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Mario A. Monteiro
TÓPICOS AVANÇADOS EM ARQUITETURA DE COMPUTADORES
MARIO A. MONTEIRO
TÓPICOS AVANÇADOS SOBRE 
MEMÓRIAS 
▪ Conceitos básicos de sistemas 
de computação
▪ Tópicos Avançados em 
Memória
✓ Hierarquia-Principio da 
localidade
✓ Endereçamento de memórias 
de semicondutores
✓ Memória Cache
▪ Microarquitetura dos 
processadores 
▪ Arquiteturas da Atualidade 
(paralelismo e 64 bits) 
Mario A. Monteiro
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MARIO A. MONTEIRO
TÓPICOS AVANÇADOS EM MEMÓRIA MEMÓRIAS CACHE-ELEMENTOS DE PROJETO
SUMÁRIO
➢ Princípio da Localidade -Hierarquia de Memórias
➢ Endereçamento de memórias de RAM
➢ Memórias Cache
▪ Elementos de Projeto
▪ Organização e Funcionamento Básico
Mario A. Monteiro
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TÓPICOS AVANÇADOS EM MEMÓRIA MEMÓRIAS CACHE-ELEMENTOS DE PROJETO
❖ Mapeamento de Endereços
❖ Políticas de Substituição de Linhas
❖ Políticas de Escrita pela Cache
❖ Níveis; Tamanho de Caches; Largura de Linhas
➢ ELEMENTOS DE PROJETO DE CACHES
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Mapeando o endereço da MP ao endereço da Cache.
❖MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS
✓ Mapeamento Direto
✓ Mapeamento Associativo
✓ Mapeamento Associativo por Conjuntos
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➢ método pelo qual é estabelecido, de forma permanente, a 
relação entre endereço de bloco da MP com local na Cache
Mapeamento Direto 
Isto é, cada bloco da MP é direcionado fisicamente para um 
endereço fixo de linha. A conexão é permanente.
❖MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS
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• MP é logicamente organizada em blocos de 2 bytes cada (são 
16 blocos). A Cache é organizada em “linhas” (blocos) de 2 
bytes também, havendo 4 linhas.
• A relação entre cada bloco e cada linha é DIRETA e 
permanente.
• Nesse caso, cada linha tem atribuídos 4 blocos, um de cada 
vez (16 / 4, ou 16 blocos para 4 linhas)
• Os blocos 0, 4, 8 e 12 são sempre alocados à mesma linha 0 
(um em cada instante).
• Os blocos 1, 5, 9 e 13 são sempre alocados à mesma linha 1
• Os blocos 2, 6, 10 e 14 são sempre alocados à mesma linha 2
• Os blocos 3, 7, 11 e 15 são sempre alocados à mesma linha 3
Mapeamento Direto
EXEMPLO
MP de 32 células (ou palavras) de 1 Byte cada
Cache = 8 Bytes mais campo TAG e bits de 
controle (não mostrados)
Mario A. Monteiro
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• Neste exemplo, a MP possui 4GB (endereçada a byte). 
• BE = 32 bits. O endereço completo tem 32 bits de 
largura
* Blocos=Linha= 64 bytes (26). Então, endereço 
de cada célula (byte) tem 6 bits de largura
16 bits 10 bits 6 bits
• Cache = 64KB /64B = 1024 linhas (1K = 210) de 64B cada.
Assim, endereço de cada linha tem 10 bits de largura, 
pois 210 = 1024
* MP tem 4GB / 64B = 64M blocos
* Como endereço total tem 32 bits e endereço de linha tem 10 bits e o 
endereço de cada célula (byte) = 6 bits, então o campo Tag = 32 – 10 – 6 = 
16 bits de largura 
*Há 64K blocos alocados sempre para cada linha, um em cada instante, pois 
216 = 64K 
Mapeamento Direto
32 bits
110012 = 2510 
10002 = 810
1002 = 410
ByteLinhaTag
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Mapeamento Direto é simples de projetar e funcionar, já que as 
ligações são permanentes.
Esta vantagem é também uma desvantagem, porque pode gerar
uma série de conflitos de endereçamento, com aumento da
quantidade de faltas (“misses”.)
Mapeamento Direto
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No exemplo mostrado, os blocos 0, 4, 8 e 12
alocados na mesma linha. Pode acontecer de
estar armazenado bloco 4 e o acesso identificar
que o dado está no bloco 8 (tem-se uma falta, e
o sistema gastará tempo trazendo o bloco 8 e
levando de volta o bloco 4).
Mapeamento Direto
O acesso seguinte pode ser ao bloco 12 e 
nova falta.
A execução de um loop longo pode 
acarretar esse problema.
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Considere um sistema de armazenamento constituido de uma 
memória principal (MP), endereçada por byte, e com capacidade 
máxima de 256KB, sendo organizada (para funcionamento com a 
cache) em blocos de 16 bytes. Considerando que este sistema usa o 
método de mapeamento direto na sua cache, a qual possui 128 
linhas, pergunta-se:
a) Em que linhas deverão ser armazenados os bytes que possuem 
os seguintes endereços:
1011 1110 0010 1001 1101 0000 1100
0001 1010 0011 0001 0111 1000 1111
b) Qual é o total de bits consumido nesta cache?
Exercício 3
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Indique uma vantagem e uma desvantagem do método de 
mapeamento direto. Quais são os campos que constituem o formato 
de endereço de memória para o método de mapeamento direto?
Exercício 4