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MemóriaIntrodução
• Componente de um sistema de computação cuja função é armazenar as informações que são manipuladas por esse sistema– Memória principal– Memória cache– Registradores– Dispositivos de armazenamento secundário
MemóriaIntrodução
Memória PrincipalIntrodução
• A memória de um computador é em si um subsistema, tendo em vista que é constituída de vários componentes interligados e integrados– Armazenar e permitir recuperação de informações
• Fatores– Tempo de acesso
• Processador– Capacidade de armazenamento de informações
• Armazenamento, escrita, leitura, informação, endereço
Memória PrincipalRepresentação das Informações na Memória
• Bit– Fisicamente constituída para representar
individualmente bit por bit• Sinal elétrico, campo magnético, presença/ausência de
marca ótica
• Célula (somente memória principal)– Grupo de bits tratado em conjunto pelo sistema, ele
se move em bloco, com se fosse um único elemento, sendo identificado para efeitos de armazenamento e transferência como uma unidade
Memória PrincipalRepresentação das Informações na Memória
Memória PrincipalLocalização de uma Informação nas Memórias
• Endereço
• Grupos de bits, sequencialmente dispostos, a partir do grupo de endereço 0(zero) até o último grupo, de endereço (N-1)
• Não são fisicamente representados• Endereço de memória é o elemento que indica a unidade de
armazenamento– Partes iguais identificadas e localizadas por um endereço
Memória PrincipalOperações realizadas em uma memória
• Guardar o elemento– Endereço– Escrita ou gravação ou armazenamento (write ou
record)– Naturalmente destrutiva
Memória PrincipalOperações realizadas em uma memória
• Retirar o elemento– Endereço– Leitura ou recuperação (read ou retrieve)– Não destrutiva (cópia)
Hierarquia de Memória
Hierarquia de Memória
Hierarquia de Memória
Hierarquia de MemóriaParâmetros para análise de memórias
• Tempo de acesso– Quanto tempo a memória gasta para colocar uma
informação na barra de dados após uma determinada posição ter sido endereçada
– Depende da tecnologia de construção– Velocidade de seus circuitos– Endereço dos dados
Hierarquia de MemóriaParâmetros para análise de memórias
• Ciclo de memória– Tempo decorrido de duas operações sucessivas de
acesso à memória– Tempo de acesso + tempo para outras atividades– Tempo de acesso = tempo de ciclo de memória
• Capacidade– Quantidade de informações que pode ser
armazenada em uma memória (byte, células, setores, bits)
Hierarquia de MemóriaParâmetros para análise de memórias
• Volatilidade– Volátil e não volátil • Retém ou não retém a informação armazenada quando
a energia elétrica é desligada– Quantidade mínima de memória não volátil– Bateria
Hierarquia de MemóriaParâmetros para análise de memórias
• Tecnologia de fabricação– Memória semicondutores• Fabricados com circuitos eletrônicos e baseados em
semicondutores – memórias eletrônicas– Memória de meio magnético• Fabricados de modo a armazenar informações sob a
forma de campos magnéticos– Memória de meio ótico• Feixe de luz para marcar o valor (0 ou 1) de cada dado
em sua superfície
Hierarquia de MemóriaParâmetros para análise de memórias
• Temporariedade– Tempo de permanência da informação em um
dado tipo de memória• Custo– Tecnologia de fabricação– Preço por byte armazenado– HD 7200 – R$ 0,0003 / MB - 1TB R$ 300,00– SSD – R$ 0,0023 / MB – 128 GB R$ 300,00– Memória DDR3 – R$ 0,028 / MB – 8GB R$ 226,00
Hierarquia de MemóriaRegistradores
• Objetivo final de cada uma das memórias
• Antes da ULA e da UPF– Processador precisa buscar instruções onde ela estiver
armazenada e armazená-la em seu próprio interior– Registrador de instruções
• Elemento superior da pirâmide por possuir maior velocidade de transferência dentro do sistema, menor capacidade de armazenamento e maior custo
Hierarquia de MemóriaRegistradores – parâmetros
• Tempo de acesso – um ciclo de memória– Menor tempo de acesso/ciclo de memória do sistema
• Capacidade– Único dado, única instrução ou único endereço, tamanho da palavra
• Volatilidade– Semicondutores, voláteis.
• Tecnologia– Semicondutores com a mesma tecnologia do processador
• Temporariedade– Tempo necessário para utilização pela UAL ou UPF
• Custo– Maior custo, devido a sua tecnologia de fabricação
Hierarquia de MemóriaMemória Cache
• Vários acessos a memória na execução do programa– Para realização do ciclo de instrução sempre necessita de
um ciclo de memória• Ponto frágil no que se refere à performance do sistema• Processador vem obtendo velocidades cada vez
maiores– Memórias não estão na mesma proporção
• Inclusão de um dispositivo entre o processador e a memória principal
• Interna (level 1 – L1) e externa(level 2 – L2)
Hierarquia de MemóriaMemória Cache
• Tempo de acesso, ciclo de memória– Maior que o Registrador menor que a MP
• Capacidade– 20MB
• Volatilidade– Dispositivos voláteis
• Tecnologia– Circuitos eletrônicos de alta velocidade
• Temporariedade– Menor que a execução do programa
• Custo– Alto entre a MP e o Registrador
Hierarquia de MemóriaMemória Principal
• Tempo de acesso, ciclo de memória– Abaixo da memória cache
• Capacidade– Arquitetura processador e placa mãe
• Volatilidade– Semicondutores e circuitos eletrônicos correlatos
• Tecnologia– Do ferrite ao semicondutor
• Temporariedade– Depende do tamanho do programa e sua execução
• Custo– Bem mais barata que a cache
Memória Principal• Organização da memória principal– Depósito do processador– Sequencialmente– Palavra– Endereço, conteúdo e posição de MP– Unidade de armazenamento (1byte)– Unidade de transferência
• Vantagens – Acesso aleatório– Pouco espaço– Tempo de acesso pequeno
Memória Principal
Memória Principal
Memória Principal
• Considerações sobre a organização da memória principal– Quantidade de bits de uma célula
Memória Principal
• Considerações sobre a organização da memória principal– A relação endereço x conteúdo de uma célula• A quantidade de bits do número que representa um
determinado endereço define a quantidade máxima de endereços que uma MP pode ter
Memória Principal
• Operações do processador com a memória principal– Componentes• Barramentos
– dados BD, endereços BE e de controle BC• Registradores de dados e endereço da memória• Controlador da memória
Memória Principal
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Barramento de dados– Interliga o RDM à MP– Bidirecional
• Registrador de dados da memória (RDM)– Armazena temporariamente a informação que está
sendo transferida da MP para o processador ou do processador para a MP
• Registrador de endereço da memória (REM)– Registrador que armazena temporariamente o endereço
de acesso a uma posição de memória
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Barramento de endereço– Interliga o REM à MP– Unidirecional
• Barramento de controle– Processador(UC) à MP– Bidirecional– READ, WRITE E WAIT
• Controlador de memória– Sinais necessário para as operações básicas e endereços– chipset da placa mãe
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Para simplificar o funcionamento, vamos adotar uma convenção genericamente conhecida como Linguagem de Transferência de Registradores (LTR)– Caracteres alfanuméricos significam abreviaturas de
nomes de registradores ou posições de memória Ex.: REM, MP
– Parênteses indicam conteúdo, no caso de registradores, ou que o valor entre parênteses é um endereço de MP
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Para simplificar o funcionamento, vamos adotar uma convenção genericamente conhecida como Linguagem de Transferência de Registradores (LTR)– Uma seta indica atribuição, isto é, transferência de conteúdo
de um registrador para outro ou para a MP ou vice-versa– (REM) (CI)
• Significa que o conteúdo do registrador cujo nome é CI é transferido para o registrador REM
– (RDM)(MP(REM))• Significa que o conteúdo da célula da MP cujo endereço está no
REM é transferido para o RDM
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Operação de leitura– A realização de uma operação de leitura é efetivada
através da finalização de algumas operações menores, cada uma consistindo em uma etapa ou passo individualmente definido
– Tempo de acesso• Tempo gasto para realização de todas estas etapas
– Ciclo de memória• Intervalo de tempo decorrido entre duas operações consecutivas
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Operação de leitura– Leitura de um dado no endereço 1324 da MP
1. REM <- de outro registrador do processadora) O endereço é colocado no barramento de endereços
2. Sinal de leitura no barramento de controlea) Decodificação do endereço e localização da célula
(controlador de memória)
3. RDM <- MP(REM) pelo barramento de dados4. Para outro registrador do processador <- RDM
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Operação de escrita– Escrita de um dado de valor F7 na MP no
endereço 21C8• (REM) <-(outro registrador)
– O endereço é colocado no barramento de endereço• (RDM) <- (outro registrador)
– Sinal de escrita• (MP(REM)) <- (RDM)
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Tipos e Nomenclatura de MP– RAM Random Access Memory• Memória de Acesso Aleatório• Tempo de acesso a qualquer de suas células é igual• SRAM e DRAM (Static e Dinâmica)
– Cache– FPM, EDO, DDR
• Memórias para L/E e somente L• Quantidade mínima não volátil
– BOOT– ROM Read Only Memory
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Memórias do tipo ROM– Desempenho semelhante ao das memórias R/W
de semicondutores– Não volátil– Segurança, apenas leitura por determinados
programas– BIOS em PCs, Injeções eletrônicas, videogames,
etc
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Memórias do tipo MASK-ROM– O conjunto de bits é inserido no interior dos
elementos da pastilha durante o processo de fabricação
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
• Memórias do tipo PROM– ROM programável, posterior a fase de fabricação– Custo em relação ao Mask ROM
• EPROM e EEPROM– Apagadas e reprogramadas– EPROM
• Janela de vidro e luz ultravioleta– EEPROM e EAROM
• Via software– Memória Flash (EEPROM com alta capacidade de
apagamento)
Memória PrincipalOperações do processador com a memória principal
Memória Principal
• Erros– Transferência dos dados entre a MP e os Registradores
• Interferência– Processo básico de detecção e correção de erros
• Algoritmo que produz um conjunto de K (M) bits em um dispositivo próprio
• Gravados em células• Ao recuperar o dado o mesmo algoritmo é executado gerando
um K2• Os K são comparados
– Mesmo valor, ausência de erros– Valores diferentes, erro no bloco de M bits
Memória Principal
• Erros