Hierarquia de Memria Arquitetura de Computadores Aula 2

Hierarquia de Memória Arquitetura de Computadores Aula 2 - Memória 16/08/2012 Bruno Iran Ferreira Maciel Mestrando em Ciências da Computação – Cin/UFPE

Revisão da aula passada O que é memória? n 14 Inform: Espaço de armazenamento num sistema de computador ou meio, que é capaz de reter dados ou instruções. Fonte: http: //michaelis. uol. com. br Todo computador é dotado de uma quantidade de memória

Revisão da aula passada Memória n Podemos classificar as memórias em 3 categorias: w Principal, Secundária e Cache

Revisão da aula passada Tipos de Memória n Voláteis (As informações permanecem mesmo sem energia elétrica) w ROM – Gravado uma única vez pelo fabricante w PROM – Vendida pelo fabricante apagada, podendo ser gravada apenas uma vez. w EPROM – É possível apagar e regravar informações, via luz ultravioleta. w EEPROM – Única que permite gravação por meio de dispositivo elétrico. n Não voláteis (As informações são perdidas na ausência de energia elétrica) w RAM

Aula de hoje Hoje vamos ver Métodos de acesso Memória RAM

Métodos de acesso Acesso Sequencial: Os dados são organizados na memória em unidades chamadas de registros. O acesso é feito segundo uma sequência específica. O tempo de acesso depende da posição relativa do registro, variando significativamente. Exemplo: Fita magnética. Acesso direto: Por meio de uma pesquisa sequencial em uma vizinhança do registro é obtido o seu endereço físico, sendo então é possível a leitura ou gravação. O tempo de acesso também é variável. Exemplo: Disco magnético (HD).

Métodos de acesso Acesso aleatório: Cada posição de memória possui mecanismo de endereçamento fisicamente conectado a ela. O tempo de acesso é o mesmo para todos os endereços. Exemplo: RAM. Acesso Associativo: Um dado é buscado na memória com base em uma parte de seu conteúdo, e não de acordo com seu endereço. Exemplo: Memória CACHE.

Tecnologias de memória RAM SRAM (Static RAM) e DRAM (Dynamic RAM) n DRAM necessita de pulsos de 15 ns para manter seu conteúdo w de forma que a energia não fique o tempo todo abastecendo os chip n n esse pulso periódico é o refresh SRAM é um tipo de RAM que mantém seus dados sem uma reatualização externa (refresh) w na medida que seus circuitos são alimentados continuamente n cada bit é alimentado continuamente Velocidade de Memória n Toda a memória RAM é mais lenta ou mais rápida de acordo com o tempo de acesso medido em nano-segundos w DRAMs são de 6 a 150 ns (depende do tipo de tecnologia) w SRAM são de até 15 ns

Tecnologias de memória RAM Memórias SRAM (Static RAM) n Tem um custo por byte muitas vezes maior que as DRAM w requer seis transistores para cada bit n Não necessita de refresh w como se a corrente elétrica estivesse o tempo todo ligada a ela w por meio de interruptores que acionam e fecham a memória n n Desvantagem é o seu tamanho e custo Em termos de desempenho as SRAM são melhores que DRAM w única coisa que proíbe o uso generalizado da memória SRAM é seu custo w são usadas basicamente para compor a memória cache

Tecnologias de memória RAM Memórias DRAM n n Cada bit da necessita de um transistor e de um capacitor w que quando energizado mantém a carga elétrica se o bit contém um “ 1” ou sem carga se ele contém um 0” Tipo de memória RAM que apenas mantém os dados se eles são continuamente reforçados (refresh) w ação de leitura também refresca os conteúdos da memória w se não for feito regularmente, a DRAM perderá seus conteúdos n n Todos os PCs usam DRAM para constituir sua memória de sistema w elas são mais baratas e tomam menos espaço n n mesmo se a alimentação for mantida. tipicamente ¼ da área de silício das SRAMs ou menos Tecnologias DRAM w Existem várias espécies de tecnologias de DRAM e as velocidades que elas fornecem são diferentes

Tecnologias de memória RAM Memórias DRAM n Os chips de DRAM diferenciam nos seguintes aspectos: w tamanho de cada célula na memória n n número de bits que cada célula armazena existem chips de memória com 1, 4, 8, 9, 32 ou 36 bits w número de células na memória n relacionado com a capacidade de armazenamento n existindo chips com 8 KB a 16 MB de células de memória w tempo de acesso w encapsulamento

Tecnologias de memória RAM Encapsulamento de memórias DRAM n Encapsulamento DIP (Dual In-Line Package) w até o final dos anos 80 w tinha que ser encaixada na placa-mãe w Usadas até hoje nas placas adaptadoras (de vídeo e de rede)

Tecnologias de memória RAM

Tecnologias de memória RAM Encapsulamento de memórias DRAM n Encapsulamento SIPP (Single In-Line Pin package) w surgiu o que é chamado módulos de memória n vários chips de DRAM numa fileira de terminais que se encaixavam num soquete w tipo de encapsulamento bastante usado até o início dos anos 90

Tecnologias de memória RAM Encapsulamento de memórias DRAM n Encapsulamento SIMM (Single In-Line Memory Module) w Surgiu em 1992 w Eletricamente igual aos SIPP w Forma de seus contatos para afixação na placa-mãe são diferentes n SIPP possui perninhas e o SIMM contatos na borda inferior

Tecnologias de memória RAM Encapsulamento SIMM (Single In-Line Memory Module) n Entre 1992 e 1994 w usou-se muito os módulos de memória SIMM pequenos, de 30 pinos w operavam com 8 bits cada um n n necessitando serem usados em grupos para completar um banco de memória num 80386, era necessário n 4 desses módulos, pois 4 x 8 bits significa 32 bits w Módulos de 30 pinos conseguiam compor no máximo 4 MB

Tecnologias de memória RAM Encapsulamento SIMM (Single In-Line Memory Module) n Após 1994 w surgiu os módulos SIMM de memória de 72 vias n operando a 32 bits w podem ter até 32 MB em um único módulo w para poder completar um banco num Pentium, que é de 64 bits n são necessários 2 módulos w a partir de 1995 n todas as placas-mãe passaram a ser fabricadas com soquetes que suportavam esses módulos de 72 vias n podiam possuir ainda um banco de 30 vias e dois bancos de 72

Tecnologias de memória RAM Encapsulamento DIMM (Dual In-Line Memory Module) n n Surgiram em 1997 Módulo de memória com um encaixe igual ao do SIMM w mas que é de 168 pinos Memória é de 64 bits w para um Pentium basta um desses módulos de memória para funcionar Módulos de 32 a 512 MBytes w Normalmente computadores tem 1 ou 2 módulos deste tipo w Podendo compor 32 -64 -128 -. . . até a capacidade da placa mãe

Asynchronous and Synchronous DRAM Assíncrona (convencional) n n Tipo que era usada nos PCs desde os dias dos IBM PCs originais Se refere ao fato que a memória não é sincronizada com o relógio do sistema (clock) w um acesso a memória é iniciado, e um certo tempo posterior o valor de memória aparece no barramento w sinais não são coordenados com o clock do sistema n Trabalham bem com barramentos de memória de baixa velocidade w não trabalham bem com sistemas de memória de alta velocidade (>66 MHz)

Asynchronous and Synchronous DRAM Síncrona n É sincronizada com o relógio do sistema w todos os sinais são ligados ao clock w de maneira que ela é melhor controlada n Como clock é coordenado pela clock da CPU w tempo de execução de comandos e transmissão de dados é reduzido n Muito mais rápida que a DRAM assíncrona w usada para melhorar o desempenho do sistema w melhores adaptadas aos sistemas de memória de alta velocidade dos novos PCs

Memórias PC-66, PC-100, PC-133, PC-166, PC-266 Dois tipos de memória SDRAM no mercado atualmente n PC-66 w deve ser utilizado por processadores que trabalham externamente a 66 MHz, n n w Tempo de acesso de mais de 10 ns PC-100 w deve ser utilizado pelos processadores que operam a 100 MHz externamente n n como os processadores Pentium II até 333 MHz e Celeron como o Pentium II a partir de 350 MHz, Pentium III, K 6 -2 a partir de 300 MHz e K 6 -III w com tempo de acesso no máximo 8 ns PC-133 w Barramento de 133 MHz n Pentium III e Pentium 4 w com tempo de acesso no máximo 7, 5 ns

Outras tecnologias DDR or SDRAM II (Double-data rate SDRAM) n Versão mais rápida de SDRAM w capaz de ler dados na subida e descida do clock do sistema w dobrando a taxa de dados do chip de memória. Rambus DRAM® (Rambus™ RDRAM) n Memória extremamente rápida e usada como um canal rápido para transmitir dados w velocidades de 10 vezes mais rápidas que as DRAM padrões n Espera-se que esta tecnologia seja usada como memória principal dos PCs

Perguntas ?

Exercício O que você entende por memória? Conceitue memória ROM, PROM, EPROM e EEPROM. Dê exemplos de cada uma delas e cite vantagens e desvantagens de cada uma. O BIOS é um CHIP que tem instruções gravadas de fábrica para realizar durante a inicialização do computador, o tipo de memória que armazena os dados do BIOS é: a) RAM b) SRAM c) CACHE d)ROM O que são memórias voláteis e não voláteis? Cite vantagens e desvantagens e indique onde seu uso é aplicado em um computador. Quais os métodos de acesso a memória? Descreva de forma sucinta todos eles. Qual a diferença conceitual entre uma memória SRAM e uma DRAM? Cite vantagens e desvantagens de cada uma.