3_-_Memoria_Principal

Prévia do material em texto

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