ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Organização de Computadores ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Curso: Tecnologia em Gestão da Tecnologia da Informação Ano: 2011 Definição São dispositivos que permitem armazenamento de dados, seja temporários ou permanentes. Podemos ainda dividir as memórias de forma a um melhor entendimento de suas diferenças e funções. s Primarias s Secundárias 1

Primárias Tem como principal função manter as informações necessárias para utilização do processador. Secundárias Não são utilizadas diretamente pelo processador, os dados contidos nessa memória devem ser carregados para memória primaria antes de serem úteis para o processador. Categorias RAM Randomic Acess Memory ROM Read Only Memory Registradores Cache Disco Rígido CD DVD Disquetes Tipo Primaria Primaria Primaria Primaria Secundárias Secundárias Secundárias Secundárias 2

voláteis: Requerem energia para manter as informações carregadas. Dinâmicas: RAM Estáticas: Cache não voláteis: Não requerem energia para manter as informações. Distinções entre memória primaria RAM principal da máquina, onde todos os processos necessários para inicialização e execução de programas armazenados em uma memória secundária. cache Possui maior velocidade de acesso que a memória RAM e é utilizada pelo processador. É localizada nos micros atuais e esta embutida no processador justamente para aumentar a velocidade de acesso 3

Estudo de Caso 1. Imagine agora um programa instalado em seu HD. Você deseja executar esse programa. Dá dois cliques no ícone dele e o seu HD começa a trabalhar! Você já pensou no que ocorre? R.: Nesse momento, os dados necessários para a execução do aplicativo desejado estão sendo carregados para a RAM. Como o tempo de acesso à Principal é "lento", os processos necessários para o programa rodar são levados para a Cache, pois o processador consegue coletar as informações nessa memória mais rapidamente. Velocidade x Tipo de dispositivo 4

Descrição Tipo 1 Tipo 2 RAM Randomic Acess Memory (memória de acesso aleatório), Volátil Dinâmica SRAM Static Random Access Memory (memória estática de acesso aleatório) Volátil Estática DRAM Dynamic Random-Access Memory (memória din\ãmica de acesso aleatório) Volátil Dinâmica MRAM Magnetoresistive Random Access Memory (memória Magneto-resistiva de acesso aleatório) Volátil Estática ROM Read Only Memory somente de leitura Não Volátil Estática PROM Programmable ROM programável só de leitura Não Volátil Estática EPROM Erasable Programable ROM programável apagável só de leitura Não Volátil Estática EEPROM Electrically-Erasable Programmable ROM programável apagável eletronicamente só de leitura Não Volátil Estática EAROM Electrically-Alterable Programmable ROM programável alterável eletronicamente só de leitura Não Volátil Estática RAM Essencial para o funcionamento do computador A sigla "RAM" vem de "Random Access Memory", ou "memória de acesso aleatório" Permiti o acesso direto a qualquer um dos endereços disponíveis e de forma bastante rápida Um programa ao ser carregado é transferido para a memória RAM para ser executado pelo processador 5

Curiosidade Durante o boot, o sistema operacional, drivers, bibliotecas e aplicativos são novamente copiados para a memória, junto com suas configurações e preferências. Para manter as configurações o Windows utiliza duas estratégias: Suspender: Mantem a memória ativa e o processador fica em baixo consumo e o clock é reduzido. Hibernar: O conteúdo da memória RAM é copiado para uma área reservada do HD e o micro é desligado. DRAM Dynamic RAM É tipo mais comum de memória, a que compramos no formato de um pente de memória e colocamos na placa-mãe Formado por um capacitor e um transistor (célula de memória) O capacitor armazena corrente e o transistor controla a passagem da corrente. Um componente do controlador de memória é responsável por realizar reflesh para manter a informação O processo de reflesh é realizado milhares de vezes por segundo Mais barato (Preço) Desvantagens Consumo de energia Aquecimento do micro Acesso mais lento a memória 6

SRAM Static RAM Cada célula é formada por 6 transistores ou (quatro transistores e 2 resistores) Dois transistores controlam leitura a gravação de dados Os demais formam a célula que armazena o impulso elétrico São mais rápidas e não possuem refresh Consomem menos energia São utilizadas como memória cache, me desktops e celulares Desvantagens São mais caras MRAM Magnetoresistive RAM Semelhante a DRAM Utiliza células magnéticas Consomem menos quantidade de energia São mais rápidas e armazenam dados por um longo período de tempo, mesmo com ausência de energia elétrica Desvantagens Armazenam pouca quantidade de dados São muito caras 7

Formato da memória SIMM - Single in line Memory Modulo Uma linha de contato com 30 vias Possuía de 8 a 9 chips de memória Cada chip fornecia um único bit Transferia 8 bits por ciclo Formato da memória Uma linha de contato com 72 vias Possuía de 8 a 9 chips de memória Cada chip fornecia 4 bits Transferia 32 bits por ciclo Devido a velocidade do processador, foi introduzido o acesso de 64, para levar O maior número de memória por ciclo e guardar em cache. 8

Formato da memória DIMM - Double in line Memory Modulo Duas linhas de contato com 168(SDR), 144(DDR) e 240(DDR2) vias Possuía de 8 chips de memória Cada chip fornece 8 bit Transfere 64 bits por ciclo Encontrar erros na memória Utilizar http://www.memtest86.com/ Diversos Testes são realizados em um total de 10 Observar as falhas no inicio o no fim dos endereços Você pode limitar o uso dos endereços. 9

ROM Read Only Memory somente de leitura Os dados são gravados nelas apenas uma vez As informações não podem ser apagadas ou alteradas São não voláteis Tipos de ROM PROM Programmable ROM Um dos primeiros tipos de memória ROM Gravação dos dados através de reações física com elementos elétricos Os dados não podem ser alterados ou apagados EPROM Erasable Programable ROM Permite regravação Os dados gravados são apagados por completo Utiliza um componente com luz ultravioleta para apagar os dados EEPROM - Electrically-Erasable Programmable ROM Permite regravação Os dados gravados são apagados por completo O processo para apagar e gravar os dados são feitos eletricamente EAROM - Electrically-Alterable Programmable ROM Permite regravação Os dados gravados podem ser alterados aos poucos 10

Flash Permite armazenamento de dados por longos períodos, sem a necessidade de alimentação elétrica É utilizada em cartões de memória, pendrives, HDs, câmeras, celulares, palmtops... Dois tipos NOR e NAND NOR (Not OR) São caras O tempo de leitura é rápido O tempo de gravação é muito alto Um chip de memória NOR é complementado com memória SRAM ou DRAM NAND (Not AND) Armazena mais informações que a NOR São mais rápidas ao gravar dados 11

Para ter um bom desempenho no computador, na maioria dos casos é fundamental ter um quantidade suficiente de memória. Exemplos de 4 leituras Descrição RAM DR2-800 HD Tempo execução 35 bilionésimos de segundo 10 milésimos Taxa de transferência 6.4GB/s 60 MB/s Cache Barramento de comunicação Distância Latência Tipo Pentium III Celeron Núcleo Ciclos L1 512 bits 512 bits Mais próximo 2 L2 256 bits 64 bits Mais distante 7 Processador x Cache x RAM Quando a informação não é encontrada na cache o processador tem que realizar a busca na memória RAM que demora 100 ciclos do processador. 12

Endereçamento de memória Existem limites causados por limitações do sistema operacional, limitações de chipset e limitações dos processadores Exemplificando Processador 8086 Utiliza 20 bits para endereçamento de memoria Endereçava 1MB (Arredondamento) Por decisão utilizaram 640 KB para o Sistema Operacional e Aplicativos O Restante 384 KB para outros dispositivos, BIOS, placa mãe, placa de vídeo Utilizando 32 bits para endereçamento de memória Endereça 4GB de memória O limite de endereçamento é chamado VAS (Virtual Address Space) 13

Exemplo Imagine um PC com 4 GB de memória Com duas placas de vídeo (cada placa consome 1 GB de RAM) As placas consomem espaço da Virtual Address Space O Sistema operacional seria capaz de acessar os primeiros 2 GB (um pouco menos). Placas de 64 bits oferecem: Memory Hole Remapping: as áreas de memória reservadas aos dispositivos é movida para uma área mais alta do Virtual Address Space (que nos processadores de 64 bits é muito maior), liberando a maior parte da memória antes inacessível por causa deles. Memory Host: Deixa os endereços dos dispositivos onde estão e remapeando os trechos de memória subscritos por eles para áreas mais altas do espectro de endereços, permitindo que o sistema tenha acesso a elas. 14

Windows 7 Os dois métodos mais comuns de endereçamento são: Little-endian Os bytes são guardados por ordem crescente de seu peso numérico. Ex.: Intel (x86), AMD Big-endian Os bytes são guardados por ordem decrescente do seu peso numérico. Ex.: Motorola, PowerPC 15

Transferência de dados entre processador e memória Exemplo de utilização da memória Definições Opcode (Código do Operando) = 8bits Operando = 8 bits Carregar a palavra AULA ESTUDO ESCOLA 16

Parte Tabela ASCII Binário Decimal Hexa Glifo 0100 0001 65 41 A 0100 0010 66 42 B 0100 0011 67 43 C 0100 0100 68 44 D 0100 0101 69 45 E 0100 0110 70 46 F 0100 0111 71 47 G 0100 1000 72 48 H 0100 1001 73 49 I 0100 1010 74 4A J 0100 1011 75 4B K 0100 1100 76 4C L 0100 1101 77 4D M Binário Decimal Hexa Glifo 0100 1110 78 4E N 0100 1111 79 4F O 0101 0000 80 50 P 0101 0001 81 51 Q 0101 0010 82 52 R 0101 0011 83 53 S 0101 0100 84 54 T 0101 0101 85 55 U 0101 0110 86 56 V 0101 0111 87 57 W 0101 1000 88 58 X 0101 1001 89 59 Y 0101 1010 90 5A Z Tabela auxiliar para o exemplo AULA BINÁRIO ESTUDO BINÁRIO ESCOLA BINÁRIO A 0100 0001 E 0100 0101 E 0100 0101 U 0101 0101 S 0101 0011 S 0101 0011 L 0100 1100 T 0101 0100 C 0100 0011 A 0100 0001 U 0101 0101 O 0100 1111 D 0100 0100 L 0100 1100 O 0100 1111 A 0100 0001 17

s MOV A MOV L MOV U MOV A Questões: 1. O que é memória volátil e memória estática? 2. Fale sobre memória flash? 3. Fale sobre memória RAM e ROM. 4. Fale sobre memória Cache. 5. Fale sobre o endereçamento de memória de uma maquina de 32 bits. Obs: Grupo de cinco pessoas Para entregar hoje 18

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