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31/07/2013 1 1 Prof. Jonas de SouzaProf. Jonas de SouzaProf. Jonas de SouzaProf. Jonas de Souza AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 2 31/07/2013 2 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � À medida que descemos na hierarquia da memória: ◦ O custo por bit é menor ◦ Capacidade Maior ◦ Tempo de acesso mais lento � Memória mais rápida é mais cara ◦ Trocamos tempo de acesso pelo custo 3 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Localização ◦ Interna (registradores, memória principal, cache) � Normalmente é a memória principal � Porém, existem exceções como o processador que possui sua própria memória interna (registradores) ◦ Externa (discos opticos, discos magnéticos, fitas) � Dispositivos de armazenamentos periféricos, como discos e fitas, que são acessados pelo processador por controladores de E/S. � Capacidade ◦ Número de bytes ◦ Número de Palavras 4 31/07/2013 3 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Bits ◦ Unidade básica de memória ◦ Pode conter 1 ou 0 � Por que o computador usa aritmética binária? ◦ Porque é eficiente ◦ Com ela, o computador só precisa distinguir entre 2 valores, sendo mais confiável. ◦ Alguns mainframes possuem aritmética decimal � 1 Byte = 8 bits1 Byte = 8 bits1 Byte = 8 bits1 Byte = 8 bits � 1 1 1 1 kilobytekilobytekilobytekilobyte (KB ou Kbytes) = 1024 bytes(KB ou Kbytes) = 1024 bytes(KB ou Kbytes) = 1024 bytes(KB ou Kbytes) = 1024 bytes � 1111 megabytemegabytemegabytemegabyte (MB ou (MB ou (MB ou (MB ou MbytesMbytesMbytesMbytes) = 1024 ) = 1024 ) = 1024 ) = 1024 kilobyteskilobyteskilobyteskilobytes � ............ 5 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 6 Bits e bytes em uma memória semicondutora 31/07/2013 4 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Palavra ◦ Normalmente é igual ao número de bits usados para representar um número inteiro e o tamanho da instrução. ◦ É também por meio dos bytes que se determina o comprimento da palavra de um computador, ou seja, a quantidade de bits que o dispositivo utiliza na composição das instruções internas, como por exemplo: � 8 bits => palavra de 1 byte8 bits => palavra de 1 byte8 bits => palavra de 1 byte8 bits => palavra de 1 byte � 16 bits => palavra de 2 bytes16 bits => palavra de 2 bytes16 bits => palavra de 2 bytes16 bits => palavra de 2 bytes � 32 bits => palavra de 4 bytes32 bits => palavra de 4 bytes32 bits => palavra de 4 bytes32 bits => palavra de 4 bytes 7 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Sistemas de 32 ou 64 bits ◦ Sistema de 32 bits processa palavras de 32 bits ◦ Sistema de 64 bits processa palavras de 64 bits ◦ É a capacidade de processamento de números inteiros de um processador. Quanto maior for à quantidade de bits de uma plataforma, maior será a capacidade de números que serão processados 8 31/07/2013 5 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Método de Acesso ◦ Sequencial � Unidades de fita ◦ Direto � Endereços exclusivos, baseado no local físico. � Unidades de Disco ◦ Aleatório � Endereços exclusivos, fisicamente interligados � Qualquer local pode ser selecionado aleatoriamente, endereçado e acessado diretamente � Memória Principal 9 ◦ Associativo ◦ Palavras são recuperadas com base em parte de seu conteúdo, em vez do endereço ◦ Cada local tem seu próprio mecanismo de endereçamento ◦ Mémórias cache podem ser associativas. AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Desempenho ◦ Tempo de Acesso � Tempo gasto na operação de leitura ou escrita ◦ Tempo de ciclo � Tempo de acesso mais qualquer tempo adicional, até que o segundo acesso possa iniciar. ◦ Taxa de transferência � Taxa em que dados podem ser transferidos para dentro ou fora da memória 10 � Tipo Físico � Semicondutor � Magnético � Optico � Magnético-Optico 31/07/2013 6 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Características Físicas � Volátil � Informação se perde qdo a energia é desligada � Semi-condutoras � Não-volátil � Não necessita de energia para reter informação � Magnéticas � Semi-condutoras 11 � Apagável � Não-apagável � Não pode ser alterada � Não volátil. � Memória semi- condutora não- apagável = ROM – memória somente leitura. AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Memórias consistem em uma quantidade de endereços (ou células), ◦ Cada um pode armazenar uma informação ◦ Os programas se referem a estes endereços para encontrar o que procuram ◦ Todas as células de uma memória contem um número igual de bits ◦ A célula é a menor unidade endereçável � Um computador de 64 bits terá registradores de 64 bits e instruções para manipular palavras de 64 bits. 12 31/07/2013 7 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 13 Três maneiras de organizar uma memória de 96 bits. AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 14 31/07/2013 8 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 15 � Random Access Memory ◦ Memória de acesso aleatório ◦ Capacidade de acesso a qualquer posição e em qualquer momento, por oposição ao acesso sequencial, imposto por alguns dispositivos de armazenamento, como fitas magnéticas. � É usada pelo processador para armazenar os arquivos e programas que estão sendo processados. AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 16 � A quantidade de memória RAM disponível tem um grande efeito sobre o desempenho. � Ela é volátil, ou seja, os dados se perdem ao reiniciar o computador. ◦ Ao ligar é necessário refazer todo o processo de carregamento, em que o sistema operacional e aplicativos usados são transferidos do HD para a memória, onde podem ser executados pelo processador. 31/07/2013 9 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Memória Somente Leitura ◦ Suas informações são gravadas pelo fabricante uma única vez ◦ Não podem ser (facilmente) alteradas ou apagadas ◦ Somente acessadas � Também é de acesso aleatório como a RAM 17 EEPROM da Intel de 1971 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � PROMs ◦ (Programmable Read-Only Memory) ◦ podem ser escritas com dispositivos especiais mas não podem mais ser apagadas ou modificadas � EPROMs ◦ (Erasable Programmable Read-Only Memory) ◦ podem ser apagadas pelo uso de radiação ultravioleta permitindo sua reutilização � EEPROMs ◦ (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) ◦ podem ter seu conteúdo modificado eletricamente, mesmo quando já estiver funcionando num circuito eletrônico 18 31/07/2013 10 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Memória flash ◦ semelhantes às EEPROMs são mais rápidas e de menor custo � CD-ROM ◦ são discos ópticos que retêm os dados não permitindo sua alteração � DVD-ROM ◦ são discos ópticos, tal como os CD-ROM, mas de alta densidade. 19 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � A memória ROM está presente em qualquer dispositivo digital � Sempre que um computador é iniciado: ◦ ele necessita de informações existentes em algum lugar ◦ para carregar suas funções básicas ◦ de uma forma que elas sempre sejam acessíveis ◦ e não se apaguem ao interromper a alimentação. � Satélites, controles remotos, impressoras, celulares, todos os aparelhos digitais comportam uma ROM para realizarem suas tarefas básica 20 31/07/2013 11 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � A memória rom de seu micro é responsável pela BIOS ◦ Sistema que é responsável por "acordar" todos seus componentes ◦ Auto-teste responsável por fazer testes na memória e outros componente do hadware ◦ Setup responsável pela configuração de sua máquina. ◦ É na memória rom que tudo começa. 21 AOCFatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 22 31/07/2013 12 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 23 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 24 � Desde o início até 1990, a memória era fabricada, comprada e instalada como chips únicos � Ligados diretamente na placa mãe 31/07/2013 13 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Atualmente: ◦ Vendidos em grupo de chips, como uma unidade ◦ Normalmente com 8 ou 16 chips ◦ Montado em uma minúscula placa de circuito impresso � Computadores normalmente tem espaço para 4 módulos 25 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � SIMM ◦ Módulo único de memória em linha ◦ 72 contatos ◦ 32 bits por ciclo de relógio � DIMM ◦ Módulo duplo de memória em linha ◦ 84 contatos de cada lado ◦ 64 bits por ciclo de relógio � SO-DIMM ◦ DIMM pequeno perfil 26 31/07/2013 14 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 27 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � CPU´s sempre foram mais rápidas que as memórias ◦ Conforme memórias melhoravam, CPU´s também melhoravam ◦ Enquanto memória coloca mais chips, CPU usa paralelismo e operações superescalares, fazendo CPU´s ficarem mais velozes ◦ Projetistas de memória vem se preocupando mais com a capacidade das memórias do que com a velocidade ◦ Na prática, após emitir uma requisição, a CPU só obterá a palavra desejada após aguardar muitos ciclos de CPU. 28 31/07/2013 15 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � O problema é tecnológico, não econômico. ◦ O barramento é lento ◦ A solução seria instalar uma memória grande no chip da CPU, porém esta ficaria maior e mais cara. � As opções porém são: ◦ Pequena quantidade de memória rápida ◦ Grande quantidade de memória lenta 29 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Existem técnicas para combinar: ◦ Pequena quantidade de memória rápida com ◦ Grande quantidade de memória lenta � Obtendo: � Quase a mesma velocidade da memória rápida � Capacidade da memória grande � Preço moderado � A memória pequena e rapída é denominada Cache (esconder) 30 31/07/2013 16 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 31 O cache localiza-se logicamente entre a CPU e a memória principal. Fisicamente há vários locais onde ela pode ser colocada. AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � As palavras usadas mais frequentemente são mantidas em cache. � Quando a CPU precisa de uma palavra, ela primeiro verifica se está em cache, se não estiver, ela é buscada na memória, trazida para o cache e depois para o CPU. 32 31/07/2013 17 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 33 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Os programas não acessam a memória em total aleatoriedade ◦ Se uma dada referência for a um endereço A, é muito provável que a próxima será em um endereço da vizinhança de A. � Grande parte do tempo de execução dos programas é gasto em laços de repetição. ◦ Execução da mesma instrução várias vezes. 34 31/07/2013 18 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Questão de importância cada vez maior para CPUs de alto desempenho: ◦ Tamanho da Cache � Quanto maior a cache, melhor seu desempenho e maior seu custo. ◦ Tamanho da linha de Cache � Uma cache de 16kb pode ser dividida em 1.024 linhas de até 16 bytes, entre outras combinações. ◦ Organização da Cache � Como ela controla quais palavras estão sendo mantidas no momento. ◦ Instruções são mantidas em mesma cache ou em caches diferentes 35 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza � Instruções são mantidas em mesma cache ou em caches diferentes: ◦ Cache unificada � Instruções e dados usam mesma cache � Mais simples ◦ Cache dividida (Arquitetura Harvard) � Instruções em uma cache e dados em outra � Melhor para CPUs com paralelismo � A unidade de instrução precisa acessar instruções ao mesmo tempo que a unidade de busca precisa de acesso aos dados. � Permite acessos paralelos, o que a cache unificada não permite 36 31/07/2013 19 AOC Fatec Jundiaí Prof. Jonas de Souza 37
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