AULA 12 - Microprocessadores - Graduação

Memória Interna

Embora o conceito de memória seja relativamente simples, é talvez o componente que apresenta maior variedade de tipos, tecnologias, organizações, desempenhos e custos.

Nenhuma das tecnologias de memória existentes satisfaz de maneira ótima todos os requisitos de armazenamento de dados em computadores.

Assim, um sistema de computador típico é equipado com uma hierarquia de subsistemas de memória, algumas internas (diretamente acessíveis pelo processador) e outras externas (acessíveis ao processador por meio de um módulo de E/S).

Esta aula enfatiza as memórias internas, enquanto as memórias externas serão tratadas no próximo conteúdo. A primeira seção aborda as características fundamentais dos sistemas de memória dos computadores. As seções seguintes examinam os subsistemas de memória principal de semicondutor, incluindo memórias ROM, DRAM e SRAM.

Em seguida, um elemento essencial dos sistemas de computação modernos será discutido: a memória cache.

Classificação de sistemas de memória

Os sistemas de memória podem ser mais facilmente compreendidos por meio de sua classificação.

As características mais importantes que são relacionadas abaixo:

Localização

A memória de um computador é organizada de maneira hierárquica.

O nível superior (mais próximo do processador) é constituído de registradores do processador.

Em seguida, vem um ou dois níveis de memória cache, designados como caches L1 e L2.

Depois, vem a memória principal, que normalmente usa módulos de memória dinâmica de acesso aleatório (dynamic random-acess memory - DRAM).

Essas memórias são consideradas as memória internas ao sistema de computação.

A hierarquia continua com a memória externa, na qual os níveis seguintes são, tipicamente, compostos por disco rígido, pen-drives, etc.

Capacidade

A característica mais óbvia de uma memória é sua capacidade, que normalmente é expressa em bytes (1 byte = 8 bits) ou palavras.

Os tamanhos mais usuais de palavras são 16, 32 e 64 bits.

As principais definições são:

• Palavra - unidade natural de organização de memória. O tamanho de uma palavra é tipicamente igual ao número de bits usado para representar um número inteiro e ao tamanho de uma instrução.

• Unidade endereçável - na maioria dos sistemas, é a própria palavra. Entretanto, alguns sistemas permitem o endereçamento individual de bits, ou bytes.

• Unidade de transferência - representa o número de bits de dados da memória principal que podem ser lidos ou escritos, de uma só vez.

Unidade de transferência

Na memória externa, os dados são frequentemente transferidos em unidades muito maiores que uma palavra, chamados blocos.

Método de acesso

O método de acesso aos dados pode ser:

Acesso sequencial

Os dados são organizados na memória em unidades chamadas registros.

O acesso é feito segundo uma sequencia linear específica.

Além dos dados, são armazenadas informações de endereçamento, utilizadas para separar um registro do registro seguinte, e facilitar o processo de busca por um determinado registro.

Um mecanismo compartilhado é usado para leitura e escrita; a cada operação ele é movido de sua posição atual para a desejada, ignorando registros intermediários. Portanto, o tempo de acesso a um registro arbitrário varia muito.

As unidades de fita magnética, por exemplo, são dispositivos de memória de acesso sequencial.

Acesso direto

Assim como com o acesso sequencial, o acesso direto emprega um mecanismo compartilhado para leitura e escrita.

Entretanto, cada bloco individual ou registro possui um endereço único, baseado em sua localização física. O acesso é feito por meio de um acesso direto a uma vizinhança genérica do registro e, em seguida, por uma pesquisa sequencial, por contagem ou espera, até atingir a posição final.

O tempo de acesso também é variável.

Um exemplo são as unidades de disco.

Acesso aleatório

Cada posição de memória endereçável possui um mecanismo de endereçamento único e fisicamente conectado a ela.

O tempo de acesso a uma determinada posição é constante e independente da sequencia de acessos anteriores.

Desta maneira, qualquer posição pode ser selecionada de modo aleatório, sendo endereçada e acessada diretamente.

A memória principal, assim como alguns sistemas cache, são dispositivos de acesso aleatório.

Desempenho

Tempo de acesso Tempo de ciclo Taxa de transferência

Tecnologia

Semicondutores Magnética Ótica Magneto-ótica

Características físicas

Volátil/Não-volátil Apagável/Não-apagável