Aula 6 hardware - memórias

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Aula 6 hardware - memórias

  1. 1. MEMÓRIAS Professor   Wagner  Gadêa Lorenz wagnerglorenz@gmail.com Disciplina:  Introdução  a  Computação Curso  de  Sistemas  de  Informação Cachoeira  do  Sul,  24  de  Março  de  2015. 1
  2. 2. q Se o processador é o principal componente de qualquer computador, a memória RAM é a sua principal ferramenta de trabalho. Desde uma calculadora xing-­‐ling, até um grande mainframe, não existe nenhum tipo que computador que não utilize memória RAM. 2 Memória  RAM Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  3. 3. q O processador utiliza a memória RAM para armazenar programas e dados que estão em uso e fica impossibilitado de trabalhar sem ter pelo menos uma quantidade mínima dela. q Aliás, nos computadores atuais, a velocidade de acesso à memória RAM é um dos principais determinantes da performance, daí a vital importância do uso da memória cache. 3 Memória  RAM Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  4. 4. q A sigla "RAM" significa "Ramdom Access Memory" ou "memória de acesso aleatório". q Este nome é mais do que adequado, pois a principal característica da memória RAM é a capacidade de fornecer dados anteriormente gravados, com um tempo de resposta e uma velocidade de transferência centenas de vezes superior à dos dispositivos de memória de massa, como o disco rígido. 4 Memória  RAM Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  5. 5. q Mais uma característica marcante da memória RAM é o fato dela ser volátil: precisa ser constantemente reenergizada para conservar os dados gravados. q Como numa calculadora, perdemos todos os dados nela armazenados quando desligamos o micro. 5 Memória  RAM Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  6. 6. q Se, por exemplo, você estiver escrevendo uma carta no Word e, de repente, houver um pico de tensão e o micro reinicializar, sem lhe dar tempo de salvar a carta no disco rígido, você perderá todo seu trabalho. q Na verdade, pode ser que no futuro algum tipo de memória não volátil venha a definitivamente substituir a memória RAM. 6 Memória  RAM Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  7. 7. q A IBM por exemplo vem desenvolvendo as memórias MRAM, que armazenam dados na forma de sinais magnéticos. q A promessa é que além de conservarem os dados gravados por anos a fio, elas sejam tão rápidas e baratas quanto as memórias atuais. 7 Memória  RAM Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  8. 8. q Os chips de memória RAM possuem uma estrutura extremamente simples. q Para cada bit 1 ou 0 a ser armazenado, temos um minúsculo capacitor; quando o capacitor está carregado eletricamente temos um bit 1 e quando ele está descarregado temos um bit 0. 8 Como  funciona Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  9. 9. q Para cada capacitor temos um transístor, encarregado de ler o bit armazenado em seu interior e transmiti-­‐lo ao controlador de memória. q A memória RAM é volátil justamente devido ao capacitor perder sua carga muito rapidamente, depois de poucos milésimos de segundo. 9 Como  funciona Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  10. 10. q A produção de chips de memória é similar ao de processadores: também utilizamos um waffer de silício como base e um laser para marcá-­‐lo. q A diferença é que os chips de memória são compostos basicamente de apenas uma estrutura básica: o conjunto capacitor/transístor, que é repetida alguns milhões de vezes, enquanto os processadores são formados por estruturas muito mais complexas. 10 Como  funciona Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  11. 11. q Acesso a dados: Para ler e gravar dados na memória, assim como controlar todo o trânsito de dados entre a memória e os demais componentes do micro, é usado mais um circuito, chamado controlador de memória, que faz parte do chipset localizado na placa mãe. 11 Como  funciona Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  12. 12. q Para facilitar o acesso a dados, dividimos os módulos de memória em linhas e colunas. q Para acessar um determinado transístor (seja para gravar ou ler dados), o controlador de memória primeiro gera o valor RAS (Row Address Strobe), ou o número da linha da qual o transístor faz parte, sendo gerado em seguida o valor CAS (Collum Address Strobe), que corresponde à coluna. 12 Como  funciona Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  13. 13. 13 Como  funciona Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  14. 14. q Desde as primeiras memórias do início da década de 80, até as memórias produzidas atualmente, é usada a mesma estrutura básica formada por um capacitor e um transístor para cada bit de dados. q Foram porém, realizadas melhorias na forma de organização física e na forma de acesso, que permitiram melhorar consideravelmente a velocidade de acesso. 14 Tecnologias  utilizadas Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  15. 15. q Também foi possível aumentar a velocidade de acesso aos dados depositados na memória através do aumento do barramento de dados. q O PC original era capaz de ler apenas 8 bits por ciclo de clock, enquanto o Pentium pode ler 64 bits por ciclo: 8 vezes mais. 15 Tecnologias  utilizadas Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  16. 16. q Durante estas duas décadas, existiram várias tecnologias de memória: q Começando pelas memórias regulares, usadas nos XTs e alguns 286s; q Evoluíram para as memórias FPM, usadas em PCs 386 e 486; q Em seguida para as memórias EDO, usadas nos últimos 486s e nos Pentium. 16 Tecnologias  utilizadas Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  17. 17. q Estas três primeiras tecnologias foram substituídas pelas memórias SDRAM, usadas pelos últimos PCs com processadores Pentium e Pentium MMX e padrão a partir do Pentium II e K6-­‐2. 17 Tecnologias  utilizadas Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  18. 18. Memórias Regulares: q As memórias regulares foram o primeiro tipo de memória usado em micros PC. q Neste tipo antigo de memória, o acesso é feito enviando primeiro o endereço RAS e em seguida o endereço CAS. q Uma forma de acesso bem simples, que combina com a tecnologia da época, mas que não ajuda muito em termos de desempenho. 18 Tecnologias  utilizadas Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  19. 19. q Este tipo de memória foi fabricado com velocidades de acesso a partir de 150 nonosegundos (bilhonésimos de segundo), mais do que suficientes para suportar o bus de 4.77 MHz do PC original. 19 Tecnologias  utilizadas Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  20. 20. q Em primeiro lugar, DDR é a sigla de Double-­‐Data-­‐Rate(taxa dupla de transferência em português), significando que esta tecnologia permite que dois dados sejam transferidos ao mesmo tempo. 20 O  que  é  DDR Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  21. 21. q Antes de mais nada, os processadores trabalham com duas medidas de processamento: o clock interno e externo. q A primeira delas se refere a frequência máxima que a CPU consegue trabalhar; q A segunda é a velocidade de transferência dos dados para o barramento principal da máquina, o chamado “Front Side Bus” (FSB) . q Normalmente, o clock interno é muito maior que o externo. 21 DDR Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  22. 22. q Durante vários anos, até o final da década de 90, as memórias SDRAM trabalhavam com uma frequência de 133 MHz (as chamadas PC133). q Por outro lado, somente com o Pentium 3 o clock externo de 133 MHz foi atingido, visto que as CPUs anteriores trabalhavam com um FSB menor. q Consequentemente, esta questão não foi preocupação durante um bom tempo. 22 DDR Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  23. 23. q Entretanto, quando o Pentium 4 foi lançado com um FSB 400 MHz, a SDRAM evoluiu um pouco e passou a trabalhar com a frequência de 200 MHz Contudo, apesar de ter aumentado, a SDRAM só explorava metade do valor oferecido pelo barramento. q Uma solução natural seria então desenvolver um mecanismo que dobrasse a frequência de alguma maneira. q Consequentemente, foi exatamente isso que aconteceu, com a advento da DDR. 23 DDR Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  24. 24. q Com a DDR(DDR1) , foi possível transferir 2 dados ao invés de um, assim, na teoria, dobrando a frequência de 200 para 400Mhz. A tabela abaixo mostra os principais valores de memórias DDR1 vendidas no mercado. 24 DDR Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  25. 25. 25 DDR Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  26. 26. q Como pode ser observado na tabela, existe uma medida chamada de “Taxa de Transferência”, bastante usada para contabilizar a velocidade de um modelo específico. Ela é obtida pela seguinte fórmula: q Taxa de Transferência = [clock da memória] × [número de bytes transferidos] x 2 ( número de dados por vez) 26 DDR Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  27. 27. q Taxa de Transferência = [clock da memória] × [número de bytes transferidos] x 2 ( número de dados por vez) Como a DDR trabalha com 64 bits por segundo ,ou seja, 8 bytes, a fórmula assume os seguintes valores: Taxa de Transferência = clock x 2 x 8 = 16 x clock No caso da DDR-­‐200, temos: Taxa de Transferência = 16 x 100 = 1600, que originou o nome PC-­‐1600. 27 DDR Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  28. 28. q Como os processadores continuaram evoluindo, a frequência do clock externo também aumentou na mesma proporção. q Por exemplo, alguns modelos do próprio Pentium 4 chegaram a utilizar o FSB de 800 MHz, o que exigiu outra avanço por parte das memórias. Por esse motivo, a tecnologia DDR2 foi desenvolvida, sendo lançada oficialmente no ano de 2003. 28 DDR2 Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  29. 29. q Um pente de memória DDR2 transmite 4 dados por ciclo de clock, o que permite, na teoria, a velocidade de transmissão dobre, comparando com a DDR1. q Nesta versão, a frequência do barramento vale o dobro do clock da memória, possibilitando que dois dados sejam transmitidos na borda de subida e outros dois na borda de descida. Nas memórias DDR versão 1, ambas frequências eram as mesmas. 29 DDR2 Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  30. 30. q As DDR2 trouxeram grandes melhorias no gerenciamento de energia, pois nas DDR clássicas a Terminação Resistiva (ODT) ficava na placa mãe, o que causava interferências eletromagnéticas, incluindo ruídos e consumo elevado de energia. q No modelo DDR2, o ODT está presente no próprio chip de memória, o que reduz bastante os problemas apresentados acima. Este modelo trabalha com 240 pinos. 30 DDR2 Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  31. 31. q Apesar de na teoria dobrar a velocidade, a DDR2 apresenta alguns problemas de latência, chegando a atingir quase o dobro da DDR clássica. q Aproximadamente, a latência na leitura de uma DDR1 é de 2 ou 3 ciclos. q Já na DDR2, o valor sobre para 4 entre 6, o que diminui um pouco a sua vantagem em relação a DDR1. 31 DDR2 Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  32. 32. 32 DDR2 Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  33. 33. q Como nada estaciona no mundo da informática, o FSB dos novos processadores continuaram aumentando, tornando insuficiente a velocidade obtida pelos modelos DDR2. q Por isso, pouco tempo atrás, o padrão DDR3 foi lançado, tornando-­‐se cada vez mais presentes nas novas placa mães. 33 DDR3 Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  34. 34. q O avanço mais perceptível é o fato da capacidade de comunicação ter atingido oito vez o valor do clock da memória, através da transmissão de 8 dados por um pulso de clock. q Mais uma vez, a latência aumentou, portanto, o ganho real não chega a ser o dobro comparado com a DDR2. 34 DDR3 Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  35. 35. q Caso você for montar uma máquina potente top de linha, o uso de memórias DDR3 são indispensáveis, visando atingir o máximo de desempenho possível. q Além disso, já existem pentes deste modelo com capacidades de 8 GB. 35 DDR3 Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  36. 36. 36 DDR3 Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  37. 37. q Dual Channel, que permite um ótimo ganho de desempenho no uso de memórias DDR. q Este mecanismo dobra a largura do barramento, permitindo que 128 bits sejam transmitidos ao invés de 64 bits. q Para isso, existe a necessidade da instalação de dois pentes idênticos, sendo que um deles armazena os primeiros 64 bits e o outro os 64 bits restantes. q Assim, na teoria, é possível transmitir o dobro de informação ao mesmo tempo. 37 Dual  Channel Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  38. 38. q Este mecanismo já existia, de forma primitiva, na época da primeira versão da DDR, contudo, quase não foi implementado nas placa mães. q Foi só na DDR2 que o Dual Channel virou praticamente um padrão, visto que agora as motherboards já ofereciam suporte. q Todas as DDR3 estão sendo projetadas para funcionar com este recurso. 38 Dual  Channel Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  39. 39. q Apesar de Dual Channel trazer vantagens, seu uso não é obrigatório. q Portanto, você pode instalar somente um pente de memória DDR, mas não irá obter o mesmo resultado. 39 Dual  Channel Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  40. 40. ■ Hardware: Dispositivos de Armazenamento. Tipos de Computadores. 40 PRÓXIMA  AULA Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  41. 41. Conteúdo Moodle (http://wagnerglorenz.com.br/moodle/) Dúvidas wagnerglorenz@gmail.com 41 Conteúdo e Dúvidas Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz
  42. 42. • TANENBAUM, Andrew. S.. Organização Estruturada de Computadores. Rio de Janeiro: LTC, 2001. • MONTEIRO, Mario A. Introdução a Organização de Computadores. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007 • STALLINGS, William. Arquitetura e Organização de Computadores. 8ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010. • Hardware -­‐ O Guia Definitivo Vol. 2, Morimoto. Carlos E. Editora Sulina, 2010, pag. 1086. 42 Referências Bibliográficas Introdução  a  Computação Prof.  Wagner  Gadêa  Lorenz

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