O documento discute a memória principal de um computador, sua organização e arquitetura. Resume que a memória armazena informações manipuladas pelo sistema e permite recuperá-las rapidamente. Existem diferentes tipos de memória devido às diferenças de velocidade, capacidade e volatilidade. A memória principal é organizada em células endereçáveis que podem armazenar bits.

1. Memória Principal
Organização e Arquitetura de Computadores
Cristiano Pires Martins

2. ◦ Memória é o componente de um sistema
de computação cuja função:
– armazenar as informações que são ou serão
manipuladas por esse sistema, para que elas
possam ser prontamente recuperadas,
quando necessário;
◦ Na prática não é possível construir e
utilizar apenas um tipo de memória;
◦ A memória de um computador é um
sistema.
Introdução

3. Introdução
ARMAZENAR
(ESCRITA,
WRITE) RECUPERAR
(LEITURA,
READ)

4. } Necessidade de vários tipos de memória:
◦ Velocidade do processador: muito maior que o
tempo de acesso;
◦ Capacidade de armazenamento: tem que ser cada
vez maior.
} Se existisse apenas um tipo:
◦ Velocidade compatível com a CPU;
◦ Capacidade de armazenamento grande;
◦ Não poderia perder dados com a falta de energia.
Introdução

5. Avanço da tecnologia da
processador ≠ memória
Processador:
Instruções/seg
dobra a cada 18
meses
Memória:
Velocidade de acesso
aumenta 10% por ano
Capacidade de
armazenamento
quadruplica a cada 36
meses

6. } A existência de uma hierarquia de memória só
é possível graças ao princípio da localidade;
◦ Modo pelo qual os programas em média são escritos
pelo programador e executados pelo processador.
◦ Em média os programas tendem a ser executados
em bloco, em seqüência e de forma ordenada.
Princípio da Localidade

7. } Armazenagem = escrita = gravação = write
◦ Destrutiva
} Recuperação = leitura = retrieve
} Exemplos de depósito de dados:
◦ Biblioteca;
◦ Agência de Correios.
Ações em memória

8. } Elemento básico de armazenamento físico: bit
} Modos variados de representação:
◦ Sinal elétrico;
◦ Campo magnético;
◦ Presença/ausência de marca ótica.
} Bit indica dois valores distintos:
◦ Utilidade individual bastante restrita;
◦ Imagine representar os caracteres que conhecemos;
◦ Problema que gera a necessidade de um código
representativo de cada símbolo com a mesma quantidade de
bits;
Como as informações são

9. } Os sistemas de computação costumam
agrupar uma determinada quantidade de bits:
célula (unidade de armazenamento);
} Célula: grupo de bits tratado em conjunto
pelo sistema: se move em bloco como se
fosse um único elemento;
} Nos demais tipos de memória: bloco, setor,
cluster etc.
Como as informações são

10. } Memória principal ou primária: RAM – Random
Access Memory;
} Memória cache: tecnologia RAM, acelera a
transferência de dados com o processador;
} Registradores: pequenos dispositivos de
armazenamento do interior do processador;
} Dispositivos de armazenamento secundário:
◦ HDs;
◦ CDs;
◦ DVDs;
◦ Disquetes.
Conjunto de memórias

11. } Cada célula da memória principal ou grupo de bits
em um Sist. de comput. é identificado por um
número: endereço;
} Organização da memória:
◦ Grupo de bits, dispostos em seqüência a partir do grupo
de endereço 0 até N-1;
◦ As mem. são constituídas de elementos físicos que
representam os dados;
◦ Os endereços de cada grupo de bits não são fisicamente
representados em qualquer lugar do sistema.
Como se localiza uma informação

12. } Toda a memória é organizada em partes iguais (a
RAM é de 1 Byte, HD em 512 Bytes);
} Os processadores de 16 bits de palavra possuía
endereços com 20 bits de largura;
◦ Permitia usar memórias de 1M endereços (1 M células);
◦ Podia armazenar um dado com 8 bits (1 byte) de largura;
} Pentium de 32 bits de palavra, com 32 bits para
endereço:
◦ Capacidade de endereçamento de 4G células de 1B;
Como se localiza uma informação

13. } Exemplo de um sistema que funciona em 3
níveis de armazenamento;
} Almoxarifado central: HD;
} Armário na sala de montagem: RAM;
} As gavetas da bancada: CACHE.
Hierarquia de Memória

14. Hierarquia de memória

15. } Tempo de acesso: tempo que a memória gasta
para colocar uma informação no barramento
de dados após um pedido da CPU;
} Ciclo de memória: tempo decorrido entre duas
operações sucessivas de acesso à memória;
} Capacidade: quantidade de informações que
pode ser armazenada em uma memória.
Unidade: byte;
Características das memórias

16. } O Registrador tem 64 bits;
} Memória ROM do micro tem 32 Kbytes (KB);
} Memória RAM tem capacidade de endereçar 128M
células, agora G células;
} O disco (HD) tem capacidade de armazenar 8,2
Gbytes (GB), agora TB;
} O CD-ROM tem capacidade de armazenamento
igual a 650 Mbytes (MB).
} DVD: 8,5GB;
} BLU-RAY: 25GB, pode chegar a 54GB.
Nomenclatura

17. } Volatilidade: capacidade de reter informações sem
necessidade de energia;
} Tecnologia de fabricação:
◦ Semicondutores: circuitos eletrônicos e baseados em
semicondutores. São rápidas e caras;
◦ Meio magnético: disquetes e HDs;
◦ Meio ótico:
} Temporariedade: tempo de permanência da
informação em um dado tipo de memória;
} Custo: custo de fabricação, preço por byte
armazenado.
Características da Memória

18. } A MP é o depósito de trabalho da CPU e ela vai
buscando valores à medida que as instruções
vão sendo executadas;
} Os programas são organizados de modo
seqüencial;
} Palavra: é a unidade de informação do sistema
CPU/MP representado pelo valor de um dado
ou instrução;
Organização da MP

19. } Endereço, conteúdo e posição de MP;
Organização da MP

20. } Unidade de Armazenamento: cada unidade da
MP é uma célula = 1 byte, por isso 64 M
células = 64 MB;
} Unidade de Transferência: quantidade de bits
que é transferida da memória em uma
operação de leitura ou escrita. Pode ter
diferença para a célula e para a palavra.
Organização da MP

21. Organização Básica da MP

22. } A quantidade de bits de uma célula:
Considerações Sobre a Organização da MP

23. } A quantidade de bits de uma célula:
Considerações Sobre a Organização da MP

24. } Barramento de dados: interliga o RDM à MP,
para transferência de informações (dados ou
instruções). É bidirecional;
} Registrador de Dados da Memória: armazena
temporariamente o que vai da MP para a CPU;
} Registrador de Endereços da Memória:
armazena temporariamente o endereço a ser
acessado na memória em leitura ou escrita;
Comunicação

25. } Barramento de Endereços: interliga o REM e a
MP para transferir endereços. É unidirecional;
} Barramento de Controle: interliga a CPU à MP
para passagem de sinais de controle durante
uma operação de escrita ou leitura.
} Controlador da Memória: gerar sinais
necessários para controlar o processo de
leitura ou escrita. Interliga a MP aos demais
componentes do sistema.
Comunicação

26. Operações da CPU com a MP

27. Operação de Leitura

28. Operação de Escrita

29. } 1K = 210
=1024
} 1M = 220
= 1024 K = 1.048.576
} 1G = 230
= 1024 M = 1.073.741.824
} 1T = 240
= 1024 G = 1.099.511.627.776
} 1P = 250
= 1024 T
Capacidade de MP

30. } N é a capacidade da memória
} N = número de células = qtd de endereços
} M = quantidade de bits por célula
} E = quantidade de bits de cada endereço
} T = total de bits que podem ser armazenados
na memória
} T = MxN = 2E
x M
} N = 2E
Cálculos com Capacidade da MP

31. } Uma memória RAM (MP) 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?
} N = 2K células
} 1 célula = 16 bits = M
} N = 2E
= 211
portanto E = 11 bits
} T = N x M = 211
x 24
= 215
= 32 K bits
Exemplo 1

32. } Uma memória RAM (MP) é fabricada com a
possibilidade de armazenar um máximo de
256K bits. Cada célula pode armazenar 8 bits.
Qual é o tamanho de cada endereço e qual é o
total de células que podem ser utilizadas
naquela RAM?
Exemplo 2
T=256K
M=8bits
E=???
N=???
T=256K
M=8bits
E=15bits
N=32K

33. } Um computador, cuja memória RAM (MP) 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
total de bits que nela podem ser armazenados?
} REM: ? RDM: ?
} Maior endereço: ?
} Quantidade total de bits da MP: ?
Exemplo 3
111111111112
=204710
=7FFH
16bits11bits
32Kbits

34. } 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 (MP) e que o
barramento de dados (BD) tem tamanho igual ao da
palavra, pergunta-se:
◦ Qual é a capacidade máxima de endereçamento do microcomputador
em questão?
◦ Qual é o total máximo de bits que podem ser armazenados na
memória RAM (MP)?
◦ Qual é o tamanho da palavra e de cada célula da máquina?
Exemplo 4
16M células
256M bits
Palavra = 32bits / cada célula = 16 bits

35. } Um processador possui um BE (barramento de endereços)
com capacidade de permitir a transferência de 33bits de
cada vez. Sabe-se que o BD (barramento de dados)
permite a transferência de quatro palavras em cada
acesso e que cada célula da memória RAM (MP) armazena
1/8 de cada palavra. Considerando que a memória RAM
pode armazenar um máximo de 64G bits, pergunta-se:
◦ Qual é a quantidade máxima de células que podem ser armazenadas
na memória RAM?
◦ Qual é o tamanho do REM e do BD existentes neste processador?
◦ Qual é o tamanho de cada célula e da palavra desta máquina?
Exemplo 5
8G células
REM=33bits e BD=256bits
Cada célula=8bits e Palavra=64bits

36. } Atualmente não é mais requerido que um
programa inteiro esteja armazenado em uma
MP, bastando que ele seja dividido em
pedaços chamados páginas;
} O sistema transfere apenas algumas páginas
de cada vez;
} O processador, atualmente, não acessa a MP e
sim a cache;
Tipos e Nomenclatura

37. Fluxo de bits para um

38. } O tempo de acesso atualmente está na ordem
dos 15 a 70 ns;
} O tempo de acesso a qualquer de suas células
é igual, independente da localização física da
célula;
} RAM: Memória de Acesso Aleatório;
} ROM: Memória Somente de Leitura;
} ROM é uma RAM somente de leitura;
Tempo de acesso

39. } Organograma de RAM e ROM
Trabalho II