O documento discute os tipos de memória, incluindo RAM, ROM, memória de semicondutores e memória cache. Explica que a memória cache tem como objetivo fornecer um acesso de memória rápido como as memórias mais rápidas a um custo menor. Detalha elementos do projeto de uma memória cache, como tamanho, função de mapeamento e algoritmos de substituição.

1. Centro de Ensino Superior de Maceió - CESMAC
Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas – FACET
Curso de Análise de Sistemas
Memória
Wendhel Washington Santos Moura

2. Memória
Random-access memory -RAM
RAM Estática - SRAM
RAM Dinâmica - DRAM

3. Memória
Read-only memory -ROM
PROM
EPROM
EEPROM
Memória Flash

4. Memória de Semicondutores

5. Memória
Cache
O objetivo da memória cache é obter uma velocidade de
acesso à memória próxima da velocidade das memórias
mais rápidas e, ao mesmo tempo, disponibilizar no sistema
uma memória de grande capacidade, a um custo
equivalente ao das memórias de semicondutor mais
baratas.

6. Memória
Cache

7. Memória
Estrutura da memória cache e da memória principal

8. Memória
Operação de leitura em uma memória cache

9. Memória
Organização típica de uma memória cache

10. Memória
Elementos do projeto de uma cache
 Tamanho
Ao se determinar o tamanho da memória cache devemos levar
em consideração o custo por bit e o tempo de acesso. Assim,
uma cache deve ser suficientemente grande para que o tempo
médio de acesso à memória seja próximo ao tempo de acesso
à cache e pequeno o suficiente para que o custo por bit não
seja alto e se equipare ao da memória principal. Quanto maior
o tamanho da cache mais lento é o seu acesso, pois uma
quantidade de portas maior será utilizada no seu
endereçamento.

11. Elementos do projeto de uma cache
Memória
 Função de Mapeamento
O número de linhas da memória cache é bem menor que o
número de blocos da memória principal. Assim, devemos
encontrar uma forma de mapear os blocos da memória
principal para a cache. Existem 3 técnicas diferentes que
podem ser utilizadas: mapeamento direto, mapeamento
associativo e mapeamento associativo por conjunto.

12. Elementos do projeto de uma cache
Memória
 Função de Mapeamento
 Mapeamento Direto
Este método é o mais simples, sendo cada bloco da memória
principal mapeado em uma única linha da cache.

13. Elementos do projeto de uma cache
 Função de Mapeamento
 Mapeamento Associativo
Neste modo é permitido que um bloco da memória principal
seja mapeado para qualquer linha da memória cache. Todo
endereço da memória principal é interpretado como sendo
constituído de um rótulo, que identifica de modo unívoco um
bloco da MP, e um campo de palavra.
Memória

14. Elementos do projeto de uma cache
 Função de Mapeamento
 Mapeamento Associativo por Conjunto
Este método mescla as duas forma de
mapeamento visto anteriormente.
Memória

15. Algoritmo de Substituição
Memória
Quando a memória cache está cheia e um novo bloco é trazido para ela,
algum bloco existente deve ser substituído para dar lugar ao novo. Para
o caso do mapeamento direto isso é tranqüilo, uma vez que cada bloco
da MP tem pré-determinado a sua posição na cache, não havendo
qualquer outra alternativa. Por outro lado, os mapeamentos associativos
e por conjunto necessitam de alguma política ou algoritmo para
determinar qual o bloco que deixará a cache para que o novo bloco
possa ser armazenado. Para que todo este processo seja feito
rapidamente ele deve ser implementado em hardware.

16. Algoritmo de Substituição
Memória
Substituiremos o bloco que está no conjunto que não é usado
há mais tempo. Cada linha inclui um bit a mais, chamado de bit
de USO. Assim quando um novo bloco deve ser armazenado
no conjunto ele ocupa a linha que não é usada há mais tempo.
Este algoritmo é um dos mais eficientes para aumentar a
cache hit.
 LRU (Least Recently Used)

17. Algoritmo de Substituição
Memória
É bem simples, o primeiro bloco a ser armazenado será o
primeiro a ser substituído
 FIFO (First In Firt Out)

18. Algoritmo de Substituição
Memória
O algoritmo substituirá o bloco que foi utilizado menos vezes.
Podemos colocar um contador a cada uma das linhas da
memória cache para obter esta informação.
 LFU (Least Frequently Used) – Menos utilizado

19. Bibliografia
 STALLING, W. Arquitetura e Organizações de
Computadores, 5ª Edição, Prentice Hall, São Paulo,
2002.