memoria principal

MemóriaIntrodução

• 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

MemóriaIntrodução

Memória PrincipalIntrodução

• 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 PrincipalRepresentação 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 PrincipalRepresentação das Informações na Memória

Memória PrincipalLocalização 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 PrincipalOperações realizadas em uma memória

• Guardar o elemento– Endereço– Escrita ou gravação ou armazenamento (write ou

record)– Naturalmente destrutiva

Memória PrincipalOperações realizadas em uma memória

• Retirar o elemento– Endereço– Leitura ou recuperação (read ou retrieve)– Não destrutiva (cópia)

Hierarquia de Memória

Hierarquia de MemóriaParâmetros 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

Hierarquia de MemóriaRegistradores

• 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

Hierarquia de MemóriaRegistradores – 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

Hierarquia de MemóriaMemória 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)

Hierarquia de MemóriaMemória 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

Hierarquia de MemóriaMemória 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

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

Memória PrincipalOperações 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


• 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


• 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


• 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


• 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


• Operação de leitura– Leitura de um dado no endereço 1324 da MP

1. REM <- de outro registrador do processadora) O endereço é colocado no barramento de endereços

2. Sinal de leitura no barramento de controlea) Decodificação do endereço e localização da célula

(controlador de memória)

3. RDM <- MP(REM) pelo barramento de dados4. Para outro registrador do processador <- RDM


• 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)


• 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


• 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


• Memórias do tipo MASK-ROM– O conjunto de bits é inserido no interior dos

elementos da pastilha durante o processo de fabricação


• 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

Memória Principal

• Erros

memoria principal

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