O documento descreve as características fundamentais da memória interna de computadores, incluindo capacidade, unidade de transferência, método de acesso e tecnologias. Detalha os tipos de memória RAM, ROM e suas variações, além de abordar organização, correção de erros e memória cache.

1. Arquitetura e Organização de
Computadores
Memória Interna

3. Características fundamentais
• As memórias são segregadas baseando nas
suas características fundamentais;
• Uma característica óbvia é sua capacidade;
• Sua unidade de transferência;
• Sua forma de acesso (Aleatório e direto);

4. Titulo
• xx.

5. Localização
• Indica a localização da memória, pode ser no
processador, interna ou externa.

6. Capacidade
• A capacidade indica o número máximo de
bytes ou palavras que a memória pode
armazenar.
• Na memória externa temos a medição em
bytes enquanto que na interna podemos ter
bytes ou palavras.

7. Unidade de Transferência de
Dados
• Uma unidade de transferência de dados é igual
ao número de linhas de dados do módulo.
• Pode ser medido em:
• Palavra: tipicamente o número de bits usados para
representar um número inteiro ou tamanho de instrução;
• Unidade endereçável: Uma palavra ou bytes;
• Unidade de transferência: Uma unidade que
pode ser diferente de palavra ou bytes;

8. Método de Acesso
• Acesso seqüencial: Acesso dos registros feito em uma
seqüência linear específica;
• Acesso direto: Funciona como o Acesso seqüencial porem
com registro individual para cada bloco;
• Acesso aleatório: Cada posição da memória é
endereçável e qualquer posição pode ser selecionada e
acessada diretamente;
• Associativo: Uma palavra é buscada com base em parte
de seu conteúdo e não de acordo com seu endereço;

9. Desempenho
• Tempo de acesso: Pode ser o tempo gasto para efetuar
uma operação de R/W (acesso aleatório) ou o tempo gasto
para posicionar o mecanismo de R/W na posição desejada;
• Tempo de ciclo de memória: É o tempo adicional
requerido antes que um segundo acesso possa ser iniciado;
• Taxa de transferência: Taxa na qual os dados podem
ser transferidos;

10. Taxa de Transferência (não-aleatório)

11. Tecnologias
• Tecnologias empregadas para obtenção da
memória, podem ser:
• semicondutores;
• magnéticas;
• ópticas;.

12. Características físicas
• São as características das tecnologias
implementadas na memória;

13. Organização
• O arranjo físico dos bits para formar palavras;

14. Hierarquia de Memória
• Restrições definem a hierarquia de memória:
• Capacidade;
• Velocidade;
• Custo.

15. Restrições
• Relações entre as restrições:
• Tempo de acesso mais rápido, custo por bit
maior;
• Capacidade maior, custo por bit menor;
• Capacidade menor, tempo de acesso menor;

16. Titulo

17. Regra que é válida
• Da ponta para a base temos as regras:
• O custo por bit diminui;
• A capacidade aumenta;
• O tempo de acesso aumenta;
• A freqüência de acesso a memória pelo
processador diminui.

18. Exemplo
• Duas memórias em um sistema, no nível 1
temos uma memória com tempo de acesso de
0,1micro-segundo e no nível 2 uma memória
muito maior com tempo de acesso de 1 micro-
segundo.

19. Exemplo

20. Exemplo

21. Exemplo
• Digamos que em 95% das vezes encontramos
a palavra na memória nível 1, então:

22. Cenário

23. Memória principal de semicondutor
• As memórias formadas por materiais
semicondutores substituíram as antigas formas
de armazenamentos por núcleos de materiais
ferro-magnéticos.

24. Memória principal de semicondutor

25. Random-Acess Memory RAM
• Requer energia constante;
• Possibilita que dados sejam lidos/escritos
rapidamente;
• Leitura e escrita por sinais elétricos;
• São classificadas como estática ou dinâmica.

26. RAM Dinâmica
• Feita de células que armazenam dados com a
carga de capacitores;
• A carga pode significar 0 ou 1, vai depender;
• Requer um refresh constante pois os
capacitores tendem a perder a carga;
• Memória mais densa se comparada com a
estática.

27. RAM Estática
• Utiliza configurações flip-flops com portas
lógicas;
• O flip-flop ou multivibrador biestável é um
circuito digital pulsado capaz de servir como
uma memória de um bit.
• Não perde carga;
• Também requer energia.

28. Read-only Memory ROM
• Somente leitura;
• Muito usada na microprogramação e sistemas
embarcados;
• Gravação permanente, não requer energia.

29. Programmable ROM PROM
• Alternativa barata, muito mais flexível;
• Não volátil;
• Gravação elétrica;
• Variações:
• EPROM;
• EEPROM;
• Memória flash;

30. Organização
• Em uma memória de semicondutor existe
células de memórias;
• Existem apenas dois estados;
• Um valor pode ser escrito na célula e o dado
define seu estado;
• A leitura é feita sobre o estado da célula.

31. Organização

32. Lógica interna das pastilhas
• O empacotamento da memória de
semicondutores é feita em pastilhas;
• O empacotamento é feito referente a
necessidade, ou seja, na hierarquia;

33. Lógica interna das pastilhas

34. Lógica interna das pastilhas

35. Organização dos módulos

36. Organização Módulos
• xx.

37. Correção de erros
• Nenhum erro é detectado, os bits obtidos são
enviados;
• Um erro é detectado e é possível corrigir, é
feita a correção e enviado;
• Um erro é detectado e não é possível corrigir,
um erro é relatado.

38. Correção de erros

39. Memória Cache
• Obter uma maior velocidade de acesso;
• Ser barata.

40. Titulo
• xx.

41. Titulo
• xx.

42. Função de Mapeamento
• Mecanismo para determinar o bloco da
memória principal que ocupa uma dada linha
da memória cache;
• Mapeamento direto;
• Mapeamento associativo;
• Mapeamento associativo por conjunto.

43. Titulo
• xx.

44. Mapeamento direto
• Cada bloco da memória principal é mapeado
em uma única linha da cache;
• Modelo mais simples;
• Custo baixo;
• Não é eficiente se um programa realizar
repetidas referencias a dois blocos distintos,
visto que neste modelo um bloco é mapeado
em uma posição fixa da cache.

45. Mapeamento direto

46. Mapeamento associativo
• Elimina a desvantagem do mapeamento direto,
permitindo que cada bloco de memória seja
carregado em qualquer posição da cache;
• Oferece flexibilidade na escolha do bloco;
• É complexo.

47. Mapeamento Associativo

48. Mapeamento associativo por
conjuntos
• Combina a vantagem do mapeamento direto,
dentro de um conjunto;
• Com o mapeamento associativo dos conjuntos;
• Requer dividir a cache em N conjuntos.

49. Titulo
• xx.

50. Algoritmos de substituição
• Se algo entra, outra teve que sair :)))))))
• Algoritmo do menos recentemente utilizado
LRU;
• Algoritmo da fila FIFO, pode variar para um
Segunda Chance;
• Algoritmo do menos utilizado LFU.

51. Referência
• STALLINGS, William. Arquitetura e
Organização de Computadores. 5. ed. São
Paulo: Prentice Hall, 2002.