Aula 07 - Conceitos e Gerenciamento de memória

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Prof. Osvaldo A. de Carvalho 
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Conceitos e Gerenciamento Conceitos e Gerenciamento 
de Memóriade Memória
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IntroduçãoIntrodução
• Num sistema computacional, temos 
diferentes tipos de memórias, para 
diferentes finalidades, que se interligam 
de forma estruturada e que formam o 
subsistema de memória. 
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IntroduçãoIntrodução
• Conceitualmente pode ser definida como 
um local para o armazenamento de 
informações onde as duas únicas ações 
possíveis são a leitura e a escrita.
• A informação pode ser representada pelo 
bit ou por um conjunto de n bits que 
possuem um endereço definido.
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Características das MemóriasCaracterísticas das Memórias
As características mais importantes numa memória são:
• tempo de acesso (leitura);
• ciclo de memória;
• capacidade de armazenamento;
• volatilidade;
• tecnologia de fabricação;
• temporariedade; e.
• custo.
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Tempo de AcessoTempo de Acesso
• Indica quanto tempo é necessário para 
que a memória realize uma operação de 
leitura, ou seja, quanto tempo leva para o 
dado ser transportado da célula de 
memória para o barramento após uma 
dada posição ter sido endereçada.
• Este tempo é expresso em: 
• ms (milissegundos = 10-3)
∀µs (microssegundos = 10-6)
• ns (nanossegundos = 10-9)
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Tempo de AcessoTempo de Acesso
• Nas memórias eletrônicas (RAM, ROM 
etc), o tempo de acesso é igual, 
independentemente da distância física 
entre o local de um acesso e o local do 
próximo acesso. O mesmo não ocorre 
nos dispositivos eletromecânicos
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Ciclo de MemóriaCiclo de Memória
• Parâmetro utilizado somente em memórias 
eletrônicas, indica o tempo decorrido entre 
duas operações sucessivas de acesso à 
memória (escrita ou leitura). Este valor 
tende a ser zero em memórias atuais, 
podendo assim o ciclo de memória ser igual 
ao tempo de acesso.
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Capacidade de ArmazenamentoCapacidade de Armazenamento
É a quantidade de informação que pode 
ser armazenada na memória. A 
unidade mais comum é o byte, embora 
também possam ser usadas outras 
unidades como células (MP ou cache), 
setores (discos) e bits (registradores).
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VolatilidadeVolatilidade
• Uma memória pode ser:
– Volátil: para manter os dados na memória é 
necessária que esta esteja sendo constantemente 
alimentada (energia). Ao desligar o computador 
perdemos todos os dados desse tipo de memória.
– Não Volátil: mesmo sem ser alimentada, sem 
energia, a memória continua com os dados gravados.
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Memória VolátilMemória Volátil
• RAM
– Memória de acesso randômico
• DRAM
– Dynamic RAM
– RAM convencional
• SRAM
– Static RAM
– Mais veloz
– Usada em cache
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Memória VolátilMemória Volátil
• DDR SDRAM (memória de acesso aleatório 
dinâmica síncrona de dupla taxa de 
transferência ) - Derivada do padrão SDRAM 
e combinada com a técnica DDR, que consiste 
em transferir dois bits por pulso de clock.
• DDR 2 e 3 → velocidade(2400MHz) 4 e 8 bits 
e consumo de energia 30% menor
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Memória Não-VolátilMemória Não-Volátil
• ROM - Read Only Memory
• PROM - ROM programável
– Conteúdo colocado por equipamento especial pelo 
usuário
• EPROM - Erasabel PROM 
– Reprogramável após ter seu conteúdo apagado por 
raios ultravioleta
• EEPROM - Electrically EPROM
– Reprogramável por impulsos elétricos especiais
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Memória Não-VolátilMemória Não-Volátil
• Memórias Flash
– Semelhantes às EEPROMs são mais rápidas e de menor 
custo
• CD-ROM
– São discos ópticos que retêm os dados não permitindo sua 
alteração (exceção CD-RW)
• DVD-ROM
– são discos ópticos, tal como os CD-ROM, mas de alta 
densidade
 BLU-RAY
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Tecnologia de FabricaçãoTecnologia de Fabricação
• Tecnologias mais utilizadas:
– Memórias de semicondutores: rápidas, caras e de 
baixa capacidade. Ex.: registradores, cache e 
memória principal.
– Memórias de meio magnético: armazena 
informações sob a forma de campos magnéticos ou 
ópticos. São memórias baratas, de alta capacidade e 
mais lentas. Dependem de dispositivos 
eletro-mecânicos para funcionarem. Ex.: floppy, HD, 
CD, DVD e Blu-Ray.
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TemporariedadeTemporariedade
• Indica o tempo de permanência da informação em 
um dado tipo de memória:
– Permanente: são memórias com capacidade de 
armazenamento de dados por longos períodos sem a 
necessidade de realimentação de energia. Ex. CDs.
– Transitória: armazenam os dados por curto espaço 
de tempo e necessitam ser sempre realimentadas 
para manter esses dados. Ex. registradores, RAM.
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CustoCusto
• O custo de uma memória é muito 
variável.
• Uma boa medida de custo é verificar 
quanto custa um byte de memória, para 
aí sim comparar com o valor de um byte 
em outros tipos de memória.
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ComparativoComparativo
Em função de características como tempo de acesso, 
capacidade de armazenamento, custo etc., 
podemos estabelecer uma hierarquia de 
dispositivos de armazenamento em computadores.
Tipo Capacidade Velocidade Custo Localização Volatilidade
Registrador Bytes muito alta muito alto UCP Volátil
Memória Cache Mbytes alta alto UCP/placa Volátil
Memória Principal Gbytes média médio Placa Volátil
Memória Auxiliar Tbytes baixa baixo Externa Não Volátil
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Hierarquia de MemóriaHierarquia de Memória
Registradores
Memória Cache
Memória Principal
Memória Secundária
Tempo de Acesso, Capacidade
Custo, Velocidade
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RegistradoresRegistradores
• O destino final de qualquer tipo de memória 
é o processador. 
• No entanto, antes que a instrução seja 
interpretada e as unidades da CPU sejam 
acionadas, o processador necessita buscar a 
instrução de onde ela estiver armazenada 
(memória cachê ou principal) e armazená-la 
em seu próprio interior, em um dispositivo 
de memória chamado registrador de 
instrução.
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RegistradoresRegistradores
• O registrador é, portanto, o elemento 
superior da pirâmide de memória, por 
possuir a maior velocidade de 
transferência dentro do sistema (menor 
tempo de acesso), menor capacidade de 
armazenamento e maior custo.
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ExercícioExercício
Analise os diversos parâmetros abaixo em 
relação aos registradores:
1. Tempo de acesso/ciclo de memória
2. Capacidade
3. Volatilidade
4. Tecnologia
5. Temporariedade
6. Custo
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Memória CacheMemória Cache
• Em toda execução de uma instrução, a CPU 
acessa a memória principal (sem cachê), 
pelo menos uma vez para buscar a instrução 
e transferi-la para um de seus registradores. 
E mais ainda, muitas instruções requerem 
outros acessos à memória, seja para a 
transferência de dados para a CPU, seja 
para a transferência do resultado de um 
operação da CPU para a memória.
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Memória CacheMemória Cache
• Em resumo, para a realização do ciclo de uma 
instrução há sempre a necessidade de ser 
realizado um ou mais ciclos de memória.
• Como o ciclo de memória é mais lento do que a 
CPU, a execução de um ciclo de instrução é 
bastante afetada pela demora da memória.
• Na busca de uma solução para este problema, foi 
incluído um dispositivo de memória entre a CPU 
e MP, denominada memória cache.
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ExercícioExercício
Analise os diversos parâmetros abaixo em 
relação à memória cache:
1. Tempo de acesso/ciclo de memória
2. Capacidade
3. Volatilidade
4. Tecnologia
5. Temporariedade
6. Custo
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Memória PrincipalMemória Principal
• Memória básica de um sistema de 
computação desde seus primórdios 
(arquitetura de sistema definida por Von 
Neumann). É o dispositivo onde o 
programa (e seus dados) que vai ser 
executado é armazenado para que a CPU 
acesse instrução por instrução.
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Memória PrincipalMemória Principal
• RAM
– Memória de acesso randômico
– Conteúdo alterável  gravação e leitura
– Necessita de energia elétrica  volátil
• ROM
– Memória somente de leitura
– Conteúdo gravado pelo fabricante
– Não depende de energia elétrica  não volátil
– Menor que a RAM
– Usada para fins específicos  quando o computador é 
ligado
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ExercícioExercício
Analise os diversos parâmetros abaixo em 
relação à MP:
1. Tempo de acesso/ciclo de memória
2. Capacidade
3. Volatilidade
4. Tecnologia
5. Temporariedade
6. Custo
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Memória SecundáriaMemória Secundária
• Esta memória, denominada também de 
memória auxiliar ou memória de massa, 
tem por objetivo garantir um 
armazenamento mais permanente a toda 
a estrutura de dados e programas do 
usuário, razão por que deve 
naturalmente possuir maior capacidade 
que a memória principal.
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Disco Rígido (HD)Disco Rígido (HD)
• A cabeça de leitura/gravação flutua sobre a 
superfície (óxido de ferro) do meio magnético que 
cobre o disco de metal (alumínio), de forma que 
uma fina camada de ar é formada (0,00015”).
• Vantagens:
– Custo por Kbyte armazenado é pequeno
– Velocidade de acesso  seek (aproximadamente 
100x mais rápido que o disquete)
– Velocidade de recuperação  taxa de transferência
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Disco RígidoDisco Rígido
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Dimensão do HD - ComparativoDimensão do HD - Comparativo
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ExercícioExercício
Analise os diversos parâmetros abaixo em 
relação à memória secundária:
1. Tempo de acesso/ciclo de memória
2. Capacidade
3. Volatilidade
4. Tecnologia
5. Temporariedade
6. Custo
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Memória VirtualMemória Virtual
• É uma técnica que utiliza hardware e 
software especiais. A memória principal 
neste caso pode funcionar como uma 
cache para a memória secundária, 
usualmente implementada em disco 
magnético.
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Memória VirtualMemória Virtual
• A técnica de Memória Virtual gerencia 
automaticamente os dois níveis da 
hierarquia de memória, representados 
pela Memória Principal e pela Memória 
Secundária.
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Memória VirtualMemória Virtual
• Um bloco de tamanho fixo é chamado de página
• Uma falha no acesso à memória virtual é chamada 
de falta de página
• Para usar a MV o processador gera um endereço 
virtual que é traduzido para endereço real por 
meio de hardware e software
• Mapeamento de páginas da MV na MP: 
mapeamento da memória ou tradução de 
endereços
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Endereços VirtuaisEndereços Virtuais
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Funcionamento da MemóriaFuncionamento da Memória
RAM
ROMArquivosLinguagens
Aplicativos
Sistema Operacional
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Arquitetura Interna - ResumidaArquitetura Interna - Resumida
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Arquitetura Interna - CompletaArquitetura Interna - Completa
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Fatores que Afetam a Fatores que Afetam a 
Velocidade de ProcessamentoVelocidade de Processamento
• RegistradoresRegistradores
• MemóriaMemória
• Relógio Interno (clock)Relógio Interno (clock)
• BarramentoBarramento
• Memória CacheMemória Cache
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RegistradoresRegistradores
• Indica a quantidade de dados que o Indica a quantidade de dados que o 
computador pode trabalhar em um certo computador pode trabalhar em um certo 
momentomomento
• Quanto maior o tamanho do registrador Quanto maior o tamanho do registrador 
mais rápido um computador consegue mais rápido um computador consegue 
processar um grupo de dadosprocessar um grupo de dados
• O tamanho dos registradores O tamanho dos registradores tamanho tamanho 
da palavrada palavra
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BarramentoBarramento
• Introduzido pela IBM em 1981Introduzido pela IBM em 1981
• Número de linhas paralelas que conecta a Número de linhas paralelas que conecta a 
memória e outros dispositivos de memória e outros dispositivos de 
hardware (placas de expansão) à placa hardware (placas de expansão) à placa 
mãe mãe 
• Quanto maior o número de linhas do Quanto maior o número de linhas do 
barramento, maior é a velocidade de barramento, maior é a velocidade de 
processamentoprocessamento
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MemóriaMemória
• Quanto maior a quantidade de RAM maior Quanto maior a quantidade de RAM maior 
e mais complexo poderá ser o programae mais complexo poderá ser o programa
• SWAPSWAP  troca de dados entre a memória troca de dados entre a memória 
e o disco rígido (memória virtual). Quanto e o disco rígido (memória virtual). Quanto 
maior a memória principal menor será a maior a memória principal menorserá a 
necessidade de se fazer SWAP.necessidade de se fazer SWAP.
– O disco rígido é mais lento do que a RAMO disco rígido é mais lento do que a RAM
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Memória CacheMemória Cache
• O processador é muito mais rápido do que a RAMO processador é muito mais rápido do que a RAM
• A transferência de dados entre a CPU e a A transferência de dados entre a CPU e a 
memória é, portanto, lentamemória é, portanto, lenta
• Cache Cache  memória interna à CPU, extremamente memória interna à CPU, extremamente 
rápida quando comparada com a RAMrápida quando comparada com a RAM
• Antes de buscar os dados da RAM o computador Antes de buscar os dados da RAM o computador 
verifica se eles estão na memória cacheverifica se eles estão na memória cache
• Exemplo de utilização: laços (Exemplo de utilização: laços (loopsloops) de programas) de programas
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