Herarquia de Memória 1

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ARQUITETURA DE COMPUTADORES
MODERNOS
Ciência da Computação
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
Memória Secundária
(parte 2)
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk
Um disco magnético pode ser composto de um ou mais
pratos de alumínio, cobertos por material magnetizável.
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk
A cabeça de leitura/gravação flutua rente à superfície do
prato em um colchão de ar.
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Cada superfície dos discos é organizada logicamente em
trilhas e setores:
• As trilhas são anéis magnéticos concêntricos sobre
toda a superfície do disco.
• A trilha mais interna (próxima do eixo de rotação) é
a trilha 0 (zero), a qual contém o índice do disco.
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Fonte: https://pt.dreamstime.com/ilustra%C3%A7%C3%A3o-stock-casas-bonitos-dos-
desenhos-animados-na-rua-image49864690
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Exemplo de parte da trilha de um disco
Obs.: 1 mícron = 1 milésimo de mm = 10-6 m
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Fonte: https://www.prefeitura.sp.gov.br/cidade/secretarias/habitacao/noticias/?p=280765
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
O HD frequentemente é constituído por mais de um disco:
• Nesta situação o 
endereçamento não pode 
mais ser efetivado apenas com 
trilhas e setores.
• Surge o conceito de “cilindro”.
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Um cilindro (imaginário) é
formado pelo conjunto de
todas as trilhas de mesmo
endereço em superfícies
diferentes.
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Os acessos a discos sempre se dão pelo início de um
setor, nunca no meio.
Se as informações a serem transferidas ocuparem mais
de uma trilha, não há perda de tempo (se as trilhas
pertencerem ao mesmo cilindro). Na mudança de
cilindro há perda de tempo de, pelo menos, uma
rotação.
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
A performance de um disco depende do tempo de acesso
para ler ou gravar uma informação.
Em primeiro lugar, a cabeça de leitura / gravação precisa se
deslocar, no sentido radial do disco, da trilha em que se
encontra parada até a trilha desejada. Este tempo é
denominado de “Tempo de Seek”.
Em segundo lugar, uma vez atingida a trilha desejada, há um
retardo para esperar que a informação passe sob a cabeça de
leitura / gravação. Este tempo é denominado de “Tempo de
Latência Rotacional”.
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Portanto tem-se:
TTA = Tempo total de acesso (a determinada informação)
TS = Tempo de Seek
TLR = Tempo de Latência Rotacional
então:
TTA = TS + TLR
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Alguns tempos médios padrão são:
TS = Tempo de Seek  entre 5 a 15 ms
TLR = Tempo de Latência Rotacional  entre 4 a 8 ms (se o disco
girar a 7.200 rpm)
Observação:
O tempo de latência pode variar de 0 (zero) a uma rotação
completa do disco, dependendo de onde a cabeça estiver no
momento da leitura / gravação a ser efetuada.
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Exemplo 1:
Se a rotação do disco for de 3.600 rpm, qual é a latência máxima?
1 min = 60 s, portanto:
Latênciamax = ------------ = 0,01667 s = 16,67 ms (por volta)
60
3.600
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Exemplo 2:
Quanto tempo seria gasto para ler um disco completo com as
seguintes características:
800 cilindros
6 trilhas/cilindro
32 setores/trilha
Trotação = 20 ms (por volta)
Tseek = 10 ms (entre cilindros adjacentes)
Todas as trilhas são lidas a partir do cilindro 0 
(zero).
A cabeça está recolhida (fora do disco).
Fonte: Organização Estruturada de Computadores – Andrew S. Tanenbaum
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
Cilindros 0 a 799
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MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
HD – Hard Disk: Organização - Endereçamento
800 cilindros
6 trilhas/cilindro
32 setores/trilha
Trotação = 20 ms (por volta)
Tseek = 10 ms (entre cilindros adjacentes)
Todas as trilhas são lidas a partir do cilindro 0 (zero).
A cabeça está recolhida (fora do disco).
Exemplo 2:
TTA = TS + TLR
TS = (800 + 1) x 10 ms = 8.010 ms
TLR = 20 x 6 x 800 = 96.000 ms
TTA = 8.010 + 96.000 = 104.010 ms = 104,01 s
Fonte: Organização Estruturada de Computadores – Andrew S. Tanenbaum
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: SSD – SOLID STATE DRIVE
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
Um SSD é constituído basicamente de uma placa de circuito
impresso, um conjunto de chips de memória flash NAND, um
cache DRAM, um controlador de memória, um controlador
de interface e um conector de interface, como IDE, SATA ou
SAS.
NAND: Not And
DRAM: Dynamic Random Access Memory
IDE: Integrated Drive Electronics
SATA: Serial AT Attachment (AT: Advanced Technology)
SAS: Serial Attached SCSI
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: SSD – SOLID STATE DRIVE
Fonte: https://storage.toshiba.eu/cms/en/support_services/solid_state_drives.html
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: SSD – SOLID STATE DRIVE
A memória usada em SSDs é uma memória flash não
volátil NAND e é produzida em diferentes graus de
qualidade. A NAND é projetada baseada no uso da
tecnologia Single Level Cell (SLC) ou da tecnologia Multi
Level Cell (MLC).
SLC: Célula de nível único
MLC: Célula multinivel
Fonte: https://storage.toshiba.eu/cms/en/support_services/solid_state_drives.html
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: SSD – SOLID STATE DRIVE
A memória NAND SLC armazena um bit por célula, tem
mais resistência, mas é significativamente mais cara para
produzir com maior capacidade. A MLC NAND usa dois
bits por célula. Esta tecnologia flash tem menor
resistência, mas tem capacidades maiores e pode ser
produzida com custos muito mais baixos.
Fonte: https://storage.toshiba.eu/cms/en/support_services/solid_state_drives.html
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: SSD – SOLID STATE DRIVE
Arquitetura 
básica de 
um SSD
Fonte: www. http://thessdguy.com/category/ssd-secure-erase-forensics
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
Exemplo de arquitetura de um SSD
Fonte: https://storage.toshiba.eu/cms/en/support_services/solid_state_drives.html
1. Como ocorre com HDs, a interface SATA é
geralmente usada em SSDs. O conector tem
uma configuração mecânica que é compatível
com as tomadas para unidades de disco rígido.
2. O controlador é o dispositivo central do SSD,
permitindo desempenho nas velocidades de
leitura / gravação, alta resistência de gravação e
maior confiabilidade.
3. Função Cache (alguns SSDs não têm cache).
4. Os dados são armazenados em uma matriz de
memória flash NAND, que utiliza a tecnologia
NAND MLC para obter custos baixos e de alta
capacidade de armazenamento.
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: SSD – SOLID STATE DRIVE
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
Discos IDE - Integrated Drive Electronics
• A placa controladora
passou a ser integrada aodrive, não era mais (como
anteriormente) uma placa
separada inserida num slot.
• A placa controlava até dois
HDs simultaneamente.
• Esta tecnologia foi lançada
no início da década de 80.
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
Discos EIDE – Extended Integrated Drive Electronics
• Substituiu os discos IDE.
• A placa controlava até 4 dispositivos 
simultaneamente, sendo um deles um CD-ROM.
• A taxa de transferência era mais alta que no IDE.
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
Discos SCSI – Small Computer System Interface
SCSI: pronuncia-se “scâzzi”.
Contém um barramento
integrado na controladora que
pode controlar um disco SCSI
e até 7 outros dispositivos
concomitantemente: HDs,
DVDs, scanner, fitas, etc.
HIERARQUIA DE MEMÓRIA
MEMÓRIA SECUNDÁRIA: DISCOS MAGNÉTICOS
Discos SCSI – Small Computer System Interface
Tantos os controladores SCSI, 
como os dispositivos 
periféricos, podem funcionar 
como mestres ou como 
escravos.
A taxa de transferência é mais 
alta que no EIDE.
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Memória Secundária
(parte 2)