Aula 4 - Cap.4

Introdução à Organização de Computadores

Prof. Vinícius Silva de Souza

Introdução à Memória Principal (MP) (RAM) Dispositivos de entrada Dispositivos de saída Memoria primaria (RAM) Programas são armazenados aqui Processador Controlador de memoria Memoria secundaria (discos rígidos, CDs, etc)

 Conceito presente desde os

primórdios da Arq. Von Neumann.

 Também chamada de memória

Caraterização Memorias

Localização

Número de bits que podem ser lidos ou escritos de cada vez.

Características e tipos

• Tamanho da palavra: Geralmente, é igual ao número de bits usado para representar um número inteiro ou ao tamanho de uma instrução

• Número de palavras: Indica a capacidade de armazenamento.

Capacidade: Desempenho:

Tempo de Acesso:

• Acesso Aleatório: Tempo decorrido desde o instante em que um endereço é apresentado à memória até o momento em que os dados são armazenados (escrita) ou se tornam disponíveis (leitura);

• Acesso Não-Aleatório: Tempo gasto para posicionar o mecanismo de leitura-escrita na posição desejada.

Tempo de Ciclo: Compreende o tempo de acesso e um tempo adicional requerido antes que um segundo acesso possa ser iniciado.

Taxa de Transferência: Taxa na qual os dados podem ser transferidos de ou para a unidade de memória.

Unidade de Transferência

Método de Acesso

• Seqüencial: O acesso é feito segundo uma seqüência linear específica, influindo no tempo de acesso.

• Direto: O acesso é feito por meio de um acesso direto a uma vizinhança

genérica do registro e, em seguida, por uma pesquisa seqüencial, influindo no tempo de acesso (ex. Disco Rígido).

• Aleatório: Qualquer posição pode ser selecionada de modo aleatório, sendo endereçada e acessada diretamente. O tempo de acesso a uma determinada posição é constante.

• Associativo: Tipo de memória de acesso aleatório. Uma palavra é buscada na memória com base em uma parte de seu conteúdo, e não de acordo com seu endereço. Tecnologias Características Físicas Semicondutores Magnética, Ótica Magneto-ótica.

• Volátil: Necessita de energia elétrica para reter a informação armazenada;

• Não-volátil: Uma vez gravados, os dados permanecem armazenados sem alteração até serem

explicitamente modificados;

• Apagável: Conteúdo pode ser facilmente modificado;

• Não-apagável: Conteúdo não pode ser alterado, a menos que a

unidade de armazenamento seja destruída.

Processador Interna Externa



As três principais características de uma memória:

Custo, Capacidade e Tempo de Acesso



São conflitantes.



Solução: Empregar uma hierarquia de memória, e

não um único componente (uma única tecnologia).



Um sistema de computador típico é equipado com

uma hierarquia de subsistemas de memória



Objetivo: Organizar dados e programas na hierarquia

de maneira que os dados requeridos sejam

freqüentemente encontrados nas memórias mais

rápidas.

Memória Principal (MP). Principais características (RAM)

 Tempo de acesso (ciclo de memória):  Maior que da memória cache.

 50 e 80 ns (DDR3 = 5-10ns)

 Capacidade: Superior a memória cache, podendo se limitada por dois

fatores:

 Projeto de arquitetura do processador

 Limitação imposta pelo dispositivo de controle da memória

(inserido no chipset) e pela tecnologia da placa-mãe

 Volatilidade: volátil, tal como acontece com os registradores e

memória cache.

 Tecnologia:

 Gerações iniciais (1970) era uma matriz de pequenos núcleos

magnéticos (baixa velocidade).

 Novas gerações usam semicondutores.  Temporariedade

 Em geral mais duradoura comparada com a memória cache.  Muito variável, dependendo do tamanho do programa, e sua

duração.

Memória Principal (MP). Organização

 Organizada por um conjunto de

N células, seqüencialmente dispostas.

 Cada célula tem M bits

(usualmente 8), esta unidade é manipulada em conjunto (leitura e escrita).

 Acesso aleatório, depende

apenas de seu endereço.

Memória Principal (MP). Operações do Processador com a Memória Principal

Registrador de Dados da Memória (RDM), Memory Buffer Register

(MBR)

Barramento de Dados: Interliga RDM à MP. É bidirecional. (system bus) Registrador de Endereços da Memória (REM), Memory Address

Register (MBR)

Barramento de endereços: Interliga REM à MP. É unidirecional.

Barramento de controle: interliga processador (unidade de controle) à memória.

Controlador da memória:

Memória Principal (MP). Operações do Processador com a Memória Principal

 Recuperar uma informação armazenada na memória (não destrói o

conteúdo) Leitura

Para que uma operação de leitura seja completada, uma serie de microoperações são realizadas. Tempo gasto chama-se, tempo de

acesso.

1 – REM  de outro registrador 1ª - O endereço é colocado no BE 2 – Sinal de leitura no BC

2ª - Decodificação do endereço e localização da célula (Controlador de memória)

3 – RDM  MP(REM)

4- Para outro registro  RDM Versão real

Memória Principal (MP). Operações do Processador com a Memória Principal

 Armazenar informações na memória (destrói os dados)

Escrita

Para uma operação de leitura seja completada, uma serie de

microoperações são realizadas. Tempo gasto chama-se, tempo de

acesso.

1 – REM  de outro registrador 1ª - O endereço é colocado no BE 2 – (RDM)  (outro registrador) 3 – Sinal de escrita (UC)

4 – (MP(REM))  RDM

5- Para outro registro  RDM

Memória Principal (MP). Cálculos da capacidade da MP

N – quantidade de células ou endereços

M – quantidade de bits armazenados numa célula T – total de bits que podem ser armazenados na MP T = N x M



Todos os tipos de memória de semicondutor abaixo são de

acesso aleatório:



RAM: Memória de Acesso Aleatório (random-access

memory)



ROM: Memória Apenas de Leitura (read_only memory)

PROM: Memória Apenas de Leitura Programável

(programmable ROM)



EPROM: Memória Apenas de Leitura Programável e

Apagável (Obs: Principalmente de Leitura)



EEPROM: Memória Apenas de Leitura Programável e

Apagável Eletricamente (Obs: Principalmente de

Leitura).



FLASH: Alta velocidade de programação (Obs:

Principalmente de Leitura).

Memória interna/semicondutor RAM SRAM DRAM FPM DRAM EDO RAM BEDO RAM RDRAM DDR, DDR2, DDR3 ROM PROM EPROM

EEPROM e Flash Memory L/E – Leitura/Escrita

(R/W – Read/Write)

ROM (Somente leitura) (Read Only Memory)

Memória secundaria



Encontra se na base da

pirâmide, representando

memórias com alta capacidade

de armazenamento.



Custo baixo (por byte)



Tempos de acessos superiores

(os mais lentos na hierarquia)



Chamada também como

memória auxiliar ou de massa.



Em geral são dispositivos



Solid State Drives SSD (RAM-drive)

SSD (sigla do inglês solid-state drive) ou unidade de estado sólido é um tipo de dispositivo, sem partes móveis, para armazenamento não volátil de dados digitais. São, tipicamente, construídos em torno de um circuito integrado semicondutor, responsável pelo

armazenamento, diferindo dos sistemas magnéticos (como os HDs e fitas LTO) ou óticos (discos como CDs e DVDs). Os dispositivos

utilizam memória flash (estilo cartão de memória SD de câmeras digitais).



Solid State Drives SSD (RAM-drive)

Vantagens

 Tempo de acesso reduzido. O tempo de acesso à memória é muito menor do que o tempo de

acesso a meios magnéticos ou ópticos. Outros meios de armazenamento sólido podem ter características diferentes dependendo do hardware e software utilizado;

 Eliminação de partes móveis eletro-mecânicas, reduzindo vibrações, tornando-os completamente

silenciosos;

 Por não possuírem partes móveis, são muito mais resistentes que os HDs comuns contra choques

físicos, o que é extremamente importante quando falamos em computadores portáteis;

 Menor peso em relação aos discos rígidos convencionais, mesmo os mais portáteis;  Consumo reduzido de energia;

 Possibilidade de trabalhar em temperaturas maiores que os HDs comuns - cerca de 70° C;

 Largura de banda muito superior aos demais dispositivos, apresentando até 250 MB/s na gravação

2 e até 700 MB/s nas operações de leitura). Memória secundaria



Solid State Drives SSD (RAM-drive)

Desvantagens

 Custo mais elevado;

 Capacidade de armazenamento inferior aos discos rígidos IDE e SATA.

Exercícios

O que você entende por acesso à memória? Caracterize o tempo de

acesso nos diversos tipos de memória. (Registradores, Cache, Memória Principal e Memória Secundária)

Compare uma memória principal e uma memória cache em termos de

tempo de acesso, capacidade e temporariedade de armazenamento de dados.

Qual a vantagem de muitos registradores em um processador?

Você considera válida a afirmação “um computador com mais poder de

processamento pode armazenar mais programas”? Explique.

Você considera válida a afirmação “vale aumentar a capacidade da

memória principal para que o acesso aos meios magnéticos (discos

- MACHADO, Francis Berenger e MAIA, Luiz Paulo. Arquitetura de Sistemas Operacionais, 4a. edição. Ed. LTC, 2013.