AULA 5 - MEMÓRIAS

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ARQUITETURA DE COMPUTADORES
MEMÓRIAS
Carlos Mágno
CAMPUS GARANHUNS
24/10/2019 Arquitetura de Computadores 2
PROVA (MEMÓRIAS) – 3 PONTOS;
EXERCÍCIOS – 1 PONTO;
TRABALHO SOBRE ARQUITETURA DE GAMES 7 PONTOS;
AVALIAÇÃO 4 UNIDADE
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ROTEIRO
HIERARQUIA DE MEMÓRIA;
MEMÓRIAS ROM;
MEMÓRIAS RAM;
MEMÓRIA CACHE;
MEMÓRIAS SECUNDÁRIAS.
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HIERARQUIA DE MEMÓRIA
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Hierarquia de Memória
• Memória ideal teria as seguintes 
características:
• Grande capacidade;
• Tempo de acesso baixo;
• Custo baixo.
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Hierarquia de Memória
Registradores
Cache
Memória Principal
Memória Secundária
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Hierarquia de Memória
TECNOLOGIA TEMPO DE ACESSO R$ POR GB
SRAM 0,5-2,5ns R$8.000,00-R$20.000,00
DRAM 50-70ns R$80,00 - R$300,00
DISCO MAGNÉTICO 5.000.000ns-20.000.000ns R$0,80 - R$ 8,00
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Hierarquia de Memória
• O armazenamento de dados nos computadores é divido 
em dois grandes grupos de dispositivos (TANENBAUM, 
2007):
• Memória primária ou principal – é onde os processos 
(programas em estado de execução) e os seus dados são 
armazenados para serem processados pela CPU. 
• É formada por dispositivos de memória de acesso 
rápido, com armazenamento de um menor volume de 
dados, que em geral, não conseguem guardar a 
informação quando são desligados. 
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Hierarquia de Memória
• O armazenamento de dados nos computadores é divido 
em dois grandes grupos de dispositivos (TANENBAUM, 
2007):
• Memória secundária– é onde os arquivos e dados são 
armazenados. É formada por dispositivos de acesso mais 
lento, capazes de armazenar permanentemente grandes 
volumes de dados. 
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Hierarquia de Memória
•O elemento básico das memórias semicondutoras é a 
célula de memória, apresentando as seguintes 
características (STALLINGS, 2010);
• Apresenta dois estados estáveis para representar o 0 ou o 1;
• É capaz de ser escrita, para definir o estado
• É capaz de ser lida, para verificar o estado.
• A memória principal é formada por dois tipos de 
memórias: a ROM e a RAM
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Memórias ROM
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Memórias ROM
• ROM significa Read-Only Memory, ou seja, memória 
para apenas leitura. Em uso normal, a ROM aceita apenas 
operações de leitura, não permitindo a realização de 
escritas. Outra característica da ROM é que seus dados
não são perdidos quando ela é desligada. Dizemos então 
que a ROM é uma memória não volátil. 
• Alguns tipos de ROM aceitam operações de escrita, 
porém isto é feito através de programas apropriados e 
usando comandos de hardware especiais. 
•Uma típica aplicação da ROM é o armazenamento do 
BIOS do PC, o programa que entra em ação assim que o 
ligamos. 
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Memórias ROM
• Os circuitos de memória ROM podem ser construídos 
utilizando uma das seguintes tecnologias básicas:
1. Mask-ROM 
2. PROM 
3. EPROM 
4. EEPROM 
5. Flash-ROM
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Memórias ROM
• Mask-ROM - Esse tipo de memória é gravado na fábrica 
do circuito integrado e não há como apagarmos ou 
regravarmos o seu conteúdo. 
• Esse tipo de circuito é fabricado sob encomenda.
• Exemplo: Sony solicitando memória ROM para OS, já com 
seu programa de emulação de games instalados de fábrica.
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Memórias ROM
• PROM (Programável ROM): Essa memória é vendida 
“virgem” e o fabricante do dispositivo que utilizará 
esse circuito se encarrega de fazer a gravação de seu 
conteúdo. 
• Entretanto, uma vez gravada, não há como apagar ou 
reprogramarmos o seu conteúdo. 
• A diferença entre esse circuito e o anterior é o local da 
gravação. Enquanto a Mask-ROM é fabricada já com um 
conteúdo predefinido (isto é, a gravação é feita na 
fábrica do circuito), a PROM é gravada pelo fabricante 
do periférico que utilizará o circuito.
• Exemplo: Empresa de Ar-Condicionado, memórias de 
tamanho padrões, diferenciando apenas o software de 
cada modelo a ser controlado.
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Memórias ROM
• EPROM (Erasable Programable ROM – ROM 
programável e apagável): Da mesma forma que a 
PROM, a EPROM é vendida virgem e deve ser gravada 
pelo fabricante do dispositivo que a utilizará.
• Ao contrário dos outros dois tipos, o seu conteúdo
pode ser apagado. 
• Colocando-se o circuito integrado exposto à luz ultra 
violeta (esse circuito tem uma janela transparente para 
que o apagamento possa ser feito). Dessa forma, esse 
circuito pode ser regravado.
• Exemplo: Computadores de bordo dos carros (Recall);
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Memórias ROM
EEPROM (Electric Erasable Programable ROM – ROM 
programável e apagável eletronicamente): A EEPROM ou 
E2PROM é uma EPROM onde o apagamento não é feito 
através de luz, mas sim através de impulsos elétricos. 
Essa tecnologia permite a reprogramação de circuitos sem 
a necessidade de removê-los.
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Memórias ROM
• Flash-ROM: A Flash-ROM é uma EEPROM que utiliza 
baixas tensões de energia para o apagamento e em um 
tempo bem menor (ou como dizem os norte-
americanos, em um flash, daí o seu nome).
• Hoje em dia, a ROM da maioria das placas-mãe é 
formada por um circuito Flash-ROM, permitindo a 
reprogramação de seu conteúdo via software. 
• Há duas diferenças entre EEPROM e Flash-ROM: 
• Apagamento da Flash-ROM é extremamente rápido. 
• Na Flash-ROM não é possível reprogramar apenas um único 
endereço, isto é, quando a memória é apagada, todos os 
seus endereços são zerados. Na EEPROM, é possível apagar 
o conteúdo de apenas um endereço e reprogramar 
somente um determinado dado.
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Flash ROM
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Memórias ROM
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Memórias RAM
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Memórias RAM
• As memórias RAM (Random-Access Memory - Memória 
de Acesso Aleatório) constituem uma das partes mais 
importantes dos computadores, pois são nelas que o 
processador armazena os dados e programas com os 
quais está lidando. 
• Esse tipo de memória tem um processo de gravação de 
dados extremamente rápido, se comparado aos vários 
tipos de memória ROM. No entanto, as informações 
gravadas se perdem quando não há mais energia elétrica, 
isto é, quando o computador é desligado, sendo, portanto, 
um tipo de memória volátil.
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Memórias RAM
• Há dois tipos de tecnologia de memória RAM que são 
muitos utilizados: estático (SRAM) e dinâmico (DRAM). 
Há também um tipo mais recente chamado de MRAM.
• SRAM (Static Random-Access Memory - RAM Estática): 
esse tipo é muito mais rápido que as memórias DRAM, 
porém armazena menos dados e possui preço elevado
se considerarmos o custo por megabyte. Memórias 
SRAM costumam ser utilizadas como cache.
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Memórias RAM
• DRAM (Dynamic Random-Access Memory - RAM 
Dinâmica): memórias desse tipo possuem capacidade 
alta, isto é, podem comportar grandes quantidades de 
dados. 
• No entanto, o acesso a essas informações costuma ser 
mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse 
tipo também costuma ter preço bem menor quando 
comparado ao tipo estático.
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Memórias RAM
• MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory -
RAM Magnético): Estudada há tempos, mas somente 
nos últimos anos é que as primeiras unidades surgiram. 
• Tipo de memória semelhante à DRAM, mas que utiliza 
células magnéticas. Essas memórias consomem menor 
quantidade de energia, são mais rápidas e armazenam 
dados por um longo tempo, mesmo na ausência de 
energiaelétrica. 
• O problema das memórias MRAM é que elas 
armazenam pouca quantidade de dados, são muito 
caras e altas taxas de erros, portanto, pouco 
provavelmente serão adotadas em larga escala.
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Memórias RAM - SRAM x DRAM
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Memórias RAM - Tensão
• Em comparação com outros itens de um computador, as 
memórias são um dos componentes que menos 
consomem energia. O interessante é que esse consumo 
diminuiu com a evolução da tecnologia;
•Por exemplo:
•Módulos de memória antigos exigiam cerca de 5V.
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Memórias RAM - Tensão
Tecnologia Tensão de alimentação típica
DDR 2,5 V
DDR2 1,8 V
DDR3 1,5 V*
DDR3L 1,35 V
DDR3U 1,25 V
DDR4 1,2 V**
DDR4L 1,05 V
DDR5 1,1 V
* Existem módulos de 1,6 V e 1,65 V.
** Existem módulos de 1,35 V.
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SPD – Serial Presence Detect
• O SPD é um pequeno chip existente nos módulos de 
memória. Nesse chip estão gravadas todas as 
informações técnicas sobre o módulo. 
• É implementado através de um minúsculo chip de 
memória E2PROM existente nos módulos SDRAM, DDR e 
superiores, onde estão armazenadas todas as suas 
características. 
• Graças ao SPD, o BIOS pode identificar o tipo de 
memória e configurar o chipset da placa mãe para operar 
com velocidade compatível com as memórias utilizadas.
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SPD – Serial Presence Detect
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Memórias RAM
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Memórias ECC (Error Correction Code)
• Por melhor que seja a qualidade, todos os tipos de 
memória são passíveis de erros, causados por fatores, das 
variações na tensão da tomada que não são 
completamente absorvidos pela fonte de alimentação, 
estática, interferências eletromagnéticas, entre outros. 
• Em computadores domésticos, não representa um 
problema crítico. Porém, quando estes erros ocorrem em 
servidores, workstations ou em sistema que realizam 
operações de alta prioridade, como em bancos ou 
controladores de vôos. 
• Para que este tipo de problema não ocorra, alguns 
métodos foram criados a fim de aumentar a confiabilidade 
das memórias. São as chamadas memórias registradas, 
ou memórias ECC.
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Memórias ECC (Error Correction Code)
• A principal diferença entre as memórias registradas e as 
“comuns” é que estas possuem um número maior de bits. 
Em um módulo de 32 bits, por exemplo, são precisos 7 bits 
adicionais para cada 32 bits de memória. Os módulos 
DIMM, de 64 bits, por sua vez, só precisam de 8 bits 
adicionais a cada 64 bits.
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Memórias ECC (Error Correction Code)
• Estes bits adicionais colocados nas memórias possuem
códigos que permitem identificar se os dados que estão
sendo lidos pela cabeça de leitura, no caso de discos e
mídias, são os mesmo que foram gravados.
• Dessa maneira, quando um setor do disco ou de uma
mídia é lido pela cabeça de leitura, são lidos também os
respectivos ECCs, que permitem determinar a integridade
dos dados ali gravados.
• Caso algum erro seja encontrado, os demais ECCs são
lidos na tentativa de corrigir o problema. Normalmente, a
correção é bem sucedida já na primeira tentativa, mas
caso isto não aconteça, uma nova leitura do setor é feita,
na esperança de que o problema seja apenas
momentâneo.
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Encapsulamento
• O encapsulamento correspondente ao artefato que dá
forma física aos chips de memória. Eis uma breve
descrição dos tipos de encapsulamento mais utilizados
pela indústria:
• DIP (Dual In-line Package): um dos primeiros tipos de
encapsulamento usados em memórias, sendo
especialmente popular nas épocas dos computadores XT e
286. Como possui terminais de contato - "perninhas" - de
grande espessura, seu encaixe ou mesmo sua colagem
através de solda em placas pode ser feita facilmente de
forma manual.
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Encapsulamento
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Encapsulamento
• PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) – possuem terminais 
nos quatro lados do circuito e são instalados em soquetes 
apropriados.
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Encapsulamento
• SOJ (Small Outline J-Lead) – recebe este nome devido ao 
formato dos terminais de contato parecer com a letra ‘J’. 
Sua forma de fixação em placas é feita através de solda, 
não requerendo furos na superfície do dispositivo.
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Encapsulamento
• TSOP (Thin Small Outline Package): tipo de 
encapsulamento cuja espessura é bastante reduzida em 
relação aos padrões citados anteriormente (cerca de 1/3 
menor que o SOJ). 
• Por conta disso, seus terminais de contato são menores, 
além de mais finos, diminuindo a incidência de 
interferência na comunicação. É um tipo aplicado em 
módulos de memória SDRAM e DDR. 
• Há uma variação desse encapsulamento 
chamado STSOP (Shrink Thin Small Outline Package) que é 
ainda mais fino.
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Encapsulamento
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Encapsulamento
• CSP (Chip Scale Package): mais recente, o 
encapsulamento CSP se destaca por ser "fino" e por não 
utilizar pinos de contato que lembram as tradicionais 
"perninhas". Ao invés disso, utiliza um tipo de encaixe 
chamado BGA (Ball Grid Array). Esse tipo é utilizado em 
módulos como DDR2, DDR3 e DDR4.
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Encapsulamento
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Módulos de memória
• Entendemos como módulo ou pente de memória, uma 
pequena placa onde são instalados os encapsulamentos 
de memória. Essa placa é encaixada na placa-mãe por 
meio de encaixes (slots) específicos para isso. Eis uma 
breve descrição dos tipos mais comuns de módulos:
•SIPP (Single In-Line Pins Package): é um dos primeiros 
tipos de módulos que chegaram ao mercado. É formado 
por chips com encapsulamento DIP. Em geral, esses 
módulos eram soldados na placa-mãe.
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Módulos de memória
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Módulos de memória
• SIMM (Single In-Line Memory Module): módulos deste 
tipo não eram soldados, mas encaixados na placa-mãe. A 
primeira versão continha 30 terminais de contato (SIMM 
de 30 vias) e era formada por um conjunto de 8 chips (ou 
9, para paridade). Com isso, podiam transferir um byte por 
ciclo de clock. 
• Posteriormente surgiu uma versão com 72 pinos (SIMM 
de 72 vias), portanto, maior e capaz de transferir 32 bits 
por vez. 
• Módulos SIMM de 30 vias podiam ser encontrados com 
capacidades que iam de 1 MB a 16 MB. Módulos SIMM de 
72 vias, por sua vez, eram comumente encontrados com 
capacidades que iam de 4 MB a 64 MB.
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Módulos de memória
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Módulos de memória
• DIMM (Double In-Line Memory Module): os módulos 
DIMM levam esse nome por terem terminais de contatos 
em ambos os lados do pente. 
• São capazes de transmitir 64 bits por vez. A primeira 
versão - aplicada em memória SDR SDRAM - tinha 168 
pinos. Em seguida, foram lançados módulos de 184 vias, 
utilizados em memórias DDR, e módulos de 240 vias, 
utilizados em módulos DDR2 e DDR3. 
• Existe um padrão DIMM de tamanho reduzido 
chamado SODIMM (Small Outline DIMM), que são 
utilizados principalmente em computadores portáteis, 
como notebooks.
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Módulos de memória
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Módulos de memória
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Tecnologias de memórias
• Várias tecnologias de memórias foram (e são) criadas 
com o passar do tempo. É graças a isso que, 
periodicamente, encontramos memórias mais rápidas, 
com maior capacidade e até memórias que exigem cada 
vez menos energia. Eis uma breve descrição dos principais 
tiposde memória RAM:
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Tecnologias de memórias
• FPM (Fast Page Mode): uma das primeiras tecnologias 
de memória RAM. Com o FPM, a primeira leitura da 
memória tem um tempo de acesso maior que as leituras 
seguintes. Isso porque são feitos, na verdade, quatro 
operações de leitura seguidas, ao invés de apenas uma, 
em um esquema do tipo x-y-y-y, por exemplo: 3-2-2-2 ou 
6-3-3-3. 
•A primeira leitura acaba sendo mais demorada, mas as 
três seguintes são mais rápidas. Os tempos de acesso 
destas memórias eram geralmente de 90 a 110 ns. 
•Memórias FPM utilizavam módulos SIMM, tanto de 30 
quanto de 72 vias.
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Tecnologias de memórias
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Tecnologias de memórias
• EDO (Extended Data Output): a sucessora da tecnologia 
FPM é a EDO, que possui como destaque a capacidade de 
permitir que um endereço da memória seja acessado ao 
mesmo tempo em que uma solicitação anterior ainda está 
em andamento. 
• Esse tipo foi aplicado principalmente em módulos SIMM, 
mas também chegou a ser encontrado em módulos DIMM 
de 168 vias. 
• Houve também uma tecnologia semelhante, 
chamada BEDO (Burst EDO), que trabalhava mais 
rapidamente por ter tempo de acesso menor, mas quase não 
foi utilizada, pois tinha custo maior por ser de propriedade 
da empresa Micron. Além disso, foi "ofuscada" pela chegada 
da tecnologia SDRAM.
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Tecnologias de memórias
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Tecnologias de memórias
• SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory): as 
memórias FPM e EDO são assíncronas, o que significa que não 
trabalham de forma sincronizada com o processador. 
• O problema é que, com processadores cada vez mais rápidos, 
isso começou a se tornar um problema, pois muitas vezes o 
processador tinha que esperar demais para ter acesso aos 
dados da memória. 
•Com seu funcionamento sincronizado com o do chipset através 
de um clock. Por exemplo, em um processador com clock
externo de 100 MHz, o chipset também opera em 100 MHz, 
assim como a SDRAM. 
• Os tempos de acesso destas memórias eram geralmente entre 
6 e 15 ns. Utilizada nos computadores Pentium, Pentium MMX 
e superiores, com módulos de 64 bits.
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Tecnologias de memórias
•A partir dessa tecnologia, passou-se a considerar a 
frequência com a qual a memória trabalha para medida 
de velocidade. Surgiam então as memórias SDR 
SDRAM (Single Data Rate SDRAM), que podiam trabalhar 
com 66 MHz, 100 MHz e 133 MHz (também chamadas de 
PC66, PC100 e PC133, respectivamente). 
• Muitas pessoas se referem a essa memória apenas como 
"memórias SDRAM" ou, ainda, como "memórias DIMM", 
por causa de seu módulo. No entanto, a denominação SDR 
é a mais adequada;
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Tecnologias de memórias
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Tecnologias de memórias
• DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM): as memórias DDR
apresentam evolução significativa em relação ao padrão SDR,
isso porque elas são capazes de lidar com o dobro de dados em
cada ciclo de clock (memórias SDR trabalham apenas com uma
operação por ciclo).
• Assim, uma memória DDR que trabalha à frequência de 100
MHz, por exemplo, acaba dobrando seu desempenho, como se
trabalhasse à taxa de 200 MHz. Visualmente, é possível
identificá-las facilmente em relação aos módulos SDR, porque
este último contém duas divisões na parte inferior, onde estão
seus contatos, enquanto que as memórias DDR possuem
apenas uma divisão.
• Utilizada nos computadores Athlon, Pentium IV, Celeron,
Duron e similares, com módulos de 64 bits e uma taxa de
transferência típica de 1,6 GB/s.
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Tecnologias de memórias
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DDR SDRAM – Double Data Rate
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DDR SDRAM – Double Data Rate
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Tecnologias de memórias
• DDR2 SDRAM: como o nome indica, as memórias DDR2
são uma evolução das memórias DDR. Sua principal
característica é a capacidade de trabalhar com quatro
operações por ciclo de clock, portanto, o dobro do padrão
anterior. Os módulos DDR2 também contam com apenas
uma divisão em sua parte inferior, no entanto, essa
abertura é um pouco mais deslocada para o lado.
• Operam de 100 a 325 MHz realizando quatro
transferências por ciclo de clock. Utilizada nos
computadores Pentium IV e superiores, com módulos de
64 bits, com uma taxa de transferência entre 3,2 GB/s e
10,4 GB/s.
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Tecnologias de memórias
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Tecnologias de memórias - DIMM
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Tecnologias de memórias
• DDR3 SDRAM: as memórias DDR3, também, são uma
evolução das memórias DDR2. Novamente, aqui dobra-se
a quantidade de operações por ciclo de clock, desta vez,
de oito;
• Operam entre 100 e 266 MHz realizando oito
transferências por ciclo de clock. Utilizada nos
computadores Core2Duo e superiores, com módulos de
64 bits a uma taxa de transferência entre 6,4GB/s e 19,2
GB/s.
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Tecnologias de memórias
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Tecnologias de memórias
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DDR X DDR2 X DDR3 X DDR4
Memória Clock externo
Largura de 
banda
Módulo de 
memória
DDR200 100 MHz 1.600 MB/s PC-1600
DDR266 133 MHz 2.133 MB/s PC-2100
DDR333 166 MHz 2.666 MB/s PC-2700
DDR400
DDR2-400
200 MHz 3.200 MB/s
PC-3200
PC2-3200
DDR2-533 266 MHz 4.266 MB/s PC2-4200
DDR2-667 333 MHz 5.333 MB/s PC2-5300
DDR2-800
DDR3-800
400 MHz 6.400 MB/s
PC2-6400
PC3-6400
DDR2-1066
DDR3-1066
533 MHz 8.533 MB/s
PC2-8500
PC3-8500
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DDR X DDR2 X DDR3 X DDR4
Memória Clock externo
Largura de 
banda
Módulo de 
memória
DDR3-1333 666 MHz 10.666 MB/s PC3-10600
DDR3-1600
DDR4-1600
800 MHz 12.800 MB/s
PC3-12800
PC4-12800
DDR3-1866
DDR4-1866
933 MHz 14.900 MB/s
PC3-14900
PC4-14900
DDR3-2133
DDR4-2133
1.067 MHz 17.067 MB/s
PC3-17000
PC4-17000
DDR4-2400 1.200 MHz 19.200 MB/s PC4-19200
DDR4-2666 1.333 MHz 21.328 MB/s PC4-21300
DDR4-3200 1.600 MHz 25.600 MB/s PC4-25600
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Tecnologias de memórias
• Rambus (Rambus DRAM): as memórias Rambus recebem 
esse nome por serem uma criação da empresa Rambus
Inc. e chegaram ao mercado com o apoio da Intel.
• Elas são diferentes do padrão SDRAM, pois trabalham 
apenas com 16 bits por vez. Em compensação, memórias 
Rambus trabalham com frequência de 400 MHz e com 
duas operações por ciclo de clock. 
•Tinham como desvantagens, no entanto, taxas de latência 
muito altas, aquecimento elevado e maior custo. 
Memórias Rambus nunca tiveram grande aceitação no 
mercado, mas também não foram um total fiasco: foram 
utilizadas, por exemplo, no console de jogos Nintendo 64. 
• Essa tecnologia acabou perdendo espaço para as 
memórias DDR.
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Tecnologias de memórias
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Referências
• www.infowester.com
• www.hardware.com.br
• Hardware na prática 2ª edição – Laércio Vasconcelos
• Hardware Curso Completo 4ª Edição - Gabriel Torres
• Hardware total - Laércio Vasconcelos