Memoria principal

Memória
Introdução
• Componente de um sistema de computação
cuja função é armazenar as informações que
são manipuladas por esse sistema
– Memória principal
– Memória cache
– Registradores
– Dispositivos de armazenamento secundário

Memória Principal
Introdução
• A memória de um computador é em si um
subsistema, tendo em vista que é constituída de
vários componentes interligados e integrados
– Armazenar e permitir recuperação de informações
• Fatores
– Tempo de acesso
• Processador
– Capacidade de armazenamento de informações
• Armazenamento, escrita, leitura, informação,
endereço

Memória Principal
Representação das Informações na Memória
• Bit
– Fisicamente constituída para representar
individualmente bit por bit
• Sinal elétrico, campo magnético, presença/ausência de
marca ótica
• Célula (somente memória principal)
– Grupo de bits tratado em conjunto pelo sistema, ele
se move em bloco, com se fosse um único elemento,
sendo identificado para efeitos de armazenamento e
transferência como uma unidade

Memória Principal
Representação das Informações na Memória

Memória Principal
Localização de uma Informação nas Memórias
• Endereço
• Grupos de bits, sequencialmente dispostos, a partir do
grupo de endereço 0(zero) até o último grupo, de endereço
(N-1)
• Não são fisicamente representados
• Endereço de memória é o elemento que indica a unidade
de armazenamento
– Partes iguais identificadas e localizadas por um endereço

Memória Principal
Operações realizadas em uma memória
• Guardar o elemento
– Endereço
– Escrita ou gravação ou armazenamento (write ou
record)
– Naturalmente destrutiva

Memória Principal
Operações realizadas em uma memória
• Retirar o elemento
– Endereço
– Leitura ou recuperação (read ou retrieve)
– Não destrutiva (cópia)

Hierarquia de Memória
Parâmetros para análise de memórias
• Tempo de acesso
– Quanto tempo a memória gasta para colocar uma
informação na barra de dados após uma
determinada posição ter sido endereçada
– Depende da tecnologia de construção
– Velocidade de seus circuitos
– Endereço dos dados

• Ciclo de memória
– Tempo decorrido de duas operações sucessivas de
acesso à memória
– Tempo de acesso + tempo para outras atividades
– Tempo de acesso = tempo de ciclo de memória
• Capacidade
– Quantidade de informações que pode ser
armazenada em uma memória (byte, células,
setores, bits)

• Volatilidade
– Volátil e não volátil
• Retém ou não retém a informação armazenada quando
a energia elétrica é desligada
– Quantidade mínima de memória não volátil
– Bateria

• Tecnologia de fabricação
– Memória semicondutores
• Fabricados com circuitos eletrônicos e baseados em
semicondutores – memórias eletrônicas
– Memória de meio magnético
• Fabricados de modo a armazenar informações sob a
forma de campos magnéticos
– Memória de meio ótico
• Feixe de luz para marcar o valor (0 ou 1) de cada dado
em sua superfície

• Temporariedade
– Tempo de permanência da informação em um
dado tipo de memória
• Custo
– Tecnologia de fabricação
– Preço por byte armazenado
– HD 7200 – R$ 0,0003 / MB - 1TB R$ 300,00
– SSD – R$ 0,0023 / MB – 128 GB R$ 300,00
– Memória DDR3 – R$ 0,028 / MB – 8GB R$ 226,00

Registradores
• Objetivo final de cada uma das memórias
• Antes da ULA e da UPF
– Processador precisa buscar instruções onde ela estiver
armazenada e armazená-la em seu próprio interior
– Registrador de instruções
• Elemento superior da pirâmide por possuir maior
velocidade de transferência dentro do sistema,
menor capacidade de armazenamento e maior
custo

Registradores – parâmetros
• Tempo de acesso – um ciclo de memória
– Menor tempo de acesso/ciclo de memória do sistema
• Capacidade
– Único dado, única instrução ou único endereço, tamanho da palavra
• Volatilidade
– Semicondutores, voláteis.
• Tecnologia
– Semicondutores com a mesma tecnologia do processador
• Temporariedade
– Tempo necessário para utilização pela UAL ou UPF
• Custo
– Maior custo, devido a sua tecnologia de fabricação

Memória Cache
• Vários acessos a memória na execução do programa
– Para realização do ciclo de instrução sempre necessita de
um ciclo de memória
• Ponto frágil no que se refere à performance do sistema
• Processador vem obtendo velocidades cada vez
maiores
– Memórias não estão na mesma proporção
• Inclusão de um dispositivo entre o processador e a
memória principal
• Interna (level 1 – L1) e externa(level 2 – L2)

Memória Cache
• Tempo de acesso, ciclo de memória
– Maior que o Registrador menor que a MP
• Capacidade
– 20MB
• Volatilidade
– Dispositivos voláteis
• Tecnologia
– Circuitos eletrônicos de alta velocidade
• Temporariedade
– Menor que a execução do programa
• Custo
– Alto entre a MP e o Registrador

Memória Principal
• Tempo de acesso, ciclo de memória
– Abaixo da memória cache
• Capacidade
– Arquitetura processador e placa mãe
• Volatilidade
– Semicondutores e circuitos eletrônicos correlatos
• Tecnologia
– Do ferrite ao semicondutor
• Temporariedade
– Depende do tamanho do programa e sua execução
• Custo
– Bem mais barata que a cache

Memória Principal
• Organização da memória principal
– Depósito do processador
– Sequencialmente
– Palavra
– Endereço, conteúdo e posição de MP
– Unidade de armazenamento (1byte)
– Unidade de transferência
• Vantagens
– Acesso aleatório
– Pouco espaço
– Tempo de acesso pequeno

Memória Principal
• Considerações sobre a organização da
memória principal
– Quantidade de bits de uma célula

Memória Principal
• Considerações sobre a organização da
memória principal
– A relação endereço x conteúdo de uma célula
• A quantidade de bits do número que representa um
determinado endereço define a quantidade máxima de
endereços que uma MP pode ter

Memória Principal
• Operações do processador com a memória
principal
– Componentes
• Barramentos
– dados BD, endereços BE e de controle BC
• Registradores de dados e endereço da memória
• Controlador da memória

Memória Principal
Operações do processador com a memória principal
• Barramento de dados
– Interliga o RDM à MP
– Bidirecional
• Registrador de dados da memória (RDM)
– Armazena temporariamente a informação que está
sendo transferida da MP para o processador ou do
processador para a MP
• Registrador de endereço da memória (REM)
– Registrador que armazena temporariamente o
endereço de acesso a uma posição de memória

Memória Principal
• Barramento de endereço
– Interliga o REM à MP
– Unidirecional
• Barramento de controle
– Processador(UC) à MP
– Bidirecional
– READ, WRITE E WAIT
• Controlador de memória
– Sinais necessário para as operações básicas e
endereços
– chipset da placa mãe

Memória Principal
• Para simplificar o funcionamento, vamos
adotar uma convenção genericamente
conhecida como Linguagem de Transferência
de Registradores (LTR)
– Caracteres alfanuméricos significam abreviaturas
de nomes de registradores ou posições de
memória Ex.: REM, MP
– Parênteses indicam conteúdo, no caso de
registradores, ou que o valor entre parênteses é
um endereço de MP

Memória Principal
• Para simplificar o funcionamento, vamos adotar uma
convenção genericamente conhecida como Linguagem
de Transferência de Registradores (LTR)
– Uma seta indica atribuição, isto é, transferência de
conteúdo de um registrador para outro ou para a MP ou
vice-versa
– (REM) (CI)
• Significa que o conteúdo do registrador cujo nome é CI é
transferido para o registrador REM
– (RDM)(MP(REM))
• Significa que o conteúdo da célula da MP cujo endereço está no
REM é transferido para o RDM

Memória Principal
• Operação de leitura
– A realização de uma operação de leitura é efetivada
através da finalização de algumas operações menores,
cada uma consistindo em uma etapa ou passo
individualmente definido
– Tempo de acesso
• Tempo gasto para realização de todas estas etapas
– Ciclo de memória
• Intervalo de tempo decorrido entre duas operações
consecutivas

Memória Principal
• Operação de leitura
– Leitura de um dado no endereço 1324 da MP
1. REM <- de outro registrador do processador
a) O endereço é colocado no barramento de endereços
2. Sinal de leitura no barramento de controle
a) Decodificação do endereço e localização da célula
(controlador de memória)
3. RDM <- MP(REM) pelo barramento de dados
4. Para outro registrador do processador <- RDM

Memória Principal

Memória Principal
• Operação de escrita
– Escrita de um dado de valor F7 na MP no
endereço 21C8
• (REM) <-(outro registrador)
– O endereço é colocado no barramento de endereço
• (RDM) <- (outro registrador)
– Sinal de escrita
• (MP(REM)) <- (RDM)

Memória Principal
• Tipos e Nomenclatura de MP
– RAM Random Access Memory
• Memória de Acesso Aleatório
• Tempo de acesso a qualquer de suas células é igual
• SRAM e DRAM (Static e Dinâmica)
– Cache
– FPM, EDO, DDR
• Memórias para L/E e somente L
• Quantidade mínima não volátil
– BOOT
– ROM Read Only Memory

Memória Principal
• Memórias do tipo ROM
– Desempenho semelhante ao das memórias R/W
de semicondutores
– Não volátil
– Segurança, apenas leitura por determinados
programas
– BIOS em PCs, Injeções eletrônicas, videogames,
etc

Memória Principal
• Memórias do tipo MASK-ROM
– O conjunto de bits é inserido no interior dos
elementos da pastilha durante o processo de
fabricação

Memória Principal
• Memórias do tipo PROM
– ROM programável, posterior a fase de fabricação
– Custo em relação ao Mask ROM
• EPROM e EEPROM
– Apagadas e reprogramadas
– EPROM
• Janela de vidro e luz ultravioleta
– EEPROM e EAROM
• Via software
– Memória Flash (EEPROM com alta capacidade de
apagamento)

Memória Principal
• Erros
– Transferência dos dados entre a MP e os Registradores
• Interferência
– Processo básico de detecção e correção de erros
• Algoritmo que produz um conjunto de K (M) bits em um
dispositivo próprio
• Gravados em células
• Ao recuperar o dado o mesmo algoritmo é executado
gerando um K2
• Os K são comparados
– Mesmo valor, ausência de erros
– Valores diferentes, erro no bloco de M bits

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