Aula 06-oac-memoria-principal

Memória PrincipalOrganização e Arquitetura de Computadores

Cristiano Pires Martins

1segunda-feira, 30 de maio de 2011

◦ Memória é o componente de um sistema de computação cuja função:� armazenar as informações que são ou serão

manipuladas por esse sistema, para que elas possam ser prontamente recuperadas, quando necessário;

◦ Na prática não é possível construir e utilizar apenas um tipo de memória;◦ A memória de um computador é um

sistema.

Introdução


Introdução

ARMAZENAR

(ESCRITA,WRITE) RECUPERAR

(LEITURA,READ)


} Necessidade de vários tipos de memória:◦ Velocidade do processador: muito maior

que o tempo de acesso;◦ Capacidade de armazenamento: tem que

ser cada vez maior.} Se existisse apenas um tipo:◦ Velocidade compatível com a CPU;◦ Capacidade de armazenamento grande;◦ Não poderia perder dados com a falta de

Introdução


Avanço da tecnologia da processador ≠ memória

Processador:Instruções/seg dobra a

Memória:Velocidade de acesso


} A existência de uma hierarquia de memória só é possível graças ao princípio da localidade;◦ Modo pelo qual os programas em média são escritos

pelo programador e executados pelo processador.◦ Em média os programas tendem a ser executados

em bloco, em seqüência e de forma ordenada.

Princípio da Localidade


} Armazenagem = escrita = gravação = write◦ Destrutiva

} Recuperação = leitura = retrieve

} Exemplos de depósito de dados:◦ Biblioteca;◦ Agência de Correios.

Ações em memória


} Elemento básico de armazenamento físico: bit} Modos variados de representação:◦ Sinal elétrico;◦ Campo magnético;◦ Presença/ausência de marca ótica.

} Bit indica dois valores distintos:◦ Utilidade individual bastante restrita;◦ Imagine representar os caracteres que conhecemos;◦ Problema que gera a necessidade de um código

representativo de cada símbolo com a mesma

Como as informações são


} Os sistemas de computação costumam agrupar uma determinada quantidade de bits: célula (unidade de armazenamento);

} Célula: grupo de bits tratado em conjunto pelo sistema: se move em bloco como se fosse um único elemento;

} Nos demais tipos de memória: bloco, setor, cluster etc.

Como as informações são


} Memória principal ou primária: RAM – Random Access Memory;

} Memória cache: tecnologia RAM, acelera a transferência de dados com o processador;

} Registradores: pequenos dispositivos de armazenamento do interior do processador;

} Dispositivos de armazenamento secundário:◦ HDs;◦ CDs;◦ DVDs;

Conjunto de memórias


} Cada célula da memória principal ou grupo de bits em um Sist. de comput. é identificado por um número: endereço;

} Organização da memória:◦ Grupo de bits, dispostos em seqüência a partir do

grupo de endereço 0 até N-1;◦ As mem. são constituídas de elementos físicos que

representam os dados;◦ Os endereços de cada grupo de bits não são

fisicamente representados em qualquer lugar do sistema.

Como se localiza uma informação


} Toda a memória é organizada em partes iguais (a RAM é de 1 Byte, HD em 512 Bytes);

} Os processadores de 16 bits de palavra possuía endereços com 20 bits de largura;◦ Permitia usar memórias de 1M endereços (1 M

células);◦ Podia armazenar um dado com 8 bits (1 byte) de

largura;} Pentium de 32 bits de palavra, com 32 bits

para endereço:

Como se localiza uma informação


} Exemplo de um sistema que funciona em 3 níveis de armazenamento;

} Almoxarifado central: HD;} Armário na sala de montagem: RAM;} As gavetas da bancada: CACHE.

Hierarquia de Memória


Hierarquia de memória


} Tempo de acesso: tempo que a memória gasta para colocar uma informação no barramento de dados após um pedido da CPU;

} Ciclo de memória: tempo decorrido entre duas operações sucessivas de acesso à memória;

} Capacidade: quantidade de informações que pode ser armazenada em uma memória. Unidade: byte;

Características das memórias


} O Registrador tem 32 bits;} Memória ROM do micro tem 32 Kbytes (KB);} Memória RAM tem capacidade de endereçar

128M células, agora G células;} O disco (HD) tem capacidade de armazenar

8,2 Gbytes (GB), agora TB;} O CD-ROM tem capacidade de

armazenamento igual a 650 Mbytes (MB).} DVD: 8,5GB;

Nomenclatura


Característica Blu-Ray HD-DVD

Capacidade25 GB (única camada)54 GB (dupla camada)

15 GB (única camada)

30 GB (dupla camada)Laser Azul-violeta (0,40 µm)

Azul-violeta (0,40 µm)

Tamanho de um sulco

0,13 µm 0,20 µm

Distância entre as trilhas

0,32 µm 0,40 µm

Distância entre a camada de gravação

e a camada protetora

0,1 mm 0,6 mm

Codecs suportadosMPEG-2MPEG-4

AVC

MPEG-2MPEG-4

AVC17segunda-feira, 30 de maio de 2011

} Volatilidade: capacidade de reter informações sem necessidade de energia;

} Tecnologia de fabricação: ◦ Semicondutores: circuitos eletrônicos e baseados

em semicondutores. São rápidas e caras;◦ Meio magnético: disquetes e HDs;◦ Meio ótico:

} Temporariedade: tempo de permanência da informação em um dado tipo de memória;

} Custo: custo de fabricação, preço por byte

Características da Memória


} A MP é o depósito de trabalho da CPU e ela vai buscando valores à medida que as instruções vão sendo executadas;

} Os programas são organizados de modo seqüencial;

} Palavra: é a unidade de informação do sistema CPU/MP representado pelo valor de um dado ou instrução;

Organização da MP


} Endereço, conteúdo e posição de MP;

Organização da MP


} Unidade de Armazenamento: cada unidade da MP é uma célula = 1 byte, por isso 64 M células = 64 MB;

} Unidade de Transferência: quantidade de bits que é transferida da memória em uma operação de leitura ou escrita. Pode ter diferença para a célula e para a palavra.

Organização da MP


Organização Básica da MP


} A quantidade de bits de uma célula:

Considerações Sobre a Organização


} A quantidade de bits de uma célula:

Considerações Sobre a Organização


} Faça um quadro comparativo das características das memórias:◦ Registradores;◦ Cache;◦ RAM;◦ Secundárias mais utilizadas.

Trabalho


} Barramento de dados: interliga o RDM à MP, para transferência de informações (dados ou instruções). É bidirecional;

} Registrador de Dados da Memória: armazena temporariamente o que vai da MP para a CPU;

} Registrador de Endereços da Memória: armazena temporariamente o endereço a ser acessado na memória em leitura ou escrita;

Comunicação


} Barramento de Endereços: interliga o REM e a MP para transferir endereços. É unidirecional;

} Barramento de Controle: interliga a CPU à MP para passagem de sinais de controle durante uma operação de escrita ou leitura.

} Controlador da Memória: gerar sinais necessários para controlar o processo de leitura ou escrita. Interliga a MP aos demais componentes do sistema.

Comunicação


Operações da CPU com a MP


Operação de Leitura


Operação de Escrita


} 1K = 210 =1024} 1M = 220 = 1024 K = 1.048.576} 1G = 230 = 1024 M = 1.073.741.824} 1T = 240 = 1024 G = 1.099.511.627.776} 1P = 250 = 1024 T

Capacidade de MP


} N é a capacidade da memória} N = número de células = qtd de endereços} M = quantidade de bits por célula} E = quantidade de bits de cada endereço} T = total de bits que podem ser armazenados

na memória} T = MxN = 2E x M} N = 2E

Cálculos com Capacidade da MP


} 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 podem ser armazenados nesta memória e qual o tamanho de cada endereço?

} N = 2K células} 1 célula = 16 bits = M} N = 2E = 211 portanto E = 11 bits} T = N x M = 211 x 24 = 215 = 32 K bits

Exemplo 1


} 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?

Exemplo 2

T=256KM=8bitsE=???N=???

T=256KM=8bitsE=15bitsN=32K


} Um computador, cuja memória RAM (MP) tem uma capacidade máxima de armazenamento de 2K palavras de 16 bits cada, possui um REM e um RDM. Qual o tamanho desses registradores; qual o valor do maior endereço dessa MP e qual a quantidade total de bits que nela podem ser armazenados?

} REM: ? RDM: ?} Maior endereço: ?

Exemplo 3

111111111112 =204710 =7FFH

16bits11bits

32Kbits


} Um processador possui um RDM com capacidade de armazenar 32 bits e um REM com capacidade de armazenar 24 bits. Sabendo-se que em cada acesso são lidas duas células da memória RAM (MP) e que o barramento de dados (BD) tem tamanho igual ao da palavra, pergunta-se:◦ Qual é a capacidade máxima de endereçamento do

microcomputador em questão?

◦ Qual é o total máximo de bits que podem ser armazenados na memória RAM (MP)?

Exemplo 4

16M células

256M bits

Palavra = 32bits cada célula = 16 bits


} Um processador possui um BE (barramento de endereços) com capacidade de permitir a transferência de 33bits de cada vez. Sabe-se que o BD (barramento de dados) permite a transferência de quatro palavras em cada acesso e que cada célula da memória RAM (MP) armazena 1/8 de cada palavra. Considerando que a memória RAM pode armazenar um máximo de 64G bits, pergunta-se:◦ Qual é a quantidade máxima de células que podem ser

Exemplo 5

8G células

REM=33bits e BD=256bits

Cada célula=8bits e Palavra=64bits


} Atualmente não é mais requerido que um programa inteiro esteja armazenado em uma MP, bastando que ele seja dividido em pedaços chamados páginas;

} O sistema transfere apenas algumas páginas de cada vez;

} O processador, atualmente, não acessa a MP e sim a cache;

Tipos e Nomenclatura


Fluxo de bits para um


} O tempo de acesso atualmente está na ordem dos 15 a 70 ns;

} O tempo de acesso a qualquer de suas células é igual, independente da localização física da célula;

} RAM: Memória de Acesso Aleatório;} ROM: Memória Somente de Leitura;} ROM é uma RAM somente de leitura;

Tempo de acesso


Características da DRAM


} Criar um quadro comparativo das características das memórias:◦ Tempo de acesso;◦ Ciclo de memória;◦ Capacidade;◦ Volatilidade;◦ Tecnologia de fabricação;◦ Temporariedade;◦ Custo;

Trabalho I


} Organograma de RAM e ROM

Trabalho II


Technology

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