capítulo 4 hierarquia de memória 2013
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Disciplinas: SC e Arquitetura e Organização de Computadores
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Fatec - Sorocaba
Memória Principal Anotações de Aula
Disciplina de Sc e Arquitetura e Organização de Computadores
Memória Principal A memória é o componente de um sistema de
computação cuja função é armazenar as informações que são manipuladas por este sistema, para que elas possam ser recuperadas quando necessário.
A memória de um computador é na verdade um subsistema formado de vários componentes (vários tipos diferentes de memória) que se interligam.
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Como as informações são representadas na memória O bit é o elemento básico de armazenamento
físico.
Um bit armazena apenas 2 valores distintos sendo portanto sua utilidade individual bastante restrita.
Célula: é um grupo de bits tratado em conjunto pelo sistema identificado por um endereço individual.
obs: alguns autores chamam tbém de Palavra
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Como se localiza uma informação na memória A memória é um conjunto ordenado de
células (ou palavras). Estas células são acessíveis apenas através
de seu endereço. Cada Célula tem um endereço individual.
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Hierarquia de memória Atualmente existem vários tipos de dispositivos
de armazenamento,cada um com características próprias (tempo de acesso, velocidade, etc), que em conjunto formam um subsistema organizado de forma hierárquica.
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Hierarquia de memória
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Hierarquia de Memória
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Principais parâmetros para análise das características de cada tipo de memória: Tempo de acesso Indica quanto tempo a memória gasta para colocar uma informação na barra de
dados após uma posição ter sido endereçada. Capacidade É a quantidade de informação que pode ser armazenada em uma memória. A
unidade de medida mais comum é o byte. Volatilidade
Volátil => não retém a informação quando falta energia elétricaNão volátil => retém a informação armazenada mesmo em falta
Tecnologia de fabricaçãoMemórias de semicondutores => dispositivos fabricados com circuitos eletrônicos
e baseados em semi-condutores.Memórias de meio magnético => dispositivos que armazenam informações sob a
forma de campos magnéticos (fitas, discos rígidos, disquetes)Memórias Óticas => CD-Rom
TemporariedadeCaracterística que indica o conceito de tempo de permanência da informação em
um dado tipo de memória. Custo:Custo de fabricação, bastante variado em função da tecnologia de
fabricação.
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REGISTRADORES Tempo de acesso/ciclo de memória: menor do sistema por serem
construídos com a mesma tecnologia da CPU. 1 a 2 nanosegundos
Capacidade: armazena um único dado(instrução ou endereço). Capacidade para poucos bits (8 a 64)
Volatilidade: voláteis
Tecnologia: memória de semicondutores
Temporariedade: tempo de permanência pequeno (p.ex. necessário para utilização na UAL)
Custo : maior custo entre os diversos tipos de memória
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Memória Cache Tempo de acesso/ciclo de memória: baixo, pois possuem
menores ciclos de memória que as memórias Ram comuns. 5 a 20 nanosegundos
Capacidade: quantidade de informações suficientes para o bom desempenho, mas não muito grande devido ao custo
Volatilidade: volátil
Tecnologia: circuitos eletrônicos de alta velocidade.memórias estáticas SRAM.
Temporariedade: tempo de permanência relativamente pequeno Menor que a duração da execução do programa.
Custo: Custo alto
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Memória Principal Tempo de acesso/ciclo de memória: baixa velocidade se
comparadas a memória cache. 50 a 80 nanosegundos
Capacidade: maior que a memória cache. Em torno de Gbytes. Volatilidade: volátil
Tecnologia: circuitos eletrônicos de alta velocidade. Memórias dinâmicas DRAM
Temporariedade: tempo de permanência maior que na cachê. Custo: Custo mais baixo que a cache.
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Memória Secundária Tempo de acesso/ciclo de memória: Alto, pois a maioria dos
dispositivos são eletromecânicos e não circuitos puramente eletrônicos. 120 a 300 nanosegundos (CD-ROM)
8 a 30 milisegundos (HD)
Capacidade: Grande capacidade de armazenamento. Varia de acordo com o dispositivo. Volatilidade: não volátil
Tecnologia: Grande variedade de tipos. Diferentes tecnologias de fabricação.
Temporariedade: Caráter permanente. Custo ; baixo
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BIOS – Basic Input Output System O Bios é o primeiro programa a ser carregado e
rodado assim que o PC é ligado.
Também é conhecido como “boot” ou programa inicializador.
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CMOS A memória de configuração (ou CMOS, como preferir) é uma
memória do tipo RAM, significando que o seu conteúdo é apagado quando a sua alimentação é cortada. Para que isto não ocorra, ela é alimentada por uma bateria, que também alimenta o relógio de tempo real (RTC) do sistema.
O conteúdo da memória de configuração é normalmente alterado através de um programa chamado setup.
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CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor - Semicondutor de
Óxido Metálico Complementar CMOS é uma tecnologia de construção de circuitos integrados.
Vários tipos de circuitos integrados são construídos usando esta tecnologia.
No PC CMOS é sinônimo da memória de configuração, onde fica o programa SETUP, pois esta memória é fabricada com a tecnologia CMOS.
Na memória de configuração dados sobre a configuração de hardware do sistema são gravados, tais como o tipo do disco rígido e a ordem de boot.
Fonte: Clube do hardware
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Organização da memória principal Lembrando alguns conceitos:
Palavra (nem sempre tem o mesmo número de bits que uma posição de memória)
Endereço, conteúdo e posição de memória Unidade de armazenamento (célula) Unidade de transferência: quantidade de bits
que é transferida da memória em uma operação de leitura ou escrita.
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Operações do Processador com a Memória Principal
Somente duas operações são permitidas na memória:
Leitura (read) – Recuperar uma informação armazenada. Não destrói o conteúdo da
memória
Escrita (write) – Armazenar informações na memória Destrói o conteúdo da memória,
jogando uma informação por cima
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Elementos que compõem a estrutura Processador/Memória Principal
Barramentos (dados, endereço, controle)
Registradores (dados, endereço)
Controlador de memória
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Elementos que compõem a estrutura Processador/Memória Principal
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Elementos que compõem a estrutura Processador/Memória Principal Barramentos Barramento de Dados: Interliga o RDM à Memória Principal para
transferência de informações. É bidirecional
Barramento de Endereços: Interliga a CPU à MP para transferência dos bits que representam um determinado endereço. É unidirecional.
Barramento de Controle: Conjunto de fios condutores que interliga o processador à memória para passagem de sinais de controle durante uma operação de leitura ou escrita. É bidirecional pois o processador envia sinais como read ou write e a memória envia sinais como WAIT (para o processador aguardar o término de uma operação).
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REM – Registrador de Endereços da Memória Registrador que armazena temporariamente o endereço de acesso a
uma posição de memória, ao se iniciar uma operação de escrita ou leitura.
Permite armazenar a mesma quantidade de bits do barramento de endereços
RDM – Registrador de Dados de Memória Registrador que armazena temporariamente a informação (conteúdo de
1 ou mais células) que está sendo transferida da MP para o processador (em uma operação de leitura), ou do processador para a memória( em uma operação de escrita).
Permite armazenar a mesma quantidade de bits do barramento de dados.
Registradores de dados e endereços da memória
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Controlador de Memória Este componente tem por funçãogerar os sinais
necessários para controlar os processos de leitura ou escrita.É o controlador que possui a lógica requerida para receber e interpretar os sinais de controla do processador e responder a ele.
Além disso decodifica o endereço colocado no barramento de endereço localizando a célula desejada e liberando os bits para o barramento de dados.
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Representação de um ciclo de leitura e escrita na memória principalCiclo de Leitura:
REM Endereço a ser lido (outro registrador)BE REMCPU: Sinais de Controle: ler MEM (Após um ciclo)RDM M(REM)
Ciclo de Escrita: REM Endereço a ser gravado (outro registrador)BE REMRDM Dado a ser gravadoBD RDMCPU : Sinais de Controle: gravar MEM (Após um ciclo)M(REM) RDM
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Exercícios1- Escreva o ciclo de leitura para:
Ler o conteúdo da posição 300 da MP.Considere que dentro da posição 300 tenho o valor 5.
2- Escreva o ciclo de escrita para gravar o dado 140 na posição 500 de memória
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Organização da memória principal
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Capacidade da Memória principal - Cálculos Exemplo 4.1
Uma memória tem um espaço máximo de endereçamento de 2K. Cada célula pode armazenar 16 bits. Qual o valor total de bits que podem ser armazenados nesta memória e qual o tamanho de cada endereço?
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Capacidade da Memória principal - Cálculos Exemplo 4.2
Uma memória RAM (MP) é fabricada com a possibilidade de armazenar um máximo de 256K bits (T). Cada Célula pode armazenar 8 bits.
a- Qual é o tamanho de cada endereço(tamanho do REM e BE)
b-Qual o total de células que podem ser utilizadas naquela RAM?
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Capacidade da Memória principal - CálculosExemplo 4.3 Um computador, cuja memoria Ram tem uma
capacidade máxima de armazenamento de 2K palavras de 16 bits cada, possui um REM e um RDM.
Qual o tamanho desses registradores; Qual o valor do maior endereço dessa MP e
qual a quantidade de bits que nela podem ser armazenados?
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Capacidade da Memória principal - CálculosExemplo 4.4 Um processador possui um RDM com capacidade de
armazenar 32 bits e um REM com capacidade de armazenar 24 bits. Sabendo-se que em cada acesso são lidas duas células da memória RAM e que o barramento de dados (BD) tem tamanho igual ao da palavra, pergunta-se:
a)Qual a capacidade máxima de endereçamento do microcomputador em questão?
b) Qual é o total máximo de bits que podem ser armazenados na memória RAM?
c) Qual o tamanho da palavra e de cada célula da máquina?
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capítulo4 - exercício 1 Um computador possui uma memória
principal com capacidade para armazenar palavras de 16 bits em cada uma de suas N células e seu barramento de endereços tem 12 bits de tamanho. Sabendo-se que cada uma das células pode armazenar o valor exato de uma palavra quantos bytes poderão ser armazenados nessa memória?
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Exercício 12 do livro (5ª edição)
Considere uma célula de MP cujo endereço é, em hexadecimal 2C81 e que tem armazenado em seu conteúdo um valor igual a F5A em hexadecimal. Sabe-se que neste sistema as células de memória tem o mesmo tamanho das palavras e que em cada acesso é lido o valor de uma célula. Pergunta-se:
a) Qual deve ser o tamanho do REM e do RDM? b) Qual deve ser a máxima quantidade de bits que
podem ser implementados nesta memória?
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Exercício 11 da lista Um Microcomputador possui uma capacidade máxima de memória
principal com 32k células cada uma capaz de armazenar uma palavra de 8 bits. Pergunta-se:
a- Qual é o maior endereço em decimal desta memória? b- qual é o tamanho do barramento de endereços deste sistema? c- Qtos bits podem ser armazenados no RDM e REM? d- Qual é o total máximo de bits que podem existir nesta memória?
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Tipos e Nomenclatura de MP
SRAM Leitura EscritaRAM DRAM SDRAM
RDRAM (Rambus) DDR e DDR2
ROM ROM(somente leitura) PROM
EPROMEEPROM e flash memory
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Erros Em todo sistema de transmissão de informações há
sempre a possibilidade de ocorrerem deformações ou até mesmo destruição de parte da informação transmitida. Isso ocorre devido a interferências no meio de transmissão.
Os atuais sistemas de memória possuem mecanismos capazes de detectar e corrigir estes erros.
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Processo básico para correção de erros - memória
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