Arquitetura de ComputadoresGrupo B – Alfredo Mattos, Raphael Monteiro e Raphael Machado

O computador possui dispositivos que permitem armazenar dados, instruções e resultados. A esses dispositivos dá-se o nome de memórias. Comunicam diretamente com o processador e armazenam temporariamente (RAM e Cache) ou permanentemente (ROM) pequenas quantidades de informação. Devido ao seu cariz fundamental, este tipo de memória foi designado MEMÓRIA PRINCIPAL, CENTRAL ou PRIMÁRIA.

A memória principal é constituída por três tipos de memórias distintos:◦ Memória RAM◦ Memória ROM◦ Memória Cache

Da mesma forma que o cérebro humano, o computador também possui uma memória, onde, quando está ligado, são armazenadas as informações.◦ 8 bits: Unidade equivalente a 1byte◦ 1 Kilobyte: Unidade equivalente a 1.024 bytes◦ 1 Medabyte: Unidade equivalente a 1.024 kbytes◦ 1 Gigabyte: Unidade equivalente a 1.024 Mbytes◦ 1 Terabyte: Unidade equivalente a 1.024 Gbytes

O termo RAM (Random Access Memory) é usado para designar uma memória de acesso aleatório, ou seja, uma memória com facilidade de acesso a todos os endereços, no qual o tempo de acesso a qualquer um deles é constante. Os dados neste tipo de memória podem ser lidos, escritos e apagados pelo processador.

Quando o computador é ligado, é “carregada” na memória RAM a informação (programas e drivers) necessária ao seu funcionamento. Quanto maior for a memória RAM, mais informações poderá guardar, o que se traduz numa maior optimização.

As memórias RAM podem ser classificadas quanto à sua forma física, nos seguintes tipos:◦ DIP de 16 pinos (chip DRAM, geralmente

pré- rápido DRAM modo de página (FPRAM))

◦ SIPP de 30 pinos (geralmente FPRAM)◦ SIMM de 30 pinos (geralmente FPRAM)◦ SIMM de 72 pinos (muitas vezes de

dados estendidos para fora DRAM (EDO DRAM), mas FPRAM não é incomum)

◦ DIMM de 168 pinos ( SDRAM )◦ DIMM de 184 pinos ( DDR SDRAM )◦ RIMM de 184 pinos ( RDRAM ) ◦ DIMM de 240 pinos ( DDR2 SDRAM e

DDR3 SDRAM )

A sigla ROM (ReadOnlyMemory) representa uma memória apenas de leitura. As memórias ROM têm como função o armazenamento de instruções básicas sobre o hardware do computador, tais como as rotinas de arranque, rotinas de teste de dispositivos de hardware e todas as instruções necessárias para que o processador reconheça e interaja correctamente com os dispositivos de entrada e saída.

A memória ROM é constituída por três tipos de programas:◦ BIOS (Basic Input/Outpu System) – Conjunto de

instruções básicas de software que permite ao processador trabalhar com periféricos básicos (Unidade de disquetes).

◦ POST (Power-On Self Test) – Auto-teste de inicialização, realizado sempre que o computador é inicializado. (Identifica a configuração instalada, inicializa os circuitos periféricos ligados à motherboard, inicializa o vídeo, testa o teclado, carrega o sistema operativo para a memória, entrega o controlo do microprocessador ao sistema operativo).

◦ SETUP (configuração do sistema) – Programa de configuração do hardware do computador. Essa configuração pode ser feita manualmente pelo utilizador, através da escolha de várias opções num interface próprio.

Existem ainda três tipos de memórias ROM segundo a forma de gravação:◦ PROM (ProgrammableReadOnlyMemory) – A

informação só pode gravada uma única vez através de um equipamento especial. A programação é feita fundindo fusíveis internos à memória.

◦ EPROM (ErasableProgrammable ROM) – Pode-se gravar e apagar um determinado número de vezes. A programação é feita pela indução de cargas eléctricas aos circuitos internos. A eliminação do programa faz-se expondo a memória a raios ultravioleta.

◦ EEPROM (Electricaly EPROM) . Podem ser programadas electronicamente sem as retirar do seu local na motherboard.

O processador é muito mais rápido do que a memória RAM. Isso faz com que fique subutilizado quando envia muitos dados. Durante grande parte do tempo não processa nada, só espera que a memória fique pronta para enviar novamente os dados.

Para fazer com que o processador não fique subutilizado quando envia muitos dados para a RAM, foi colocada uma memória mais rápida, chamada de CACHE, do tipo SRAM (StaticRandom Access Memory).

O dados são lidos da memória RAM e copiados para a memória Cache. Estando esses dados na Cache, o processador acede mais rapidamente a eles quando necessita.

Cache primária ( L1): Veja um resumo de suas principais características: É a mais próxima da unidade Central de

processamento, o que representa um tempo de latência (a demora da entrega dos dados) baixo na hora do processamento.

É consultada primeira, na hora do processamento. Localizada dentro do processador, o que permite

que esta memória trabalhe na mesma frequência que o processador.

É considerada a mais rápida, porém com menor capacidade, pois é uma memória bastante cara.

Cache secundária ( L2): Veja um resumo de suas principais

características: É consultada em segundo plano na hora do

processamento Localizado atualmente dentro do

processador, mas antigamente era externa. Por ser mais distante da UCP, possui tempo

de latência maior que a L1. É mais lenta e com maior capacidade que L1.

Cache (L3): Tem maior capacidade de armazenamento do

que a L1 e L2. É mais lenta do que a L1 e L2 pelo fato de ser

mais encontrada externamente, tendo que o processador usar seu clock externo para acessá-la através de barramentos.

Atualmente existem processadores que utilizam a Cache L3 interna no processador, é o caso do Intel Itanium (processador usado em servidores), e o Core I7 utilizado para computadores pessoais.

Novidade - Cache ( L4 ) Alguns novos processadores também

podem ter acesso a uma Cache de nível L4 externa, que substitui a cache L3 que passa a ser interna.

Cache Miss - Quando a CPU necessita de um dado que não está no Cache, tem de buscá-lo diretamente na memória RAM, baixando o desempenho do micro. Quando isso ocorre, dizemos que ocorreu um “Cache Miss”.

Cache Hit - Quando a CPU necessita de um dado e este está na Cache, sem que este precise buscá-los na memória RAM, que é lenta, falamos que ocorreu um “Cache hit”.