MEMÓRIA PRINCIPAL

Função

“Armazenar dados e programas que serão utilizados

pelo processador (CPU – Unidade Central de Processamento) ”

Características – 01

• Tempo de acesso: maior que o tempo de acesso da cache

• Capacidade: bem maior que a cache (tipicamente em 2 Gb, 4 Gb ou 8Gb)

• Volatilidade: volátil• Temporariedade: tempo de duração da execução do programa

Características – 02 • Tecnologia: DRAM (Dynamic Random Access Memory) • Implementada por uma matriz de células, cada célula contendo um transistor e um capacitor

• A carga de um capacitor varia com o tempo, sendo necessário um processo de recarga ou refresh

• Apresenta alta densidade (bits por chip): alta capacidade de armazenamento e baixa velocidade

• Pode ser lida ou escrita (R/W – read/write) • Gasta-se o mesmo tempo para acessar qualquer posição da memória

Organização – 01

• Célula: unidade de armazenamento • Cada célula possui um endereço que a identifica• Os endereços são utilizados para realizar operações de escrita e leitura• Operação de escrita: armazenar, escrever ou gravar um elemento na memória

• Operação de leitura: recuperar ou ler um elemento na memória

Organização – 02

• Cada célula contém em seu interior M bits • Os M bits constituem na informação propriamente dita• Uma instrução ou parte dela• Um dado ou parte dele• Um endereço ou parte dele

Organização – 03

257A

257B

Memória Principal

1F

2Cconteúdo

endereço

Organização – 04

M bits

M bits

M bits

M bits

..

.

.

.

End. 0

End. 1

End. 2

End. 3

End. N -1

bit1 bit 2 bit M

N células

Diferentes formas de organizar as células

Organização – 05

12 bits12 bits12 bits12 bits

12 bits

.

.

.

End. 0End. 1End. 2

End. 3

End. 255

16 bits16 bits16 bits16 bits

16 bits

.

.

.

End. 0End. 1End. 2

End. 3

End. 255

8 bits8 bits8 bits8 bits

8 bits

.

.

.

End. 0End. 1End. 2

End. 3

End. 255

Organização – 06

.

.

.

0000

0001

0010

0011

1111

.

.

.

000000

000001

000010

000011

111111

Na prática, os endereços estão em binário

Operações de Leitura e Escrita

• Para entendermos com é feita uma operação de leitura ou escrita na memória, é necessário conhecer os componentes do processador que participam destas operações

Operações de Leitura e EscritaElementos Utilizados• RDM (Registrador de Dados da Memória) ou MBR

(Memory Buffer Register): armazena temporariamente a informação que está sendo transferida da MP para o processador ou vice-versa

• REM (Registrador de Endereços da Memória) ou MAR (Memory Address Register): armazena temporariamente o endereço de acesso a uma posição de memória, ao se iniciar uma operação de leitura ou de escrita

• UC (unidade de controle): comanda as operações de leitura ou de escrita

Operações de Leitura e EscritaElementos Utilizados• Barramento de dados: interliga o RDM à MP

• Barramento de endereços: interliga o REM à MP para a transferência dos bits que representam um endereço de acesso a uma posição de memória

• Barramento de controle: interliga o processador à MP para passagem de sinais de controle durante uma operação de leitura ou escrita

Processador ou CPU

RDM REM UCMP

Barramento de Dados

Barramento de Endereços

Barramento de Controle

Operações de Leitura e EscritaElementos Utilizados

Capacidade de Armazenamento dos Elementos

• Os tamanhos destes elementos são dados em bits ou bytes • Tamanho do RDM=tamanho do BD= tamanho da unidade de transferência• A unidade de transferência é chamada de palavra e depende do fabricante, podendo ser uma única célula (8 bits ou 1 byte) ou um conjunto de células

Capacidade de Armazenamento dos Elementos

• Tamanho do REM=tamanho do BE=tamanho do endereço de memória

• O tamanho do endereço de memória depende da quantidade de células que a memória possui

2tamanho end em bits = qtde de células

Tamanho da memória (em bits ou bytes) =

qtde de células X tamanho da célula

Capacidade de Armazenamento dos Elementos

• Exemplo:• Considere uma memória de 32 células de 16 bits cada:• Qual é o tamanho, em bits, de um endereço desta memória?

2tamanho endereço em bits = 32 células

2tamanho endereço em bits = 25 células

2tamanho endereço em bits = 25 células

Tamanho endereço = 5 bits

Capacidade de Armazenamento dos Elementos

32 células

0000000001000100001000011

11111

Exemplo: 16 bits

.

.

.

Capacidade de Armazenamento dos Elementos

• Exemplo:• Qual é tamanho, em bytes, desta memória? Tamanho da memória = qtde de células X tam da

célula

= 32 X 16 bits

= 25 X 24 bits

= 29 bits

= 29 bits/8 bits

= 29/23 bytes= 26 bytes

Operação de Leitura

•Realizada através de algumas operações menores, as microoperações

•O tempo gasto para realização de todas as microoperações caracteriza o tempo de acesso

Operação de Leitura• Passos:• 1) (REM) conteúdo de outro registrador• 2) O endereço é colocado no barramento de endereço

• 3) Sinal de leitura é colocado no barramento de controle pela unidade de controle

• 4) O endereço é usado para localizar a célula na MP

• 5) Envio da informação pelo barramento de dados• 6) (RDM) MP(REM) • 7) Outro registrador (RDM)

Processador ou CPU MP

0000010010011outro reg.outro reg.

REMRDM UC

barramento de endereços

barramento de controle

barramento de dados(5)00000100

10011(2)

Sinal de leitura(3)

(4)(7) (1)

10011(6) 00000100

Operação de Escrita• Passos:

1) (REM) conteúdo de outro registrador2) (RDM) conteúdo de outro registrador3) O endereço é colocado no barramento de

endereço4) O conteúdo de RDM é colocado no barramento

de dados5) Sinal de escrita é colocado no barramento de

controle6) MP (REM) (RDM), o dado é transferido para

a célula de memória

Processador ou CPUMP

lixo01111outro reg.outro reg.

REMRDM UC

barramento de endereços

barramento de controle

barramento de dados

01111(3)

Sinal de escrita(5)

(4) 00001001

(1)

01111

(2)

00001001

00001001

(6)

Operações de Leitura e Escrita• Vamos visualizar como a memória atende uma

requisição de leitura ou escrita• Iremos considerar uma memória 4 x 3, ou seja, 4 células

(palavras) de 3 bits▫ 3 sinais de controle:

CS (chip Selection): controla a habilitação do chip de memória

RD (Read): diferencia leitura de escrita OE (Output Enable): habilita a saída da memória

▫ I0, I1 e I2 são os bits de entrada▫ O1, O2 e O3 são os bits de saída

Operações de Leitura e Escrita

•Duas linhas de endereço A1 e A0 que

indicam qual das 4 palavras de 3 bits deve ser lida ou escrita

•A1 = 0 e A0 = 0, palavra 0

•A1 = 0 e A0 = 1, palavra 1

•A1 = 1 e A0 = 0, palavra 2

•A1 = 1 e A0 = 1, palavra 3

Operações de Leitura e Escrita• Em uma operação de leitura:

• O sinal CS será ativado junto com o sinal RD• As linhas de entrada de dados não são utilizadas• A palavra selecionada pelas linhas A1 e A0 é colocada

nas linhas de saída de dados• O sinal OE é ativado

• Em uma operação de escrita:• O sinal CS será ativado e o sinal RD desativado• Os bits presentes nas linhas de entrada de dados são

carregados na palavra selecionada pelas linhas A1 e A0

• As linhas de saída de dados não são selecionadas