Capítulo 4 Subsistemas de Memória

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Capítulo 4

Subsistemas de

Memória

Professor Johnny Marques

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Subsistemas de Memória

• Memória => Componente de sistema computacional cuja

função é armazenar temporária ou definitivamente os dados e

informações que estão sendo manipulado pelo subsistema de

processamento.

• Operações => Ocorrem somente dois tipos operações nas

memórias.

• Leitura

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Subsistemas de Memória

• Escrita (Write) = É a operação de armazenamento de dados

e informações na memória.

• Leitura (Read) = É a operação de recuperação dos dados e

informações da memória.

• Células = É um bloco de bits. Nas operações de memória os

bits são tratadas em bloco, em conjunto de bits.

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Esquemas Conceitual de Memória

• Duas únicas ações: Guardar um elemento (armazenar) chamada de escrita ou gravação (write)

• Recuperação do dado (recuperar) chamada de leitura (read)

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Subsistemas de Memória

• Registradores

• Memória principal

• Memória cache

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Registradores

• Registradores: (Registrador de Instrução)

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Memória Principal (ou RAM)

• Memória Ram: (Random Access Memory)

• Memória volátil, necessita de energia para manter os bits,

onde a UCP armazena os dados e informações a serem

processados.

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Memória Cache

• Memória Cache: Memória volátil intermediária entre a UCP e

a MP (Memória Principal), utilizada para agilizar o processo

de busca entre Processador e Memória Principal.

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Memória Secundária

• Memória Secundária: São consideradas memórias

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Características dos Componentes de Memória

• Tempo de acesso

• Capacidade

• Volatilidade

• Tecnologia de fabricação

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Tempo de Acesso

• Indica o tempo que leva para a memória colocar a informação

no barramento de dados depois da posição ter sido

endereçada.

• Tempo de acesso para leitura.

• Aumenta em direção à base da hierarquia.

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Capacidade

• Quantidade de informação que pode ser armazenada em

memória:

• Medida em bytes

• Quantidade de células capaz de armazenar

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Volatilidade

• Capacidade de reter ou não a informação quando a energia

elétrica é desligada.

• Memória volátil – não retém a informação

• Registradores, memórias cache e principal (RAM)

• Memória não-volátil – retém a informação

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Tecnologia de Fabricação

• Memórias de semicondutores (memórias eletrônicas):

• Registradores, memórias cache e principal, ROM

• Mais caras

• Memórias de meio magnético:

• Usadas em discos rígidos (hard disks – HDs)

• Não-volátil e mais baratas

• Memória de meio ótico:

• CDs, DVDs

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Custo

• Normalmente calculado pelo preço por byte armazenado.

• Memória secundária é bem mais barata que memória principal, por isso sua capacidade de armazenamento é bem maior.

• HD interno 1TB – R$ 200,00

• Custo de 1 byte – 200 / (1024*1024*1024*1024)

• R$ 0,000000000182 por byte

• 2GB RAM –R$ 140,00

• Custo de 1 byte – 140 / 2*1024*1024*1024

• R$ 0,0000000652 por byte

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Subsistemas de Memória

• Cada célula é identificada por um endereço

Memória é

organizada seqüencialmente a partir do endereço (0) até o

endereço (N-1) sendo N quantidade total de grupos.

• Os endereços não são fisicamente gravados na memória,

somente as informações armazenadas em cada célula.

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Organização da Memória Principal

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Organização da Memória Principal

• Relação endereço x conteúdo de um célula

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Organização da Memória Principal

• (a) Número de Células = FFFF₁₆ + 1₁₆= 10000₁₆ = 65536₁₀ = 64K células

• (b) Número de Células = FFFFFF₁₆ + 1₁₆= 1000000₁₆ = 16777216₁₀ = 16M células

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Capacidade da Memória Principal

• MP é um conjunto de N células, onde cada uma armazena M bits

(quantidade de bits de uma célula individual), quantidade de endereços também é igual a N.

• MP tem N endereços = 2E

• Total de bits

• T = N x M = 2E _{x M}

• Exemplo: MP tem espaço de endereçamento de 2K e cada célula armazena 16 bits. Qual a capacidade da MP e o tamanho de cada endereço?

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Registradores

• Registradores: São estruturas de memória internas dos processadores que acessam a Memória Principal são eles:

• REM = (Memory Address Register) Registrador que envia o endereço para a memória.

• RDM = (Memory Buffer Register) Registrador que envia ou recebe os dados da memória.

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Registradores (Princípios Básicos)

• Caracteres alfanuméricos significam abreviaturas de nomes de registradores ou posições de memória (Ex: REM, MP);

• Parênteses indicam conteúdo, no caso de registradores, ou que o valor entre parênteses é um endereço de MP;

• Convenções da Register Transfer Language (Linguagem de

Transferência entre Registradores - LTR);

• Uma seta indica atribuição, isto é, transferência de conteúdo de um registrador para outro ou para a MP ou vice-versa. Por exemplo:

• (REM) (CI) - significa que o conteúdo do registrador cujo nome é CI é transferido (uma cópia) para o registrador REM;

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Operação de Leitura

• Algoritmo:

1) (REM) (outro registrador)

1a) o endereço é colocado no barramento de endereços;

2) Sinal de leitura (READ) é colocado no barramento de controle;

3) (RDM) (MP(REM)), pelo barramento de dados;

4) (outro registrador) (RDM).

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Operação de Escrita

• Algoritmo:

1) (REM) (outro registrador)

1a) o endereço é colocado no barramento de endereços;

2) (RDM) (outro registrador)

3) Sinal de escrita (WRITE) é colocado no barramento de controle;

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Exemplo:

• Um processador possui um BE com capacidade de transferir 33 bits de cada vez. Sabe-se que o BD permite a transferência de 4 palavras em cada acesso e que cada célula da MP armazena 1/8 de cada palavra. Considerando que a MP pode armazenar no máximo 64G bits, responda:

• Qual a quantidade de células da MP?

• Qual o tamanho do REM e do BD?

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Exemplo:

BE = 33 bits;

Célula = 1/8 palavra;

T = 64G bits

N = 233 _{= 2}3 _{* 2}30 _{= 8G (N = Quantidade de células ou linhas)}

T = N x M; logo M = T / N

M = 64G / 8G = 8 bits por célula

Se cada célula de memória armazena 1/8 de uma palavra, logo:

1 palavra = (8 * 8) = 64 bits

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Exemplo:

BD = 4 palavras;

Palavra = 64 bits;

BD = 4 * 64 = 256 bits

• Qual a quantidade de células da MP?

• 8G células

• Qual o tamanho do REM e do BD?

• O REM sempre é igual ao tamanho do BE.

• REM = 33 bits; BD = 256 bits

• Qual o tamanho de cada célula e cada palavra?

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Tipos e Nomenclatura da MP

• Tipo de RAM (RandomAccess Memory)

• SRAM (Static RAM)

• Mais rápido e de custo mais elevado

• Usado na construção de memória cache

• DRAM (Dynamic RAM)

• Usado na construção da MP

• RAM

• Memória para ler e escrever (R/W memory)

• Memória volátil

• Memória de leitura somente (ROM - Read Only Memory)

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Memória ROM

A memória ROM (Read Only Memory - Memória Apenas de Leitura) é uma memória não

volátil e apenas de leitura que chega ao usuário já previamente gravada. O fabricante grava as informações na pastilha e estas são permanentes, não havendo possibilidade de alteração.

No entanto, existem tipos especiais de memória ROM que permitem alteração:

•PROM (Programmable Read Only Memory – Memória Apenas de Leitura Programável):

é uma memória não volátil e apenas de leitura, porém programável. Nesta memória, a programação pode ser realizada pelo próprio usuário. No entanto, uma vez programada, não permite a alteração de seu conteúdo.

•EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory – Memória Apenas de Leitura

Programável e Apagável): é uma memória não volátil, apenas de leitura e

reprogramável. Sua programação é feita eletricamente, podendo ser apagada através da exposição de sua pastilha à luz ultravioleta.

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