Memória

Embora o conceito de memória seja aparentemente simples, as memórias apresentam uma grande variedade de tipos, tecnologias, organizações, desempenho e custos.

Nenhuma tecnologia de memória satisfaz de maneira ótima todos os requisitos de armazenamento de dados em computadores

Dessa forma, os computadores são equipados com uma hierarquia de subsistemas de memórias

Introdução

Introdução

Características das memórias Localização Capacidade Unidade de Transferência Método de Acesso Desempenho Tecnologia Características físicas Organização

Visão geral

Memória Interna Exemplos: Memória Principal (RAM), Registradores

(Processador), Cache

Memória Externa Dispositivos de Armazenamento periféricos Discos, Fitas

Localização

Tamanho Memória Interna

Capacidade usualmente expressa em função de bytes ou palavras

Tamanhos Usuais de Palavra são 8, 16 ou 32 bits Memória Externa

A capacidade é tipicamente expressa em função de bytes

Capacidade

Número de bits lidos ou escritos em um determinado momento

Memória Interna Igual ao número de linhas de dados Pode ser diferente do tamanho da palavra

Memória Externa Unidades maiores que uma palavra São chamadas de blocos

Unidade de Transferência

Acesso Sequencial A memória é organizada em Registros Acesso é feito segundo uma sequencia linear

específica As informações de endereçamento são usadas

para facilitar o processo de busca de um registro Um mecanismo compartilhado de leitura e escrita

é usado. O mecanismo move-se da posição atual para a

desejada passando por registros intermediários Tempo de acesso arbitrário Ex: Unidade de fitas

Método de Acesso

Acesso Direto Também utiliza um mecanismo compartilhado para

leitura e escrita Cada bloco individual possui um endereço único,

baseados em sua localização física Acesso em duas etapas

1. O mecanismo de leitura/escrita é posicionado no bloco onde o dado encontra-se

2. É feita uma busca sequencial dentro do bloco para encontrar o dado desejado

Tempo de Acesso variável Ex: Unidades de Disco

Método de Acesso

Acesso Aleatório Cada posição endereçável possui um mecanismo

de endereçamento único e fisicamente conectado a ela

Tempo de Acesso constante Ex: Memória Principal

Método de Acesso

Acesso associativo Compara simultaneamente certo número de bits

de uma palavra com todas as palavras da memória, determinando quais delas contêm o mesmo padrão.

A busca é baseada em uma parte do conteúdo e não no endereço

Ex: Memórias cache

Método de Acesso

Parâmetros Tempo de Acesso Tempo de Ciclo de Memória Taxa de Transferência

Desempenho

Tempo de Acesso Memória de Acesso Aleatório

Tempo decorrido desde a apresentação do endereço até o momento em que os dados são armazenados ou disponibilizados

Memória de Acesso não aleatório Tempo gasto para posicionar o mecanismo de

leitura/escrita na posição desejada

Desempenho

Tempo de Ciclo de Memória Conceito Aplicado a memórias de acesso aleatório Compreende o tempo de acesso e o tempo

adicional requerido antes de um segundo acesso Tempo necessário para a estabilização das linhas de

sinas ou para regeneração de dados (caso leitura destrutiva)

Desempenho

Taxa de Transferência Taxa na qual os dados podem ser transferidos

de ou para a unidade de memória Memórias aleatórias:

R=1/(tempo de ciclo) Memórias não aleatórias: R = TA + N/R

TA = Tempo médio de Acesso N = Número de bits R = Taxa de Transferência em bps

Desempenho

Várias tecnologias têm sido usadas para fabricação de memórias Memórias de Semicondutor Memórias de Superfície Magnética Memórias Ópticas Memórias Magneto-Ópticas

Tecnologia

Memória Volátil Dados são perdidos quando a energia é desligada Algumas de Semicondutor

Memória Não-Volátil Dados não são alterados, até que sejam

explicitamente modificados Existem memórias não apagáveis onde não se

pode alterar o conteúdo (ROM) Semicondutor e Superfícies Magnética

Características físicas

Arranjo físicos dos bits para formar palavras

Nem sempre um arranjo óbvio é usado

Organização

Restrições de um projeto de memória: capacidade, velocidade e custo

Capacidade De certo modo indefinida Sempre aparecerão aplicações que utilizará integralmente Programas devem adequar-se a qtde de memória

Velocidade Deve ser compatível com a velocidade da CPU CPU não deve esperar muito tempo pela memória

Custo Para ser comercialmente viável, $ deve ser igual aos demais

componentes

Hierarquia de memória

A memória ideal é aquela que atende todos os requisitos Grande Capacidade Baixo Custo Alta Velocidade

Hierarquia de memória

Como resolver esse problema?

Hierarquia de memória

Adoção de um hierarquia de memórias e não um único componente ou tecnologia de memória

Hierarquia de memória

Hierarquia de memória

À medida que descemos em uma hierarquia de memórias: O custo por bit diminui A capacidade aumenta O tempo de acesso aumenta A freqüência de acesso pelo processador diminui

Hierarquia de memória

Tecnologia de Semicondutores

RAM Dinâmica (DRAM) Armazenamento com a carga de capacitores Presença de Carga - 1 Ausência de Carga - 0 Capacitor tem tendência natural para se descarregar Necessidade de Refreshing

RAM Estáticas (SRAM) Armazenamento através de configuração tradicional de

flip-flops com portas lógicas Não é necessário o circuito de regeneração

Memórias RAM

Memória ROM◦ Possui um padrão permanente de dados, que não

pode ser alterado◦ Os dados são gravados na pastilha durante o

processo de fabricação

Memória PROM◦ O processo de gravação (programação) é

efetuado eletricamente, e pode ser feito pelo fornecedor ou pelo cliente após a fabricação da pastilha

Tecnologia de Semicondutores

Pode ser apagada por um processo óptico (exposição à radiação UV)

O processo de apagamento pode levar 20 min, e deve ser feito integralmente em todas as células de memória antes da gravação de novos dados

A gravação e leitura de dados é feita eletricamente

Memória EPROM

Tanto a escrita como o apagamento são feitos eletricamente

Não há necessidade de apagamento integral; apenas o Byte ou os Bytes endereçados são atualizados

É mais cara e menos densa que a EPROM Combina não-volatilidade e flexibilidade

Memória EEPROM

Apresenta características intermediárias entre a EPROM e a EEPROM◦ Como a EEPROM, o apagamento é elétrico◦ Como a EEPROM, é possível apagar apenas

alguns blocos de memória◦ Como a EPROM, ela não permite apagar o

conteúdo de apenas um Byte

Memória Flash