Capítulo 4
Memória Interna (parte 1)
OCD – Organização de Computadores
Digitais
Just for Fun
www.old-computers.com
Believe it or not, this thing really
existed ! You must pedal fast enough to
keep the joystick functioning...Crazy !
I doubt they sold many of this one, as
kids were not really interested in
pedaling, and "pedaling people" were not
really interested in playing
Visão hierárquica da memória
Há diversos tipos de memória em um computador:
o
Registradores
o
na CPU
o
Interna ou Memória principal
o
Pode incluir um ou mais níveis de cache
o
Memória externa
Visão hierárquica da memória
o
Registradores (veremos quando tratarmos das CPU´s)
o
Cache L1 (em geral no chip da CPU)
o
Cache L2
o
Memória principal
o
Disco de cache
o
Disco
o
Ótica
o
Fita
Mem
Mem
ó
ó
ria Secund
ria Secund
á
á
ria
ria
Mem
Mem
ó
ó
ria Principal
ria Principal
Mem
Mem
ó
ó
ria Cache
ria Cache
Registradores
Registradores
CD
CD
-
-
ROM
ROM
Discos
Discos
Custo baixo Velocidade
Custo baixo Velocidade
baixa Capacidade
baixa Capacidade
Custo alto Velocidade
Custo alto Velocidade
alta Baixa capacidade
Características das memórias
o
Localização
o
Capacidade
o
Unidade de transferência
o
Método de acesso
o
Performance
o
Tipo físico
o
Características físicas
o
Organização
Localização
o
CPU
o
Interna
Capacidade
o
Tamanho da palavra
o
A unidade natural de organização, tipicamente igual ao
número de bits usados para representar um inteiro ou igual
ao tamanho de uma instrução
o
Excessões:
o
CRAY 1: palavra de 64 bits mas inteiro de 24 bits
o
VAX: palavra de 32 bits mas instrução expressa como
múltiplos do byte
o
Número de palavras
(8, 16 ou 32 bits) ou bytes (1 byte =
8 bits)
Unidade de Transferência
Unidade de Transferência
: é o número de bits que podem ser lidos
ou escritos de uma vez
o
Na memória Interna
o
Em geral determinada pela largura do barramento de dados
o
Na memória Externa
o
Em geral um bloco muito maior que uma palavra
Unidade endereçável
(outro conceito importante)
o
É a menor porção que pode ser endereçável individualmente,
sendo em geral igual à
palavra
, mas em alguns sistemas pode
ser o
byte
Métodos de acesso
o
Acesso seqüencial
o
Os dados são armazenados em unidades chamadas registros
o
O acesso é feito segundo uma seqüência linear específica
o
Além dos dados, também são armazenadas informações de
endereçamento
o
Parte do início do registro desejado e segue lendo todo o
registro
o
Tempo de acesso a determinado registro depende da posição
da informação desejada em ralação à leitura anterior: e.g.
unidades de fita
Métodos de acesso
o
Acesso direto
o
Blocos individuais têm endereço unívoco, baseado em sua
localização física
o
Acesso é feito indo-se diretamente à vizinhança do registro
desejado e, em seguida, por pesquisa seqüencial
o
O tempo de acesso depende da localização do dado em
relação à leitura anterior: e.g. discos
Métodos de acesso
o
Aleatório
o
Endereços individuais identificam as posições exatamente
o
Tempo de acesso é independente da localização atual e da
leitura anterior: e.g. RAM (random access memory) das
memórias principais e caches
o
Associativa
o
Dados são localizados pelo semelhança com a informação
procurada
o
Tempo de acesso é independente da localização atual e da
leitura anterior: e.g. algumas memórias cache
Performance
o
Tempo de acesso
o
É o tempo decorrido entre a apresentação do endereço e a
obtenção do dado
o
Tempo de ciclo de memória
o
Esse conceito é particularmente apropriado às memórias de
acesso aleatório
o
Pode ser necessário algum tempo para a memória
recuperar-se antes de novo acesso recuperar-ser possível, devido a necessidade
de esperar o desaparecimento de transientes ou para a
regeneração de dados
o
Tempo de ciclo: acesso + recuperação
o
Taxa de transferência
Tipos físicos
o
Semicondutor
o
RAM, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH ...
o
Magnética
o
Disco e Tape
o
Ótica
o
CD & DVD (grava em camadas, sob a superfície do disco)
o
Outros
o
Bolha (a memória bubble começou a ser utilizada na década de 70
mas foi abandonada quando os preços dos HD caíram na década
de 80)
o
Holograma (grava no volume do material, aumentando a
quantidade de informação gravada)
Características físicas
Quanto às características operacionais, as
memórias podem ser/ter/necessitar de:
o
regeneração
/ não-regeneração
o
voláteis
/ não-voláteis
o
apagável
/ não-apagável
Organização
o
O
arranjo físico
dos bits em palavras
pode ser de diversos tipos, e.g.:
o
pode ser intercalada nos HD´s
(para melhorar a desempenho de
leitura e escrita)
o
agrupadas de maneira não óbvia
nas pastilhas de memória RAM
(para permitir alta integração)
Valores máximos/mínimos
o
Qual a
capacidade
?
o
Para a aplicação em vista
o
Da tecnologia disponível
o
Qual a
velocidade
?
o
Para a aplicação em vista
o
Da tecnologia disponível
o
Quanto
custa
?
o
Para a aplicação em vista
o
Da tecnologia disponível
Determinará
as aplicações
Memória Semicondutora
o
RAM – Random Access Memory
o
Voláteis: armazenamento temporário
o
São de leitura e escrita
o
Podem ser estáticas ou dinâmicas
o
Não se trata de um nome apropriado, pois
TODAS as memórias semicondutoras são de
acesso randômico, mesmo as não voláteis
RAM Dinâmica ou DRAM
o
Os bits são armazenados em
capacitores carregados
o
Os capacitores descarregam devido às
correntes de fuga
o
É necessário
regenerar a memória
mesmo enquanto estiverem
ligadas (utilizando lógica de controle)
o
São de construção mais
simples
o
São
menores
por bit
o
São
menos caras
por bit
o
São
mais lentas
RAM Estática ou SRAM
o
Os bits são armazenados em
chaves liga/desliga
o
Não
há correntes de fuga
o
Não
há necessidade de regeneração quando ligadas
o
São de construção
mais complexa
o
São
maiores
por bit
o
São
mais caras
por bit
o
Não
necessitam de circuitos de regeneração
o
São mais
rápidas
ROM (Read Only Memory)
o
Armazenamento
permanente
o
Utilizada pra Microprogramação (que veremos em outro
capítulo)
o
Utilizada para:
o
biblioteca de
subrotinas
o
programas do sistema (
BIOS
)
Tipos de memórias
o
ROM
o
Gravadas durante a
manufatura
o
Muito
caras
para pequenas levas
o
PROM
(Programmable ROM)
o
Programáveis
apenas uma vez
o
Requer
equipamento especial
para ser
programada
Tipos de memórias
o
EPROM
(Erasable Programmable ROM)
o
Utilizada mais freqüentemente para leitura
o
Apagável por UV
o
EEPROM
(Electrically Erasable PROM)
o
Requer muito mais tempo para escrever do
que para a leitura
o
Memória Flash
o
Similar ‘a EEPROM no modo de
operação, mas requer menos tempo
para a escrita
Detalhes da organização
o
Um chip de 16Mbit pode ser organizado de diferentes maneiras:
o
1M com palavras de 16 bits (= 16 Mbits)
o
16M com 1 bit (= 16 Mbits), uma palavra requer vários chips, necessitando
de mais conectores na placa-mãe
o
16 Mbits = 2
24
, mas é possível organizar o chip de modo a ter menos linhas de
endereço.
o
Um chip de 16Mbit pode ser organizado como uma matriz 3D (array) de
2048
x 2048 x 4bits = 16 Mbits
. São 11 pinos para endereçar 2048 linhas (
2 kbits =
2048 = 2
11
)
o
Esse arranjo
diminui o número de linhas
de endereço necessárias, mas
aumenta
a lógica de controle
:
o
Multiplexa linhas e colunas de endereços
o
É mais flexível, pois a adição de mais 1 pino dobra o número de linhas e
colunas (
2
12
=4096
), o que multiplica por 4 a capacidade da memória
4096 x
Regeneração
o
O circuito de regeneração deve ser incluído no chip
o
Primeiro desabilita o chip
o
Conta sobre todas as linhas
o
Lê & Escreve de volta
o
Essa operação deteriora a performance (e vocês que
achavam estranho que as memórias de núcleo de ferrite
apagavam quando lidas ...)
Just for Fun
www.old-computers.com
Atari tries to convince women to buy their computers...
Crap! To reach their goal they communicate on a very fashionable subject
of that time, the aerobics of course !
We'll notice some funny details :
To knidle us, she left her bra on the wall (left to the aerial).
Once more, they take the piss out of us: only one cable to power up the
computer, connect the TV and the disk-drive... they go too far !
Apparently, she just put her left foot into the disk-drive. It is all tense,
her hair is all tousled and she's got black eyes. It's clear that she just had
a painfull experience...
Tipos de encapsulamentos
para memória
o
DIP
(Dual In Line Package) - esse é um tipo antigo
de encapsulamento de memória utilizado em
computadores XT e 286. Eram frequentemente
soldados na placa.
o
Memória com encapsulamento DIP14
o
SIPP
(Single In Line Pin Package) - esse tipo de
memória possui uma linha de pinos para conexão em
um dos lados da placa e é composto por um conjunto
de chips DIP, formando um
pente de memória
de 8
bits. Foi utilizado em placas-mãe dos processadores
286 e 386.
o
Tinham 30 pinos e provaram-se pouco práticas pois
os pinos quebravam ou entortavam na instalação.
Foram rapidamente substituídas pelas SIMM.
Tipos de encapsulamentos
para memória
o
SIMM
(Single In Line Memory Module) – este pente
de memória tem contatos dos dois lados da placa com
a mesma distribuição de sinais
.
o
Foi o primeiro tipo a usar um slot (conector de
encaixe) para sua conexão à placa-mãe.
o
Os primeiros módulos de
30
conectores costumavam
ter ou 256 KB ou 1 MB de memória e eram
compatíveis em pinagem com as memórias SIPP.
Tinham
8 ou 9 bits
e eram instaladas em conjuntos de
4 nos 486 de 32 bits.
o
As SIMMs de
72
conectores tinham
32 ou 36 bits
,
em pentes com capacidade de 1 MB a 16 MB. Foram
muito usadas nos primeiros modelos dos 386 e 486.
o
30- (esquerda) e 72-pin (direita) SIMMs.
Tipos de encapsulamentos
para memória
o
DIMM
(Double In Line Memory Module) – tinha
uma linha de conectores em cada lado da placa,
mas, ao contrário das SIMM, os
sinais em cada
lado eram diferentes
.
o
Muito utilizado em placas-mãe de
processadores Pentium pois têm a vantagem ter
64 bits
. Podem ter capacidade de 16 a 512 MB.
o
DIMM: módulo
SDRAM
(synchronous dynamic
random access memory) de 168 pinos
(esquerda) e módulo
DDR SDRAM
(double-data-rate SDRAM) de 184 pinos (direita).
Tipos de encapsulamentos
para memória
Encapsulamentos mais comuns para memórias
DRAM:
DIP 16-pin (DRAM chip, geralmente
pre-FPRAM
)
SIPP (geralmente
FPRAM
)
SIMM 30-pin (geralmente
FPRAM
)
SIMM 72-pin (geralmente
EDO RAM
)
DIMM 168-pin (
SDRAM
)
DIMM 184-pin (
DDR SDRAM
)
