Aula de Memoria Cache, Esquemas de Aplicações de Ciências da Computação

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FUNDAMENTOS DE ARQUITETURAS

DE COMPUTADORES

MEMÓRIA PRINCIPAL

CAPÍTULO 4

Cristina Boeres

Memória

! É um dos componentes de um sistema de computação

! Sua função é armazenar informações que são ou serão

manipuladas pelo sistema para que elas possam ser

recuperadas quando necessário

Memória

! Na prática, a memória não é um único componente,

mas um subsistema constituído de vários componentes

de diferentes tipos e interligados

! Vários tipos de memória integrados " Hierarquia de

memória

● Registradores: dispositivos de armazenamento no interior dos processadores ● Memória cache ● Memória principal (RAM – Random Access Memory) ● Memória secundária: HDs, CDs, DVDs, etc. (dispositivos de armazenamento)

Subsistema de Memória

! Razões para existência de diferentes tipos de memória

● Tempo de acesso

Velocidade do processador é muito maior que o tempo de acesso da

memória ● Capacidade de armazenamento

A necessidade de se armazenar cada vez mais informações

A necessidade de armazenamento permanente do dados, mesmo na

falta de energia ● Custo

Tempo de Acesso X Tamanho X Custo

Memória

! Para ter acesso a uma informação armazenada na

memória, deve ser especificado o endereço da célula

correspondente

! Cada célula é identificada por um endereço

● N endereços – memória organizada sequencialmente a partir do endereço (0) até o endereço (N-1)

! Os endereços não são fisicamente gravados na

memória, somente as informações são armazenadas

em cada célula

● Os endereços são enviados pelo processador para a memória pelo BE – barramento de endereços

Memória

! Processadores com:

● Endereços de 32 bits ● Células de 1 byte cada " Endereçam até 4G células de 1 byte " 2 32 = 4GB

! Processadores com:

● Endereços de 64 bits ● Células de 1 byte cada " Endereçam até ?? células de um byte " 2 64 = 16ExB

Operações de Leitura e Escrita

! Operação de leitura não é destrutiva

● Copia o valor do local de origem, sem modificá-lo

Hierarquia de Memória

Hierarquia de Memória

Hierarquia de Memória

! Cada componente possui características próprias

! Para definir a função e as diferenças de cada

componente, as seguintes características são

analisadas:

● Tempo de acesso ● Capacidade ● Volatilidade ● Tecnologia de Fabricação ● Custo

Tempo de Acesso

! Poucos nanossegundos para memória tipo RAM (dispositivos

eletrônicos)

● o tempo de acesso independe da distância física entre o local de um acesso e o local do próximo acesso

! Dezenas de milissegundos para memória secundária

(dispositivos eletromecânicos)

● o tempo de acesso depende da distância física entre locais de acesso consecutivos

! Em algumas memórias eletrônicas, consideramos ainda o

tempo decorrido entre duas operações consecutivas a

memória

● Ciclo de memória = tempo de acesso + tempo para atividades internas do sistema

Capacidade

! Quantidade de informação que pode ser armazenada

em uma memória

● É o tamanho da memória

! A unidade de medida mais comum é o byte

! Aumenta em direção à base da hierarquia de memória

Tecnologia de Fabricação

! Memórias de semicondutores (memórias eletrônicas)

● Registradores, memória cache, memória principal, ROM, e hoje, até memória secundária ● Mais caras

! Memórias de meio magnético

● Usadas em discos rígidos (hard disks – HDs) ● Não-volátil e mais baratas

! Memória de meio ótico

● CDs, DVDs ● Usa-se um feixe de luz para marcar o valor de cada bit

Custo

! O preço varia principalmente em função da tecnologia

de fabricação

! Uma boa unidade de medida de custo é o preço por

byte armazenado

● Memória secundária é bem mais barata que memória principal, por isso sua capacidade de armazenamento é bem maior

HD interno 1TB – ~ R$ 250,

Custo de 1 byte – 250 / 2^40

4GB RAM – ~ R$ 200,

Custo de 1 byte – 200 / 2^32