5 - Sistema de Armazenamento e Hierarquia de Memória

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ORGANIZAÇÃO E 
ARQUITETURA DE 
COMPUTADORES
Prof. Cesar Amaral
cesar.amaral@uni9.pro.br
Uninove
Sistema de 
Armazenamento e 
Hierarquia de 
Memória
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• A memória é um conjunto de circuitos
capazes de armazenar os dados e os
programas a serem executados pelo
computador.
• São parte muito importante no
funcionamento e na performance dos
computadores.
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• Todo computador, do mais simples,
ao mais sofisticado, necessita
armazenar maior ou menor
quantidade de dados. Sejam
programas, arquivos, resultados
gerados, etc.
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• Todo computador possui mais de
um componente dedicado ao
armazenamento de dados,
configurando um sistema de
armazenamento, o conjunto
organizado das memórias de um
computador.
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• Para melhor compreendermos o
sistema de armazenamento é
possível organizá-lo de forma
hierárquica, conforme a função e as
características de cada uma.
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• Registradores: fazem parte da CPU,
ocupam o topo da hierarquia, já que são
utilizados o tempo todo.
• Memória cache: memória auxiliar a
memória principal, para melhorar seu
desempenho.
– Trata-se de uma memória volátil de alta
velocidade e pequena capacidade de
armazenamento.
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• Memória principal: utilizada para
armazenar os programas em
execução, com os respectivos
dados, ela é muito lenta quando
comparada com a velocidade da
CPU.
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• Memória secundária: serve para
armazenar de forma permanente todos
os programas e dados disponíveis no
sistema, mesmo que eles não estejam
sendo executados, ou acessados.
– Discos magnéticos
– Discos ópticos
– Dispositivos baseados em memórias flash
(pen drives e cartões de memória)
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• Para que um programa seja
executado, é preciso carregá-lo da
memória secundária para a memória
principal.
• Depois, instrução a instrução será
levada da memória principal para os
registradores para ser executada.
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TIPO CAPACIDADE VELOCIDADE CUSTO LOCALIZAÇÃO VOLATILIDADE
Registrador KB Muito alta 
(1 ns)
Muito alto CPU Volátil
Memória cache MB Alta (5 ns) Alto CPU ou placa 
mãe
Volátil
Memória principal GB Média (10 ns) Médio Placa mãe Volátil
Memória 
secundária (ou 
memória de 
massa)
TB Baixa 
(0,1 a 10 ms)
Baixo Externa Não volátil
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Características
das Memórias
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• Localização
– A memória principal e a memória cache são
conhecidas como memórias internas, pois
acessadas diretamente pela CPU.
– A memória secundária é conhecida
como memória externa, pois são periféricos de
armazenamento, acessados através de módulos
de E/S. Por exemplo os discos rígidos (HDs) que
dependem de controladores de disco (controlador
SATA, SCSI, etc.).
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• Unidade de transferência:
– Os dados podem ser transferidos nas memórias
em bytes ou blocos de dados (setores).
– Um byte é o tamanho padrão para o
armazenamento da informação.
– Em um computador de 64 bits boa parte dos
dispositivos de memória transferirá 64 bits por
vez.
– Porém, os discos acessam um bloco de dados de
cada vez.
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• Capacidade:
– É a quantidade de informação que a memória
é capaz de armazenar.
– Independentemente da forma de
organização, medimos a capacidade de uma
memória em Bytes e seus múltiplos (kB, MB,
GB, TB...).
– A capacidade é determinada multiplicando-se
a quantidade de posições (sejam blocos,
sejam setores), pela quantidade de dados
armazenados em cada posição.
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• Desempenho:
– As memórias possuem dois parâmetros de
desempenho fundamentais:
• Tempo de acesso: Tempo gasto para acessar a
posição de memória. Geralmente medido em ns
(nanosegundos) para memórias a semicondutor e
ms (milisegundos) para discos.
• Taxa de transferência: Quanto de informação
pode ser transferida ao longo do tempo. Medido
em B/s (bytes por segundo), MB/s, etc.
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• Métodos de acesso:
– É a forma de acessar os dados na memória.
– Na memória secundária usa-se o método de
acesso direto, funcionando da mesma forma que
um toca-discos de vinil. No caso dos discos
magnéticos e ópticos temos um cabeçote de
leitura e escrita, no lugar da "agulha", que é
movido até a trilha (faixa) correspondente do
disco, que deve então aguardar o giro do disco.
– O tempo de acesso irá variar conforme a
disposição física dos dados.
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– A memória principal utiliza o método de
acesso aleatório, mais eficiente.
– RAM (Random Access Memory) é um tipo de
circuito integrado de memória e, como não há
partes mecânicas, o tempo de acesso para
qualquer posição da memória é o mesmo.
– As portas lógicas que "processarão" um
endereço com uma sequência binária de
vários "zeros", ou vários "uns", fornecerão o
resultado sempre no mesmo tempo.
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• As memórias precisam estar
organizadas de forma que as
informações armazenadas nela
estejam acessíveis posteriormente.
• Para tal, é necessário ter um
mecanismo de registro das
informações salvas na memória.
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• A memória principal é organizada em células e tem um
tamanho fixo.
• As memórias são compostas de um determinado número
de células (posições) cada uma possuindo um endereço.
• Uma memória de n células possui endereços de 0 a n-1.
Todas as células de um computador tem o mesmo
tamanho e cada uma é identificada por um endereço
único, pela qual é referenciada pelo sistema e pelos
programas.
• As células são numeradas sequencialmente.
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• Tipos de memória:
– Memória a semicondutor (circuitos
integrados);
• RAM, ROM e Flash.
– Memória magnética;
• Discos rígidos (HDs).
– Memória óptica;
• Discos ópticos (CD, DVD e Blu-Ray)
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• Volatilidade:
– O que ocorre com os dados que estão
na memória quando se tira a energia.
– Memória volátil
• Perde os dados quando desenergizada.
• Exemplo: memória RAM.
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– Memória não-volátil (permanente)
• Os dados continuam armazenados
mesmo na ausência de energia.
• Exemplo: memórias magnéticas (HD) e
ópticas (CD, DVD, Blu-Ray).
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• Algumas outras características das
memórias:
– Ser “apagável” ou não
– Quantidade de energia que consome
– Possibilidade dela ser transportada
(portabilidade)
– Frequência de acesso
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Vídeos 
Hierarquia de memória
https://www.youtube.com/watch?v=0WyysL
OCeJc&feature=youtu.be&t=17