O documento discute a hierarquia de memória em sistemas de computadores. Descreve como dispositivos de memória como registradores, caches, memória principal e armazenamento secundário são organizados hierarquicamente com base em parâmetros como tempo de acesso, tamanho e custo. Explica como a memória hierárquica satisfaz propriedades como inclusão, coerência e localidade de referência.

1. Arquitetura de ComputadoresUniversidade de São PauloDr. Jorge Luiz e Silva

2. Tecnologias de HardwareHierarquia de Memória

3. Tecnologia de Memória Hierárquica Dispositivos de Memória: registradores, caches, memória principal, disco, e fitas magnéticas, são hierarquicamente organizados conforme figura a seguir.

4. Parâmetros em MemóriasTempo de acesso (ti): tempo de acesso da CPU até alcançar o nível i de memória.

5. Tamanho de memória (si): número de bytes ou palavras do nível i.

6. Custo por byte (ci): Custo do i-ésimo nível de memória é estimado por cisi.

7. Bandwith (bi): Refere à taxa de transferência de dados entre dois nível de memória.

8. Unidade de transferência (xi): Refere-se ao nível de granulidade de transferência de dados entre dois nível de memória.Características entre os nível Hierárquicos Dispositivos nos níveis mais baixos são mais velozes, menor em tamanho, mais caros por byte, com alto bandwith e usando menor unidade de transferência (granulidade fina) comparado com os níveis mais altos.Registradores e CachesRegistradores: Partes de um processador complexo, construído no próprio processador ou em placa junto com o processador.

9. Operações de transferência entre registradores são controladas pelo próprio processador, após decodificação de instrução, em um ciclo de clock.

10. Caches são controlados por uma MMU (Memory Management Unit) e é transparente ao programador.

11. Pode ser implementado em um ou múltiplos níveis.Memória Principal Usualmente muito maior que Cache e geralmente implementada com chips RAM mais baratos.

12. Gerenciada também por uma MMU em cooperação com o Sistema Operacional.

13. Pode ser subdividida em níveis usando diferentes tecnologias. Discos e Fitas magnéticas Discos e Fitas magnéticas são manuseados pelo SO com pouco intervenção.

14. Disco é considerado o mais alto nível de memória on-line. Armazena programas tais como SO, compiladores, diversos programas de usuários, e seus conjuntos de dados.

15. Fita magnética, são unidades de memória consideradas off-line, a ser usados como back-up. Armazenam copias de programas e resultados.

16. Tabela a seguir mostra valores representativos para os vários níveis de memória.

17. Conceitos de inclusão, coerência e localidade Memória hierárquica satisfaz três importantes propriedades: Inclusão, Coerência, Localidade.

18. Cache é considerado o nível mais interno (M1) que se comunica diretamente com os registradores da CPU.

19. Os níveis mais externos Mn basicamente contém todas as informações a nível de palavras. Todo o espaço de endereço em Mn formam o espaço de endereço virtual de um computador.

20. Propriedade da InclusãoM1 M2 M3  ...  Mn