1 PUCC Agenda - Aula 03 • Introdução (Computador Digital) • Memória • Características • Tipos de Memórias
1PUCC
Agenda - Aula 03
• Introdução (Computador Digital)
• Memória• Características• Tipos de Memórias
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Memória
•Sistema Digital capaz de armazenar informações por períodos de tempo curtos ou longos.
•Exemplo:
– As instruções armazenadas na memória principal de um computador.
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Memória
• A unidade básica de memória é o dígito binário - bit.
• As memórias são compostas por células.
• Uma célula é a menor unidade de endereçamento. Cada célula tem um número, chamado de seu endereço.
• Se uma memória possui N células, os seus endereços vão de 0 a N-1.
• Todas as células possuem o mesmo número de bits.
• Se uma célula tem K bits, ela pode armazenar 2K valores distintos.
• A célula de 8 bits é padrão no mercado - byte.
• Bytes são agrupados em palavras.
• Um computador com palavras de 16 bits possui 2 bytes por palavra. Um computador com palavras de 32 bits possui 4 bytes por palavra.
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Memória - Fluxo de Dados
MemóriaUnidade de Controle (CPU)
Disco
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Memória - Hierarquia
cache (L1)
CPURegistradores
memória principal
memória secundária
Custo eTamanho
Processador
cache (L2)
VelocidadeReg.
Cache
Principal
Cache de Disco
Disco Magnético
Fita CD-ROM
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Memória - Características
• Localização– CPU– Placa mãe (primária)– Externa (secundária)
• Capacidade– Tamanho e Número de
palavras• Unidade de Transferência
– Palavra ou bloco• Método de Acesso
– Seqüencial (ex. fita)– Acesso direto (ex. disco)– Acesso randômico– Acesso associativo
• Performance– Tempo de acesso– Ciclo– Taxa de transferência
• Implementação– Semicondutor– Superfície magnética– Superfície ótica
• Manutenção de dados– Volátil ou não – Escrita/Leitura ou Apenas
Leitura
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Memória - Níveis da Hierarquia
Nível 1 2 3 4 Nome Registrador Cache Memória
Principal Secundári
a Tamanho < 1K < 4 M < 4 G > 100 G
Tecnologia BICMOS SRAM DRAM Disco Tempo de
acesso (ns) 2-5 3-10 30-60 25000
Largura de banda(MB/s)
4000-32.000 800-5000 400-2000 5-40
Gerência Compilador Hardware S.O S.O / usuário
Copia em Cache Memória Principal
Disco Fita
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Memória Principal
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Memória Principal - Células
01011001
1011001010010011
00100101
...11011001
MemóriaCélulas (Conteúdo)Endereço
10110011010
Número Bits Endereço: 211 2048 células
Número Bits Célula: 28 256 valores
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Memória Principal - Nomenclatura Básica
• RAM = Random Access Memory
• SRAM = Static RAM
• DRAM = Dynamic RAM
• VRAM - Vídeo RAM
• WRAM - Windows RAM
• ROM = Read Only Memory
• PROM = Programmable ROM
• EPROM = Erasable PROM
• EEPROM = Electrically Erasable PROM (apagamento byte a byte)
• Flash EPROM = Fast Erasable EPROM (apagamento por bloco)
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Memória Principal - Diferenças
Tipo de Memória Categoria Apagar Escrita Volatilidade
Random-AccessMemory (RAM)
Read-Write
Elétricobyte a byte
Elétrica Volátil
Read-Only Memory(ROM) Read- Impossível
Máscara
ProgrammableROM (PROM)
Only
Erasable PROM(EPROM)
Ultra-violetaElétrica não-
Electrically EPROM(EEPROM)
Read-Mostly
Elétricobyte a byte
volátil
Flash EPROM Elétricopor bloco
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Memória Principal - DRAM x SRAM
• DRAM (Dynamic Random Access Memory)– Grande capacidade de integração (baixo custo por bit)Grande capacidade de integração (baixo custo por bit)– Perda de informação após algum tempo: Perda de informação após algum tempo: Necessidade de Necessidade de
refreshingrefreshing
• SRAM (Static Random Access Memory)– Pequeno tempo de acessoPequeno tempo de acesso– Não existe necessidade de refreshingNão existe necessidade de refreshing– Maior custo por bit (baixa integração)Maior custo por bit (baixa integração)
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Memória Principal - Células
01011001
1011001010010011
00100101
...11011001
MemóriaCélulas (Conteúdo)Endereço
10110011010
Número Bits Endereço: 211 2048 células
Número Bits Célula: 28 256 valores
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Organização
• Organização de Memória– Elemento básico célula;
• Exibem dois estados estáveis (ou semi-estáveis)• Um valor pode ser escrito (pelo menos uma vez) em uma célula
e o dado gravado define o estado da célula• O estado da célula pode ser lido.
– Cada célula pode ser selecionada individualmente para leitura ou escrita.
Célula
Controle
Seleção
Dados de EntradaCélula
Controle
Seleção Estado
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Organização
• Organização da Memória
– Seleção Linear - 1 dimensão
– Matriz - 2 dimensões
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16 Mb DRAM (4M x 4)
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256k palavras de 8 bits
18PUCC
1M palavras de 8 bits
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Memória Secundária
Características• Mais baratas• Armazenar grande quantidade de informação• Mais Lentas
– Discos Rígidos– CD-ROM– Fitas Magnéticas– Discos Flexíveis
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Memória Secundária - Discos Magnéticos
• Velocidade angular constante
• Velocidade linear variável
• Várias trilhas concêntricas
• Vários setores por trilha
• Cabeça
– fixa (uma por trilha)
– móvel (uma por superfície)
• Portabilidade
– fixo ou removível
Lados
• simples ou duplos Número de discos Mecanismo da cabeça
• contato direto
• gap fixo
• gap aerodinâmico
rotaçãodo disco
cabeça deleitura/escrita
disco magnéticos
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Memória Secundária - Discos Magnéticos
s1
s4
s2
s3
gap ID gap dados gap
Sinc. Tr Head Sec. CRC
17 7 41 515 20
Seagate ST506
1 2 1 1 2
s5
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Memória Secundária - CD ROM
• Velocidade linear constante (básica de 1,2 m/s)
• Velocidade angular variável
• Um única trilha em espiral (5,27 Km)
• 774,57 Mbytes (73,2 minutos)