 Memória Principal com 64 Kbytes

Memória RAM Random Access Memory Memória de Acesso Aleatório; Pode ser dinâmica (DRAM) ou estática (SRAM); SRAM é muito rápida, mas cara (usada em cache), é composta por interruptores liga/desliga e portanto, relembra seu estado enquanto houver energia; DRAM é mais lenta, porém barata (memória principal), é composta de capacitores e, portanto deve ser refrescada ( refresh ) periódico (milisegundos). 21/16

Memória DRAM: Tipos FPM (Fast Page Mode): RAM de modo de paginação rápida Tipo original de DRAM; EDO (Extended Data Output): RAM de saída estendida Evolução da FPM; ECC (Error Correcting Code): RAM com código de correção de erro Uma EDO estendida, projetada para servidores; SDRAM (Synchronous Dynamic RAM): DRAM Síncrona Padrão básico atual, de alta performance. Os tipos DDR, DDR2 e DDR3 são extensões suas multiplicando a largura de banda. 22/16

Memória DRAM: Tipos (cont.) RDRAM (Rambus DRAM) Fabricada pela Rambus, utiliza um barramento próprio (canal Rambus), de alta velocidade; CMOS RAM Usada para manter dados em pequena quantidade (Ex.: config. da BIOS). Precisa de alimentação constante, de baixa tensão e corrente (bateria da placa-mãe); VRAM (Video RAM) DRAM Multiporta para Vídeo. Permite acesso simultâneo da CPU e GPU. Cara, por vezes é substituída por SGRAM. ( RAM SGRAM (Synchronous Graphic 23/16

24/16 Formato de Memórias RAM

Memórias DIP SIPP SIMM (30 pinos) SIMM (72 pinos) DIMM (168 pinos) 25/16 DDR DIMM (184 pinos)

( Forma ) Memória RAM ( Package DIP (Dual Inline Encapsulamento em linha dupla 26/16

( Forma ) Memória RAM ( module SIMM (single in-line memory Módulo de Memória Simples em Linha SIMM 30 (8 bits e 30 terminais); ( terminais SIMM 72 (32 bits e 72 27/16

SIMM (Single In-line Memory Modules) Os SIMMs utilizam apenas um dos lados da placa para armazenar os chips de memória (DRAM, EDO ou BEDO). Transferiam 8 bits de dados por cada ciclo e possuem 30 pinos/terminais. Com a passagem para os 32 bits, foi desenvolvido um SIMM maior de 72 pinos/terminais. Qualquer dos SIMMs é instalado mediante uma ligeira inclinação. 28/16

29/16 SIMM (Single In-line Memory Modules)

DIMM Double In Line Memory Module (13.65cm x 2.54cm) ; Utilizado em placas-mãe de procesadores Pentium II, III e IV. Composta por 168 pinos; São módulos de 64 bits; Módulos classificados de acordo com a frequência de operação máxima que podem trabalhar PC66 (até 66 MHz), PC100 (até 100 MHZ) e PC133 (até 133 MHZ). 30/16

31/16 DIMM

SO DIMM (Small Outline DIMM) Usados nos computadores portáteis e são menores que os DIMMs normais. Existem no formato 72 pinos/terminais/32 bits e 144 pinos/ terminais/64 bits. 32/16

33/16 SO DIMM (Small Outline DIMM)

DDR - DIMM Double Data Rate Double In Line Memory Módulo de memória dupla em linha com taxa de transferência dupla; Módulo de memória de 184 pinos; Estes módulos são classificados de acordo com a sua taxa de transferência máxima teórica em MB/s. PC1600 têm uma taxa de transferência máxima de 1.600 MB/s. 34/16

DDR - DIMM 35/16 DDR PC1600 / DDR200 funciona numa FSB com velocidade de 200MHz DDR PC2100 / DDR266 funciona numa FSB com velocidade de 266MHz DDR PC2700 / DDR333 funciona numa FSB com velocidade de 333MHz DDR PC3200 / DDR400 funciona numa FSB com velocidade de 400MHz DDR PC3500 / DDR433 funciona numa FSB com velocidade de 433MHz DDR PC4000 / DDR500 funciona numa FSB com velocidade de 500MHz

36/16 Memória RAM (Forma)

37/16 DDR

DDR2 DDR2 é uma evolução da tão utilizada memória DDR; Módulo de memória com 240 pinos; Trabalham a frequência de 400, 533, 667 e 800 MHZ. 38/16

DDR2-DIMM Menor consumo de energia eléctrica; Menor custo de produção; Maior rápidas. largura de banda de dados e velocidades mais A memória DDR2 não é compatível com as motherboard que trabalham com memória DDR 39/16

DDR2 A DDR2 funciona a várias velocidades. DDR2 PC3200 / DDR2 400 funciona numa FSB com velocidade de 400MHz DDR2 PC4200 / DDR2 533 funciona numa FSB com velocidade de 533MHz DDR2 PC5300 / DDR2 677 funciona numa FSB com velocidade de 677MHz DDR2 PC6400 / DDR2 800 funciona numa FSB com velocidade de 200MHz DDR2 PC8000 / DDR2 1000 funciona numa FSB com velocidade de 1000MHz 40/16

41/16 DDR2

DDR3- DIMM Necessitam apenas de 1.5V Taxas de transferência de dados na ordem dos 10,664 MB/s Com 204-pinos 42/16

43/16 DDR3

DDR4 1600 MHz a 3200MHz 1.2V 44/16

Memória ROM Read Only Memory - Memória Apenas de Leitura; Usada para armazenar dados não voláteis, que devem permanecer imutáveis, mesmo sem energia; Tipicamente abriga os programas da BIOS e de Auto-Teste (POST); É a memória onde se abrigam os firmwares; Alguns tipos de ROM podem ser alteradas por meio de aplicação de carga elétrica em pinos de controle: São chamadas de EPROM (Erasable and Programmable ROM ROM Programável e Apagável). 45/16

PROM (Programmable Read Only Memory) O conteúdo das células é gravado/programado pelo utilizador recorrendo a um programador (Programador de PROM s). Apenas podem ser gravadas uma única vez, não podendo ser reprogramadas tendo em vista a sua reutilização. 46/16

EPROM (Erasable Programmable ROM) O conteúdo das células é gravado/programado pelo utilizador recorrendo a um programador (Programador de EPROM s). Podem ser apagadas através da exposição a raios ultravioletas durante um período de tempo (5 a 20 minutos). 47/16 Neste processo todos os bits da memória são colocados a 1, sendo possível a sua reutilização.

EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) Idêntico à EPROM mas com a possibilidade de ser reprogramada através de sinais elétricos no próprio sistema de destino. 48/16

Memória Cache É um subsistema especial de armazenamento intermediário (buffer), de alta velocidade; Atualiza continuadamente, através da recepção de dados da RAM; Reduz o tempo de acesso, porque os caches são mais rápidos que a RAM; 49/16

Memória Cache (Função) O processador é muito mais rápido do que a memória RAM. Isso faz com que fique subutilizado quando envia muitos dados. Durante grande parte do tempo não processa nada, só espera que a memória fique pronta para enviar novamente os dados. Para fazer com que o processador não fique subutilizado quando envia muitos dados para a RAM, foi colocada uma memória mais rápida, chamada de CACHE, do tipo SRAM (Static Random Access Memory). O dados são lidos da memória RAM e copiados para a memória Cache. Estando esses dados na Cache, o processador atende mais rapidamente a eles quando necessita. 50/16

Memória Cache Ao usarmos um cache, precisamos verificá-lo para ver se um determinado item está lá. Em caso afirmativo, essa ação é denominada acerto de cache (cache hit). Se negativo, denomina-se erro de cache (cache miss) e a CPU precisa esperar o tempo de ida e volta à memória maior e mais lenta; É possível ter múltiplas camadas de cache. 51/16

Tipos de Memória Cache Memória cache L1 encontra-se dentro do processador ou cache interna. A sua capacidade pode ir até aos 128 Kbytes, divididos em duas partes (uma para dados e outra para instruções). Memória cache L2 encontra-se na motherboard ou dentro do processador (mais recentemente). Quando é externa, a sua capacidade depende do chipset presente na motherboard. Quando é interna, a capacidade varia de 128 Kbytes a 2 Mbytes. 52/16

53/16 Memória Cache

56/16 Hierarquias e Memória

Memória Virtual É a utilização de uma área do HD (um ou mais arquivos) para simular memória de trabalho (RAM); Funciona na prática, como um cache, mantendo no disco, dados no formato e disposição que normalmente ocupariam na memória; É mais lento que o acesso à memória, mas mais rápido do que requisitar novamente os dados armazenados em arquivo. 57/16

Categorias de Memórias 2. Suportes de armazenamento secundário, auxiliar, externo ou de massa São suportes de armazenamento de informação (programas, trabalhos ou outros tipos de dados) que interessa guardar antes e/ou depois das actividades de processamento, tipos diversificados: disquetes, discos ópticos (CD s e DVD s), etc. 58/16