Trabalho07 MemóriaInternaExterna

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CURSO SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
DISCIPLINA ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES
TRABALHO 07 – MEMÓRIA INTERNA
Cite algumas aplicações para a ROM.
A memória ROM (Read Only Memory) é uma memória somente de leitura, geralmente não podendo ser reescrita (dependendo do tipo de memória ROM), além de ser do tipo não volátil na qual os dados são armazenados permanentemente. Um exemplo do uso desse tipo de memoria é a BIOS, que já vem no computador de fábrica.
Quais são as diferenças entre PROM, EPROM, EEPROM e memória Flash? Quais são suas principais utilizações?
A PROM (ROM Programável) permite a programação/escrita apenas uma vez, não podendo apagar ou reescrever os dados, sendo que necessita de equipamentos especiais para tal ação e serve apenas para leitura; a EPROM (ROM Programável e Apagada) permite que os dados sejam apagados da memória através do método UV; a EEPROM assim como a EPROM permite que os dados sejam apagados da memória só que nesse tipo essa ação é feita eletricamente, além de demandar muito tempo para a escrita de novos dados; a Flash por sua vez permite que a memoria seja apagada, eletricamente, porem diferente da EEPROM a velocidade de escrita é muito superior.
O que é bit de paridade?
O bit de paridade é usado para a detecção de erros na transmissão dos dados. Na transmissão dos dados o bit de paridade é adicionado ao final da mensagem. Para isso existem duas regras simples:
Se o número de bits “1” da mensagem for impar adiciona-se um “1” ao final da mensagem 
Se o número de bits “1” for par é adicionado então um “0” ao final da mensagem. 
Dessa forma se existir um número ímpar de bits "1" na mensagem, e o bit de paridade for "0" o computador saberá que ocorreu um erro na transmissão, pois se existir um número ímpar de bits "1", pela regra deveria ser enviado o bit de paridade "1".
Supondo que uma palavra de 8 bits armazenada na memória seja 11000101. Usando o algoritmo de Hamming, determine quais bits de verificação seriam armazenados na memória com a palavra de dados.
	Posição
	12
	11
	10
	9
	8
	7
	6
	5
	4
	3
	2
	1
	Bits
	M8
	M7
	M6
	M5
	C8
	M4
	M3
	M2
	C4
	M1
	C2
	C1
	Números dos Bits
	1100
	1011
	1010
	1001
	1000
	0111
	0110
	0101
	0100
	0011
	0010
	0001
	Palavra Armazenada
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	0
	0
Pegar posições da memória com bit de valor “1”:
 M1: 0011
 M3: 0110
 M7: 1011
 + M8: 1100
 0010 = C1, C2, C4, C8	respectivamente
	Dessa forma os bits de verificação serão: 0100
Para uma palavra de 8 bits 00111001, os bits de verificação armazenados com ela seriam 0111. Suponha, quando a palavra foi lida da memória, que os bits de verificação são calculados como 1101. Qual palavra de dado foi lida da memória?
	Posição
	12
	11
	10
	9
	8
	7
	6
	5
	4
	3
	2
	1
	Bits
	M8
	M7
	M6
	M5
	C8
	M4
	M3
	M2
	C4
	M1
	C2
	C1
	Números dos Bits
	1100
	1011
	1010
	1001
	1000
	0111
	0110
	0101
	0100
	0011
	0010
	0001
	Palavra Armazenada
	0
	0
	1
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	1
	1
	1
	Palavra lida/ Errada
	0
	0
	0
(erro)
	1
	1
	1
	0
	0
	1
	1
	0
	1
 C8 C4 C2 C1
 0 1 1 1
+ 1 1 0 1
 1 0 1 0 Erro se encontra na posição 10 (bit M6)!
Portanto a palavra de dado foi lida assim: 000111001101
Quantos bits de verificação são necessários se o código de correção de erro de Hamming foi usado para detectar erros de bit em uma palavra de 1024 bits?
São necessários 11 bits para satisfazer a seguinte formula: (2^(k)-1 >= M + K ).
Como os dados são gravados/lidos em um disco magnético?
A gravação e a leitura são feitas por uma bobina condutora, chamada cabeça, podendo ser uma única cabeça para leitura e gravação ou possuir cabeças separadas para cada. Durante a leitura ou a gravação a cabeça fica parada enquanto as placas giram. Esses processos ocorrem da seguinte forma:
Gravação: corrente passa pela bobina e produz campo magnético, assim os pulsos são enviados à cabeça e dessa forma o padrão magnético é gravado na superfície abaixo dela, com diferentes padrões para correntes positivas e negativas.
Leitura (tradicional): o campo magnético move-se em relação à bobina produzindo corrente, sendo que a bobina é a mesma tanto para leitura quanto gravação.
Leitura (contemporânea): ocorre de forma semelhante a tradicional, a diferença é que a cabeça de leitura é separada, porém fica próxima da cabeça de gravação. Possui sensores magnetorresistivo (MR) parcialmente blindados, a resistência elétrica depende da direção do campo magnético e sua operação ocorre em alta frequência possuindo assim densidade de armazenamento e velocidade mais altas se comparado a tradicional.
Explique a diferença entre um sistema CAV simples e um sistema de gravação em múltiplas zonas.
O disco é dividido em uma série de setores em forma de pizza e em uma série de trilhas concêntricas. A capacidade de armazenamento de disco em um sistema com CAV é limitada pela densidade de gravação máxima que pode ser obtida na trilha mais interna. Para aumentar a densidade, os sistemas de disco rígidos modernos utilizam uma técnica conhecida como gravação em múltiplas zonas, em que a superfície é dividida em uma série de zonas concêntricas. Dentro de uma zona, o número de bits por trilha é constante.
Qual é o tamanho típico de um setor de disco?
Tamanho fixo, com 512 bytes.
Defina resumidamente os 7 níveis de RAID. Mostre as principais características de cada nível, suas vantagens e desvantagens e mostre para qual ambiente/situação seriam mais indicados.
RAID 0: não inclui redundância, os dados ficam espalhados por todos os discos, mapeamento round-robin, possui grande velocidade para múltiplas solicitações de dados que não forem no mesmo disco, os discos buscam em paralelo e um conjunto de dados é separado por múltiplos discos. 
RAID 1: os discos são “espelhados” (possuem os mesmos dados), os dados são separados pelos discos, possui 2 copias de cada stripe em discos separados, a leitura pode ser feita em qualquer um deles, a gravação é feita em ambos, a recuperação é simples (troca entre disco com defeito e disco espelho), sem tempo de paralisação e seu custo é alto.
RAID 2: discos são sincronizados, os stripes são muito pequenos (normalmente único byte), a correção de erros é calculada pelos bits correspondentes nos discos, múltiplos discos de paridade armazenam correção de erro via código de Hamming em posições correspondentes, produz muita redundância, possui maior custo, não é usado. 
RAID 3: semelhante ao RAID 2, somente um disco redundante não importando o tamanho do array, bit de paridade simples para cada conjunto de bits correspondentes, dados sobre unidade com defeito pode ser reconstruído a partir de dados sobreviventes e informações de paridade, possui taxas de transferência muito altas. 
RAID 4: cada disco opera independente, muito bom para altas taxas de solicitações de E/S, possui grandes stripes, paridade bit a bit calculada por stripes em cada disco, a paridade é armazenada no disco de paridade, ocorre gargalo no disco de paridade. 
RAID 5: possui semelhanças com a RAID 4, paridade espalhada por todos os discos, alocação round-robin para stripe de paridade, evita o gargalo do RAID 4 no disco de paridade, geralmente usado em servidores de rede. 
RAID 6: dois cálculos de paridade que são armazenados em blocos separados em discos diferentes, requisito do usuário de N discos precisa de N + 2, alta disponibilidade de dados, penalidade de gravação significativa, para haver perda de dados três discos precisam falhar.
Que características de CD, DVD e blue-ray são responsáveis pela diferença de capacidade de armazenamento.
A diferença de armazenamento entre CD, DVD e Blue-ray se dá pelo fato de que na gravação dos dados os bits são acomodados mais perto uns aos outros no Blue-ray e no DVD se comparados com o CD, além de que no DVD é empregado uma segunda camada(camada semi-refletora) de sulcos e pistas em cima da primeira camada (camada refletora), tendo assim dupla camada. No Blue-ray e no DVD-ROM os dois lados do disco podem ser gravados e lidos o que aumenta mais ainda a capacidade de armazenamento nesses discos.
Deve ter ficado claro que o striping de disco pode melhorar a taxa de transferência de dados quando o tamanho do strip é pequeno em comparação com o tamanho da solicitação de E/S. Também deve estar claro que o RAID 0 oferece melhor desempenho em relação a um único disco grande, pois múltiplas solicitações de E/S podem ser tratadas em paralelo. Porém, nesse último caso, o striping de disco é necessário? Ou seja, o striping de disco melhora o desempenho da taxa de solicitação de E/S em comparação com um array de disco sem striping?
Em um array com N discos, os primeiros N strips lógicos são armazenados fisicamente como o primeiro strip em cada um dos N discos, formando o primeiro stripe, os próximos N strips são distribuídos como os segundos strips em cada disco e assim por diante. 
Sim, a vantagem desse layout é que, se uma única solicitação de E/S consistir em múltiplos strips logicamente contíguos, então até N strips para essa solicitação podem ser tratados em paralelo, reduzindo bastante o tempo de transferência de E/S.
Quais são as principais funções de um módulo de E/S?
As principais funções do módulo de E/S são: controle e temporização, comunicação com a CPU, comunicação com os dispositivos, buffering de dados e detecção de erros.
Liste e defina resumidamente três técnicas para realizar E/S.
As três técnicas para a realização de E/S são: programada (PIO), controlada por interrupções e acesso direto a memoria (DMA).
Programada (PIO), ocorre basicamente seguindo os seguintes passos: a CPU solicita operação de E/S, o módulo de E/S realiza operação, o módulo de E/S define bits de estado, a CPU verifica bits de estado periodicamente, o módulo de E/S não informa à CPU diretamente, o módulo de E/S não interrompe CPU, a CPU pode esperar ou voltar mais tarde.
Controlada por Interrupções, ocorre basicamente seguindo os seguintes passos: a CPU emite comando de leitura, o módulo de E/S recebe dados do periférico enquanto CPU faz outro trabalho, o Módulo de E/S interrompe CPU, a CPU solicita dados, o módulo de E/S transfere dados.
Na técnica de Acesso direto à memória (DMA) a E/S controlada por interrupção e programada exige intervenção ativa da CPU, a taxa de transferência é limitada, a CPU fica amarrada, DMA é a resposta. DMA é um módulo adicional (hardware) no barramento, na qual o controlador de DMA toma o comando da CPU para a E/S.
Quando ocorre uma interrupção de dispositivo, como o processador determina qual dispositivo emitiu a interrupção?
O processador pode identificar qual dispositivo emitiu a interrupção através das seguintes formas: linha diferente para cada módulo, verificação por software (CPU verifica cada modulo por vez), Daisy Chain ou verificação por hardware (Interrupt Acknowledge enviado por uma cadeia, módulo responsável coloca vetor no barramento, a CPU usa vetor para identificar rotina do tratador) e arbitração de barramento (módulo deve reivindicar o barramento antes que possa causar uma interrupção).
Quando um módulo de DMA toma o controle de um barramento, e enquanto ele retém o controle do barramento, o que o processador faz?
Durante esse processo a CPU diz ao controlador de DMA: leitura/escrita, endereço do dispositivo, endereço inicial do bloco de memória para dados e quantidade de dados a serem transferidos; a CPU prossegue com outro trabalho; o controlador de DMA lida com transferência; o controlador de DMA envia interrupção quando terminar e enquanto o DMA usa barramentos, o processador pode ficar ocioso.
Quais papéis gerais são desempenhados pelos registradores do processador?
O que é uma palavra de estado do programa?