Memória Principal

Organização da Memória Principal

Alguns Conceitos

• A MP é o "depósito" de trabalho da UCP, isto é, a UCP e a MP trabalham íntima e diretamente na execução de um programa. – As instruções e os dados do programa ficam armazenados na MP

e a UCP vai "buscando-os" um a um à medida que a execução vai se desenrolando;

• Os programas são organizados de modo que os comandos são descritos seqüencialmente e o armazenamento das instruções se faz da mesma maneira, fisicamente seqüencial (embora a execução nem sempre se mantenha de forma seqüencial);

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Palavra• É a unidade de informação do sistema UCP / MP que

deve representar o valor de um número (um dado) ou uma instrução de máquina. Desse modo, a MP deveria ser organizada como um conjunto seqüencial de palavras, cada uma diretamente acessível pela UCP. – Na prática isso não acontece porque os fabricantes seguem idéias

próprias, não havendo um padrão para o tamanho da palavra e sua relação com a organização da MP.

– Por exemplo, os antigos processadores Intel 8086/8088 possuíam palavra com um tamanho igual a 16 bits; a palavra dos processadores Inte180486 e Pentium, bem como dos processadores Motorola 68000, é igual a 32 bits, enquanto a MP associada a todos esses processadores é organizada em células (a unidade de armazenamento) com 8 bits de tamanho.

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Endereço, conteúdo e posição de MP• Em toda organização composta de vários

elementos, que podem ser identificados e localizados individualmente para, com eles, ser realizado algum tipo de atividade, há necessidade de se estabelecer um tipo qualquer de identificação para cada elemento e associar a esta identificação um código (ou coisa parecida) que defina sua localização dentro da organização, de modo que cada elemento possa ser facilmente identificado e localizado.

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Exemplo dos significados de endereço e conteúdo de uma memória e sua óbvia diferença

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Unidade de armazenamento• Consiste no grupo de bits que é inequivocamente identificado e

localizado por um endereço. • A MP é, então, organizada em unidades de armazenamento;

denominadas células, cada uma possuindo um número de identificação - seu endereço- e contendo em seu interior uma quantidade M de bits, que se constitui na informação propriamente dita (pode ser uma instrução ou parte dela, pode ser um dado ou parte dele).

• Teoricamente, a unidade de armazenamento da MP deveria ser a palavra, isto é, palavra e célula deveriam ser especificadas com o mesmo tamanho.

• Isto, na prática, não acontece, pois os fabricantes têm preferido organizar as MP com células de 1 byte (8 bits) de tamanho, com palavras de 16, 32 e até 64 bits. Há autores que definem célula como o local destinado a armazenar 1 bit e, nesse caso, um grupo de células (ou de bits) é acessado por um único endereço.

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Unidade de transferência

• Consiste na quantidade de bits que é transferida da memória em uma operação de leitura ou transferida para a memória em uma operação de escrita.

• Também, teoricamente,deveria ser igual à palavra e à unidade de armazenamento, porém na prática é possível encontrar computadores cuja integração UCP / MP é realizada com uma unidade de transferência diferente não só da palavra, mas também do tamanho da célula (unidade de armazenamento), seja por razões técnicas, seja apenas por interesses comerciais.

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• A memória principal de qualquer sistema de computação é organizada como um conjunto de N células seqüencialmente dispostas a partir da célula de endereço igual a 0 até a última, de endereço igual a N-1.

• Cada célula é construída para armazenar um grupo de M bits, que representa a informação propriamente dita que é manipulado em conjunto (como se fosse uma única unidade) em uma operação de leitura ou de escrita.

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Considerações sobre a Organização da Memória Principal

• A quantidade de bits que pode ser armazenada em cada célula é um requisito definido pelo fabricante.

• Uma célula contendo M bits permite o armazenamento de 2M combinações de valores, uma de cada vez, é claro.

• A relação endereço X conteúdo de uma célula

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Exemplos de MP com mesma quantidade de células (256), porém com largura de célula diferente.

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Outros exemplos de organização de MP, dessa vez com memórias de mesmo tamanho de célula, porém com quantidades diferentes de células.

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• A comparação entre os exemplos indica que os valores de endereço e conteúdo de célula embora associados, ou seja, o endereço IAC5 está associado ao conteúdo B5 no exemplo da 1ª , têm origens diversas.

• Em outras palavras, a quantidade de bits do número que representa um determinado endereço, por exemplo, 16 bits do número IAC5 no exemplo da 1ª Fig. define a quantidade máxima de endereços que uma MP pode ter, bem como o seu espaço de endereçamento.

• No exemplo citado, este espaço de endereçamento ou capacidade máxima da memória é 64K células, porque 216 = 26 * 210= 64 * K ou 64K.

• Como todas as células têm o tamanho de 1 byte, a quantidade de células é sempre igual à quantidade de bytes.

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Operações com a Memória Principal

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Exemplo de operação de leitura.

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Exemplo de operação de escrita.

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Capacidade de MP - Cálculos

• O valor de N representa a capacidade da memória,através da quantidade de células ou de endereços.

• O valor de M indica a quantidade de bits que pode ser armazenada em uma célula individual (que é a informação propriamente dita). Como 1 bit representa apenas um entre dois valores (base binária), então podemos concluir que:

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• pode-se armazenar em cada célula um valor entre 0 e 2M - 1, porém um de cada vez. São 2M combinações possíveis.

• Por exemplo, se M = 8 bits, – temos 28 = 256.

• Seriam armazenados valores entre: 00000000(010 ou 016) e 11111111 (25510 ou FFI6)

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• a MP tendo N endereços e sendo E = quantidade de bits dos números que representam cada um dos N endereços, então:

• N = 2E.

• Por exemplo, se N = 512 (porque a MP tem 512 células), então, 512 = 2E, e E = 9, pois 29 = 512.

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• o total de bits que podem ser armazenados na referida MP é denominado T, sendo:

• T = N X M = 2E X M

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Exercício 1

• Uma memória RAM (MP) tem um espaço máximo de endereçamento de 2K. Cada célula pode armazenar 16 bits. Qual o valor total de bits que pode ser armazenado nesta memória e qual o tamanho de cada endereço?

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Solução

• Se o espaço máximo endereçável é 2K, então: N = 2K (a quantidade máxima de células é 2K).

• 1 célula = 16 bits. Então: M = 16 bits (tamanho em bits de cada célula).

• Sendo N = 2E, então: N = 2K = 2 X 1024 e convertendo em potências de 2, temos: 21 X 210= 211,

• Se N = 2E e N = 211, então: 2E = 211 e E = 11.• Se E = quantidade de bits de cada número que expressa

um endereço, e sendo E = 11, então os endereços de cada célula são números que têm 11 bits.

• T = N X M = 211 X 16 = 211 X 24 = 215. Convertendo para múltiplo de K = 210, teremos: 25 X 210 = 32K.

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Resposta

• Total de bits da MP: 32K (T)

• Tamanho de cada endereço: 11 bits (E)

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Exercício 2

• Uma memória RAM (MP) é fabricada com a possibilidade de armazenar um máximo de 256K bits. Cada célula pode armazenar 8 bits. Qual é o tamanho de cada endereço e qual é o total de células que podem ser utilizadas naquela RAM?

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Solução

• Total de bits = T = 256K. – Utilizando potenciação, temos: 256K = 28 X 210 = 218.

• 1 célula = 8 bits. Então: M (tamanho de cada célula) = 8 = 23.• Sendo T = N X M, então: N (quantidade de células) = T/M =

256K /8 = 32K.• Pode-se obter o mesmo resultado através de potenciação:

256K/8 = 218/23 = 215 = 25 X 210 = 32K.• Se N = 215 e se sabemos que N = 2E, então: E = 15.• Respostas: Tamanho de cada endereço: 15 bits (E)• Total de células: 32K (N)

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