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Organização e 
Hierarquia das Memórias
 
SST
Moreira, Marcelo dos Santos
Organização e Hierarquia das Memórias / Marcelo dos 
Santos Moreira 
Ano: 2020
nº de p. : 12
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Organização e Hierarquia 
das Memórias
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Apresentação
Em nosso estudo, compreenderemos a organização da memória dos computadores 
e como funciona um sistema de memória, suas características de localização, 
capacidade, unidade de transferência, método de acesso, tipos e características 
físicas e organização. Ao final, veremos a hierarquia das memória em um sistema 
computacional.
Organização da memória
Paixão (2014, p. 71) define genericamente memória como “[...] todo meio que tem 
a capacidade de guardar informações que posteriormente podem ser recuperadas, 
sem prejuízo de conteúdo”.
Assim, por definição, a memória de um computador tem por função armazenar 
dados ou informações, que deverão estar disponíveis a qualquer momento para 
serem recuperadas e manipuladas de acordo com a necessidade. 
Quando estudamos a memória de um computador, vemos que existem diferentes 
tipos, tecnologias, organizações, desempenhos e até mesmo custos.
Mas qual o tipo de memória ideal para satisfazer aos requisitos necessários ao 
funcionamento de um computador? A resposta é: nenhuma em específico.
Um computador típico é composto por uma hierarquia de subsistemas de memória 
(subsistemas internos), acessíveis pelo processador ou subsistemas externos, 
acessíveis pelo processador por meio de um módulo de E/S (Entrada e Saída).
O elemento básico de armazenamento físico na memória de um computador é o bit, 
representado pelo sistema numérico binário (0 ou 1), na forma de sinais elétricos, 
conforme podemos ver na figura a seguir:
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Representação de um bit.
Fonte: Monteiro (2007, p. 82).
Um computador é incapaz de interpretar letras e números como nós, 
seres humanos. Ele só consegue interpretar sinais elétricos na sua 
forma mais rudimentar: sem corrente (0) ou com corrente (1). 
Atenção
Dada a complexidade do nosso dia a dia, torna-se impossível registrar as 
informações apenas com a combinação de zeros e uns. Diante disso, os sistemas 
computacionais agrupam combinações de bits, identificando-os como células.
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Sistemas de memória - Visão geral
Veja, no quadro a seguir, como classificamos os sistemas de memória: 
Características de Memória dos Computadores
Localização
Interna
• registradores do Processador cache
• memória principal
Externa
• discos óticos
• discos magnéticos
• fitas magnéticas
Capacidade • número de palavras• número de bytes
Unidade de transferência • palavra• bloco
Método de acesso
• sequencial
• direto
• aleatório
• associativo
Desempenho
• tempo de acesso
• tempo de ciclo
• taxa de transferência
Tipos físico
• semicondutor
• magnético
• ótico
• magneto-ótico
Características físicas • volátil ou não volátil• apagável ou não apagável
Organização • módulos de memória
Fonte: Stallings (2010, p. 90).
Detalhando um pouco mais, veja, a seguir, as características de cada item.
• Localização: demonstra se a memória é interna ou externa ao computador. É 
muito comum chamar a memória interna de memória principal, porém exis-
tem outros tipos de memória interna. A memória cache também é outro tipo 
de memória interna. Já a memória externa representa o local de armazena-
mento de dispositivos periféricos, como discos e fitas, acessíveis pelo proces-
sador por meio dos controladores de E/S.
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• Capacidade: ao nos referir à memória interna, expressamos a sua capacidade 
em bytes ou palavras. Já a memória externa tem a sua capacidade expressa 
somente em bytes.
• Unidade de transferência: ao considerarmos a memória interna, a unidade de 
transferência é representada pelo número de linhas elétricas dentro e fora do 
módulo de memória. Geralmente, esse número é representado por 64, 128 ou 
256 bits.
• Método de acesso: podemos classificar os métodos de acesso da seguinte forma:
• Acesso sequencial: a memória é organizada em registros, também 
chamadas de unidades de dados. O acesso deve ser feito por meio 
de uma sequência linear específica. As informações de endereça-
mento armazenadas são usadas para separar registros e auxiliar no 
processo de recuperação. Um exemplo típico de dispositivo que se 
utiliza do acesso sequencial são as fitas.
• Acesso direto: o acesso direto, de forma similar ao acesso sequen-
cial, utiliza-se de um mecanismo compartilhado de leitura e de grava-
ção. O que difere um método do outro é que os blocos ou registros 
individuais têm um endereço exclusivo baseado na sua localização 
física. Isso quer dizer que o acesso é realizado por acesso direto em 
uma região endereçada e, a partir daí, ocorre a busca sequencial den-
tro dessa região. Exemplo: os discos.
Exemplo de acesso direto.
Fonte: Plataforma Deduca (2020).
• Acesso aleatório: cada setor da memória tem um mecanismo exclu-
sivo de endereçamento fisicamente conectado. O tempo para aces-
sar um determinado local é independente da sequência de acessos 
anteriores e é constante. Assim, qualquer setor pode ser seleciona-
do aleatoriamente e endereçado e acessado diretamente. Exemplos: 
memória principal e alguns sistemas de cache.
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• Associativo: representado também como acesso aleatório de me-
mória, permitindo que seja feita uma comparação dos locais de bits 
desejados em uma palavra para uma correspondência especificada. 
Isso representa que uma palavra é recuperada com base em uma 
parte de seu conteúdo e não em seu endereço. O tempo de recupera-
ção é constante, independentemente da localização ou dos padrões 
de acesso já citados. Exemplo: memórias cache.
• Desempenho: para um usuário de computador, os pontos mais relevantes da 
memória são a capacidade e o desempenho. Detalhamos o desempenho da 
memória em três parâmetros:
Latência
Se considerarmos a memória de acesso aleatório, esse é o tempo necessário 
para executar uma operação de leitura ou gravação. Já a memória de acesso 
não aleatório se refere ao tempo necessário para posicionar o mecanismo de 
leitura e gravação no local desejado.
Tempo de ciclo da memória
Aplicável à memória de acesso aleatório. Consiste no tempo de acesso mais 
qualquer tempo adicional necessário antes do início de um próximo acesso. Vale 
ressaltar que o tempo de ciclo da memória está relacionado ao barramento do 
sistema e não ao seu processador.
Taxa de transferência
Representa a taxa na qual os dados podem ser transferidos de/para uma 
unidade de memória. Na memória de acesso aleatório, ela é representada por 
1/tempo de ciclo. Na memória de acesso não aleatório, a taxa de transferência 
é representada pela fórmula:
Em que n = Número de bits
Tn = Tempo médio de leitura e gravação de n bits
TA = Tempo médio de acesso
R = Taxa de transferência em bits por segundo (bps)
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• Tipos físicos
São muitos os possíveis tipos físicos de memória. Atualmente, os mais usados são 
memória semicondutora, memória de superfície magnética – usada em discos e 
fitas – memória ótica e memória magneto-ótica.
• Características físicas:
Destacamos aqui as características físicas de uma memória volátil, na qual a 
informação pode se perder, por exemplo, na ocorrência de queda ou desligamento da 
energia elétrica. Isso já não acontece com a memória não volátil, pois a informação 
gravada jamais é alterada ou apagada sem que haja algum comando para isso 
(PAIXÃO, 2014). Exemplos: 
• memória de superfície magnética: não volátil;
• memória de semicondutores – em circuitos integrados: pode ser tan-
to volátil como não volátil; 
• memória não apagável – não volátil – não pode ser alterada, exceto 
por meio da destruição da unidade de armazenamento – memória 
somente para leitura (ROM).
Hierarquia das memórias
Acabamos de citar a existência de diversos tipos de dispositivos de armazenamento 
que, conceitualmente, podem ser organizados de forma hierárquica, conforme a 
figura a seguir:
Hierarquia das memórias.Fonte: Monteiro (2007, p. 86).
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• Registradores
O princípio fundamental de um sistema computacional é processar informações e a 
função principal da memória, seja de qual tipo for, é abastecer o processador para, a 
qualquer momento, processá-las.
A função do processador é executar instruções por meio da manipulação de dados 
e gerar os resultados das suas operações. Para que todo o processo ocorra, ele 
deve buscar instruções onde quer que elas estejam armazenadas – memória 
cache ou memória principal – e armazená-las em si próprio, em um compartimento 
denominado “registrador de instrução”.
Como demonstrado na figura apresentada, o registrador se encontra no topo da 
hierarquia das memórias, tem a maior taxa de transferência de dados do sistema 
computacional e, consequentemente, o menor tempo necessário para o seu acesso. 
Em contrapartida, tem a menor capacidade de armazenamento e um custo elevado.
• Memória Cache
Descendo na pirâmide de hierarquia das memórias, em seguida podemos encontrar 
o conjunto de memórias cache e principal.
Ao executar uma instrução, o processador acessa diretamente a memória principal 
(sem cache) ao menos uma vez, a fim de buscar uma instrução e depois a transfere 
aos registradores do processador. Esse processo é denominado “ciclo de memória”.
Fato é que o tempo gasto pelo processador para a realização de uma operação é 
muitas vezes menor que o tempo do ciclo de memória e isso ocasiona uma demora 
demasiada em todo o processamento. Os processadores geralmente são capazes 
de executar operações lógico-aritméticas de maneira mais rápida que o tempo de 
acesso da memória principal de um computador. 
Embora a memória semicondutora possa operar a velocidades comparáveis com a 
operação do processador, torna-se economicamente inviável utilizar toda a memória 
principal com memória semicondutora. O problema pode ser contornado com a 
utilização de um pequeno bloco de memória de alta velocidade, denominado “cache”, 
entre a memória principal e o processador. 
A fim de diminuir esse tempo e minimizar o problema, engenheiros de computação 
criaram um dispositivo de memória entre o processador e a memória principal, ou 
seja, a memória cache.
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Quando uma solicitação de acesso à memória principal é gerada, essa solicitação 
é apresentada primeiro à memória cache e, se ela não puder atender, a solicitação 
é direcionada à memória principal. Dessa forma, a memória cache pode servir de 
buffer entre a CPU e a memória principal. 
Na figura a seguir, veja como funciona esse esquema:
Funcionamento das memórias cache e principal.
Fonte: Stallings (2010, p. 96).
Para uma melhor compreensão do conceito de memória cache, vamos usar uma 
metáfora: considere que um mecânico esteja em seu posto de trabalho para reparar 
motores e que, de tempos em tempos, ele necessite de uma chave fixa para ajustar 
os parafusos, porém a chave fixa fica guardada em uma prateleira a 10 metros de 
distância. Ou seja, toda vez que ele precisar da chave fixa para ajustar os parafusos 
de um motor, ele terá de se deslocar até a prateleira, pegar a chave fixa, retornar ao 
seu posto de trabalho, fixar os parafusos necessários e devolver a chave fixa na mesma 
prateleira e novamente retornar ao seu posto de trabalho para dar continuidade ao 
processo.
Fica aqui uma sugestão: logo no início do expediente, o borracheiro vai até a 
prateleira, pega a chave fixa e a pendura em um gancho ao lado do seu posto de 
trabalho e, ao final do dia, devolve a chave fixa na prateleira. 
De forma análoga, a memória cache seria o gancho ao lado do posto de trabalho do 
borracheiro. Ela é um bloco de memória de armazenamento de dados temporários 
que estarão disponíveis para serem utilizados frequentemente.
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• Memória Principal
Conceitualmente, um processador acessa instruções, uma após a outra, devido à 
capacidade de armazenamento interno do computador. Daí se justifica a existência 
das memórias.
Dessa forma, a memória principal de um computador é a sua memória básica, que 
tem por finalidade processar programas que manipularão dados e armazenarão o 
resultado das operações, seguindo instrução por instrução.
• Memória Secundária
Situada na base da hierarquia das memórias de um sistema computacional, a 
memória secundária, também chamada de auxiliar, é uma memória que detém 
maior capacidade de armazenamento, menor custo por byte armazenado e, em 
contrapartida, com os maiores tempos de acesso.
Então, você pode nos perguntar: qual a finalidade desse tipo de memória? Simples. É o 
tipo de memória mais adequado para armazenamento permanente de dados. Podemos 
citar os discos rígidos, CD-ROMs, DVDs, fitas magnéticas etc.
Fechamento
Chegamos ao final do estudo sobre organização e hierarquia de memória, e 
compreendemos que todo sistema computacional tem uma memória para o 
armazenamento de dados com características específicas para o armazenamento, 
como localização, capacidade, unidade de transferência, método de acesso, 
desempenho, características físicas e organização. Vimos também a hierarquia das 
memórias, como os registradores, memória cache, memória principal e secundária.
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Referências
MONTEIRO, M. A. Introdução à organização de computadores. Rio de Janeiro: LTC, 
2007. ISBN: 978-85-216-1973-4.
PAIXÃO, R. R. Arquitetura de computadores: PCs. São Paulo: Érica, 2014. ISBN: 
9788536518848.
STALLINGS, W. Arquitetura e organização de computadores. 5. ed. São Paulo: 
Pearson, 2010. ISBN: 9788587918536.