Hierarquia de Memórias

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MEMÓRIA
E
ARMAZENAMENTO
Prof. Thiago Mendes
Roteiro
• Objetivo
• Contextualização
• Hierarquia de memória
• Registradores
• Cache
• Memória Principal
• Memória Secundária
• Referências
Objetivo
• Introduzir de maneira simples o que é a
hierarquia de memórias.
Contextualização
• A hierarquia de memórias é uma pirâmide que
faz relação entre diferentes tipos de memória e
suas características.
Contextualização
• A medida que a tecnologia dos computadores foi
evoluindo, a velocidade das memórias não
acompanhou a evolução do desempenho dos
processadores.
Contextualização
• Um bom projeto de memória consiste em uma
memória de alta velocidade, alta capacidade e
baixo custo.
• O problema é que quando uma memória possuía
um dos três atributos, conflitava com um dos
outros requisitos.
Contextualização
• Sem uma memória que acompanhe o ritmo da
CPU, ao emitir uma requisição de memória, a
CPU não obterá a palavra de que necessita a
tempo, e ficará ociosa, o que compromete o
desempenho do sistema.
Na prática, o significado desse desequilíbrio é que,
após emitir uma requisição
de memória, a CPU não obterá a palavra de que
necessita por muitos ciclos de CPU (ESPERA).
Contextualização
• Existem técnicas e métodos para combinar esses
dois tipos de memória e obter um resultado
próximo ao de uma memória de alta velocidade e
alta velocidade.
Memória primária
• A memória é a parte do computador onde são
armazenados programas e dados.
• A unidade básica de memória é dígito binário,
denominado bit.
• Um bit pode conter um 0 ou um 1.
Endereço de memória
• Memórias consistem em uma quantidade de
células (ou locais) que armazenam uma
informação.
• Cada célula tem um número (endereço), pelo
qual os programas podem se referir a ela.
Endereço de memória
• A célula é a menor unidade endereçável.
• No passado, praticamente todos os fabricantes
de computadores padronizaram células de 8 bits,
que é denominada um byte.
Hierarquias de memórias
• À medida que descemos na hierarquia, três parâmetros
aumentam.
– Primeiro, o tempo de acesso fica maior.
– Segundo, a capacidade de armazenagem aumenta.
– Terceiro, o número de bits por dólar gasto aumenta descendo a hierarquia.
Memórias
Tecnologia Tempo de acesso típico US$ per GB in 2008
SRAM 0.5 – 2.5 ns $ 2.000 -$ 5.000
DRAM 50 – 70 ns $ 20 - $ 75
Disco magnético 5.000.000-20.000.000 ns $ 0.20 - $ 2
Hierarquia de memória
• Dá a impressão para o processador que ele
dispõe de uma memória grande e rápida.
• Baseia-se no Princípio da Localidade:
– Espacial
– Temporal
Hierarquia de memória
• Temporal: Se um item foi referenciado, ele tende
a ser novamente referenciado em seguida.
– Ex: Loops, reutilização de operandos;
• Espacial: Se um item foi referenciado, itens cujo
endereço estão próximos tendem a ser
referenciados em seguida.
– Ex: execução de código, acesso a vetores e matrizes.
Registradores
• Estão no topo da hierarquia de memória, sendo
assim, são o meio mais rápido e caro de se
armazenar um dado.
• São circuitos digitais capazes de armazenar e
deslocar informações binárias, e são tipicamente
usados como um dispositivo de armazenamento
temporário.
Cache
• Surgiu quando a memória RAM não estava mais
acompanhando o desenvolvimento do
processador.
Cache
• Os engenheiros sabem como construir memórias
tão rápidas quanto as CPUs.
• Mas para que executem a toda velocidade, elas
têm de estar localizadas no chip da CPU.
• A memória pequena e rápida é denominada
cache.
Cache
• A ideia básica de uma cache é simples: as
palavras de memória usadas com mais
frequência são mantidas na cache.
• Quando a CPU precisa de uma palavra, ela
examina em primeiro lugar a cache.
MEMÓRIA RAM
(Random Acesss Memory)
• É utilizada para armazenar os dados dos programas em
execução. Assim, serão executados pelo processador, o
qual busca instrução por instrução.
• Quando você liga o computador e entra no sistema
operacional, alguns dados passam do disco rígido para a
memória RAM, para serem usados naquele momento.
• Quando um programa é aberto, ele também é carregado
na memória RAM. 
MEMÓRIA RAM
(Random Acesss Memory)
• Por que os dados não são acessados diretamente
do disco rígido?
– Porque a memória RAM é muito mais rápida para
fazer leituras e escritas do que o disco rígido.
– São memórias que o processador pode endereçar
diretamente.
Quando você abre um documento no Word e
começa a digitar, todo o conteúdo do texto está na
memória RAM. Quando você escolhe um nome pra
ele e salva, ele será guardado no disco rígido e
continuará na memória RAM para que você
continue editando o documento. 
MEMÓRIA RAM
(Random Acesss Memory)
• A quantidade de memória RAM determina
quantos aplicativos poderão ser abertos ao
mesmo tempo.
• São voláteis, ou seja, mantém as palavras em
memória somente enquanto estão energizadas. 
MEMÓRIA RAM
(Random Acesss Memory)
• Um computador que contém somente memória
RAM como memória principal não teria uma
fonte de ler instruções para ligar o computador,
dado que a RAM é volátil, e é zerada ao iniciar o
computador.
?
MEMÓRIA RAM
(Random Acesss Memory)
• Por isso, existe uma pequena porção da memória
principal como memória ROM (read-only
memory), para dizer a memória principal RAM
quais instruções seguir para iniciar um
computador.
Memória Secundária
• Chamadas de “memórias de armazenamento em
massa”, são não-voláteis para armazenamento
permanente de dados.
Memória Secundária
• Não podem ser endereçadas diretamente, a
informação precisa ser carregada em memória
principal antes de poder ser tratada pelo
processador.
• Exemplos: disco magnético, fita.
Referências
• Tanenbaum,A. Organização estruturada de
computadores, 6ª edição.
• Material do professor Marcos Gondim
Dúvidas