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Memórias Alberto Felipe Friderichs Barros
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MemóriasAlberto Felipe Friderichs Barros
Todo computador é dotado de uma quantidade de memória, que pode variar
de máquina para máquina, a qual se constitui de um conjunto de circuitos
capazes de armazenar os dados e os programas a serem executados.
Memória
Armazenar Recuperar
Os circuitos de memória são normalmente subdivididos em pequenas
unidades de armazenamento, geralmente um byte. Cada uma desta unidade
é identificada no circuito por um endereço único, o qual vai ser referenciado
pelo processador. O processador 8088 tem um espaço de endereçamento de
1 MBytes, que vai de 0 a FFFFF.
Memória
Endereço hexadecimal Conteúdo
00000 23
00001 00
... ...
FFFFE F4
FFFFF EE
Em um sistema de computação não é possível construir e utilizar apenas um
tipo de memória. Para certas atividades, por exemplo, é fundamental que a
transferência de informações seja a mais rápida possível. Outras atividades
é preferido que os dados sejam armazenados por períodos mais longos.
Memória
Existem diferentes categorias de memória:
• Memória principal, onde normalmente devem estar armazenados os
programas e dados a serem manipulados pelo processador;
• Memória Secundária, permitem armazenar uma maior quantidade de
dados e instruções por um período de tempo mais longo;
• Memória Cache, se constitui de uma pequena porção de memória,
normalmente integrada aos processadores e que permite melhorar o
desempenho durante a execução de um programa.
• Tempo de Acesso;
• Capacidade;
• Volatilidade;
• Tecnologia de Fabricação;
• Temporariedade;
• Custo.
Características
• Indica quanto tempo a memória gasta para colocar uma informação no
barramento de dados após uma determinada posição ter sido endereçada.
• Também chamado de latência, se mede em números de clock
necessários.
Tempo de Acesso
Dependente do modo como o sistema de memória é construído e da
velocidade dos seus circuitos:
• Memórias eletrônicas-igual, independentemente da distância física entre o
local de um acesso e o local do próximo acesso - acesso aleatório
(direto).
Tempo de Acesso
• Dispositivos eletromecânicos (discos, fitas, ..) tempo de acesso varia
conforme a distância física entre dois acessos consecutivos - acesso
sequencial.
Tempo de Acesso
• Quantidade de informação que pode ser armazenada em uma memória;
• Unidade de medida mais comum é o byte, dependendo do tamanho da
memória, isto é, de sua capacidade, indica-se o valor numérico total de
elementos de forma simplificada, através da inclusão de K (kilo), M
(mega), G (giga) ou T (tera).
Capacidade
As memórias podem ser do tipo volátil ou não volátil.
• Memória Volátil: perde a informação armazenada quando a energia é
desligada. Ex: Registradores, cache, memória principal.
• Memória Não Volátil: retêm a informação armazenada quando a
energia é desligada. Ex: disco rígido, Fitas, pendrive, Cd-rom.
Volatilidade
• Semicondutores
• Magnético
• Óptico
Tecnologias de Fabricação
Semicondutores
• Dispositivos fabricados com circuitos eletrônicos e baseados em
semicondutores. Rápidas e relativamente caras, se comparadas com
outros tipos.
• Há várias tecnologias específicas, cada uma com suas vantagens,
desvantagens, velocidade, custo, etc. Exemplos: Registradores,
Memória Principal, Memória Cache e SSD.
ROM
ROM
PROM
EPROM
EEPROM
RAM
DRAM
FPM EDO
EDO
SDRAM
RDRAM
SRAM
RAM
Memória de acesso aleatório, podem ser: estática (SRAM) e dinâmica (DRAM)
• SRAM: uso em circuitos transistorizados (flip-flop) mantem a informação
enquanto estiver energizada, muito rápidas (~ns), usadas tipicamente como
memória cache.
• DRAM: uso de capacitores (1 transistor e um capacitor por bit), necessita
de refresh, alta capacidade de armazenamento, mais lentas que as
primeiras, usadas tipicamente como memória principal, tipos: EDO,
SDRAM.
DRAM
• DDR: (Double Data Rate) É uma memória SDRAM muito mais avançada e
que consegue trabalhar com o dobro do desempenho.
• RDRAM: (Rambus DRAM). Padrão proprietário, permite a leitura e escrita
de até 16 dados simultaneamente por circuito. Utilizadas, principalmente,
em algumas máquinas de jogos e em aplicações gráficas muito intensivas.
ROM
Memória apenas de leitura. Uma vez gravada não pode mais ser alterada. De
acesso aleatório, não é volátil. Mais lenta que a RAM e mais barata. Utilizada
geralmente para gravar programas que não se deseja permitir que o usuário possa
alterar ou apagar: Ex: BIOS.
PROM
• Programmable Read Only Memory.
• ROM programável com máquinas adequadas (chamadas queimadores de PROM).
• Geralmente é comprada "virgem" (sem nada gravado), sendo muito utilizada no
processo de testar programas no lugar da ROM, ou sempre que se queira produzir
ROM em quantidades pequenas.
EPROM
Memória apenas de leitura, programável (com queimadores de PROM) e
apagável (com máquinas adequadas, à base de raios ultravioleta). Tem utilização
semelhante à da PROM, para testar programas no lugar da ROM, ou sempre que se
queira produzir ROM em quantidades pequenas, com a vantagem de poder ser
apagada e reutilizada.
EEPROM
Memória apenas de leitura, programável e eletronicamente alterável.
FLASH
• Funcionamento similar ao da EEPROM, conteúdo total ou parcial da
memória pode ser apagado normalmente por um processo de escrita.
• Alta capacidade de armazenamento.
• O termo flash foi imaginado devido à elevada velocidade de apagamento
dessas memórias em comparação com as antigas EPROM e EEPROM.
• Ideal para várias aplicações portáteis (câmeras digitais, palmtop, assistentes
digitais portáteis, aparelhos de música digital ou telefones celulares).
CMOS
Complementary Metal Oxide Semiconductor. Tipo especial de memória para
armazenamento das opções essenciais de configuração de inicialização,
quantidade de memória instalada, data, hora. É alimentada por bateria.
Meio Magnético
Fabricadas de modo a armazenar informações sob a forma de campos
magnéticos. Devido à natureza eletromecânica de seus componentes e à
tecnologia de construção em comparação com memórias de semicondutores,
esse tipo é mais barato, permitindo armazenamento de grande quantidade de
informação. Método de acesso às informações sequencial. Exemplos:
disquetes, discos rígidos e fitas magnéticas.
Meio Óptico
Dispositivos que utilizam um feixe de luz para “marcar” o valor (0 ou 1) de cada
dado em sua superfície. Exemplos: CD-ROM (leitura), CD-RW (leitura e escrita).
Temporariedade
Indica o conceito de tempo de permanência da informação em tipo de memória.
• Armazenamento “permanente”. Ex.: Discos, disquetes, ROM.
• Armazenamento transitório. Ex.: registradores, memória cache, RAM.
Custo
Bastante variado em função de diversos fatores:
• Tecnologia de fabricação
• Ciclo de memória
• Quantidade de bits em um certo espaço físico, etc.
Uma boa unidade de medida de custo é o preço por byte armazenado, em vez
do custo total da memória em si.
Hierarquia de memória
A relação custo/desempenho caracteriza a hierarquia da memória, onde a
memória mais rápida é a mais cara e consequentemente possuirá menor
capacidade se comparada com as demais.
Hierarquia de memória
• Registradores;
• Memoria Cache;
• Memória Principal e
• Memória Secundária
Registradores
A memória mais veloz e mais cara do sistema, são internos a CPU e possuem
capacidade de armazenamento de 64 x 64 bits em CPU de 64bits e assim
respectivamente.
• Tempo de acesso: 1 a 5 ns.
• Capacidade: 8 a 64 bits.
• Volatilidade: Volátil.
• Tecnologia: Semicondutores.
• Temporariedade: Temporária.
• Custo: Muito elevado.
CACHE
São medidas conforme a sua latência e dividem-se em alguns casos em L1, L2
e L3; Atualmente existem no mercado memórias cache por volta de 16 MB.
• Cache L1: (primária): interna ao processador.
• Cache L2: (secundária): instalada na placa-mãe ou no processador.
• Cache L3: Existente em alguns processadores.
CACHE
• Tempo de acesso: 5 a 7 ns.
• Capacidade: 16K a 16 MB.
• Volatilidade: Volátil.
• Tecnologia: SRAM.
• Temporariedade: Temporário
• Custo: Elevado.
Memória Principal
É o dispositivo no qual armazena os dados que estão sendo executados, para
que o processador busque as instruções a serem processadas.
Memória Principal
• Tempo de acesso: 50 a 80 ns.
• Capacidade: 8 Gbytes.
• Volatilidade: Volátil.
• Tecnologia: DRAM.
• Temporariedade: Temporário.
• Custo: baixo.
Memória Secundária
É a memória mais barata, com mais espaço e comum nos computadores. São
as mais lentas unidades de armazenamento de um sistema computacional.
Exemplos: CD, DVD, Disco Rígido, Pendrive...
Memória Secundária
• Tempo de acesso: 120 a 300 ms.
• Capacidade: 2 TB.
• Volatilidade: Não Volátil.
• Tecnologia: Ótico, Magnético, etc...
• Temporariedade: Permanente.
• Custo: baixo.
Evolução
• O aperfeiçoamento das memórias centrou-se no aumento da sua
capacidade de armazenamento;
• O aperfeiçoamento das CPU's centrou-se no seu desempenho;
• A memória principal tem grande capacidade de armazenamento porém
seu acesso é lento e pode se tornar um "gargalo" para a CPU, que deve
esperar muito para receber os dados da memória;
Soluções
1 - É possível projetar uma memória com velocidade compatível com a
CPU?
R: Sim, mas é muito caro !
2 - Seria possível embutir a memória no chip da CPU e reduzir o uso do
barramento?
R: Sim, mas existem restrições ao tamanho do chip !
A melhor solução
• Memória Cache;
• Memória rápida porem cara e de menor capacidade;
• Contudo, associada à memória principal (barata e de grande capacidade),
resulta num sistema:
- razoavelmente barato;
- razoavelmente rápido;
- de grande capacidade e armazenamento.
Memória Magnética
• Constituído de um prato circular de metal
coberto com um material magnético.
• Os dados são gravados e lidos por meio
de uma bobina chamada cabeçote.
• Durante a leitura o cabeçote permanece
estático, enquanto o disco gira.
• Durante a escrita ele emite pulsos
magnéticos que gravam os 0 e 1.
Memória Óptica
• Desenvolvida a partir de 1983;
• Surgiu com o CD;
• Era destinado apenas para o armazenamento de áudio digital;
• Com o tempo o CD-ROM passou a armazenar dados;
• Evoluiu para DVD e Blu-ray.
• O disco é constituído de uma resina de policarbonato;
• É depois revestida com uma superfície com alto índice de reflexão.
• A gravação é feita com um laser de alta intensidade muito bem focado.
• Estas “queimaduras” criam sulcos no disco.
Memória Óptica
• A leitura é feita com um laser de baixa potencia;
• O feixe passa através da cobertura protetora enquanto o motor gira o disco;
• Ao encontrar um sulco a intensidade da luz muda;
• Essa mudança é detectada por um foto sensor e convertida num sinal digital;
Memória Óptica
RAM ou Memória de acesso aleatório, identifica a capacidade de acesso a
qualquer posição e em qualquer momento, por oposição ao acesso sequencial,
imposto por alguns dispositivos de armazenamento. Existem vários tipos de
módulos de memória RAM.
Memória Principal
Fast-Page Mode: uma das primeiras tecnologias de memória RAM. Memórias
FPM utilizavam módulos SIMM, tanto de 30 quanto de 72 vias; Módulos com
essa tecnologia podiam armazenar incríveis 256 kbytes.
FPM
A tecnologia EDO (Extended Data Out) apareceu em 1995, trazendo um
aumento de desempenho de 5% se comparadas às que utilizavam a
tecnologia FPM, era quase idêntica à FPM. Esse tipo foi aplicado
principalmente em módulos SIMM, mas também chegou a ser encontrado em
módulos DIMM de 168 vias.
EDO
SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory): as memórias FPM e
EDO são assíncronas, o que significa que não trabalham de forma sincronizada
com o processador. O problema é que, com processadores cada vez mais
rápidos, isso começou a se tornar um problema, pois muitas vezes o
processador tinha que esperar demais para ter acesso aos dados da memória.
SDRAM
As memórias SDRAM, por sua vez, trabalham de forma sincronizada com o
processador, evitando os problemas de atraso. A partir dessa tecnologia,
passou-se a considerar a frequência com a qual a memória trabalha para
medida de velocidade. Surgiam então as memórias SDR SDRAM (Single Data
Rate SDRAM), que podiam trabalhar com 66 MHz, 100 MHz e 133 MHz.
SDRAM
DDR SDRAM
Double Data Rate SDRAM: as memórias DDR apresentam evolução
significativa em relação ao padrão SDR, isso porque elas são capazes de lidar
com o dobro de dados em cada ciclo de clock (memórias SDR trabalham
apenas com uma operação por ciclo). Assim, uma memória DDR que trabalha à
frequência de 100 MHz, por exemplo, acaba dobrando seu desempenho, como
se trabalhasse à taxa de 200 MHz
DDR SDRAM
Modelo Clock Base (MHz) Multiplicador Clock Efetivo (MHz)
PC-1600 100 2 200
PC-2100 133 2 266
PC-2400 150 2 300
PC-2700 166 2 333
PC-3000 185 2 370
PC-3200 200 2 400
PC-3700 233 2 466
PC-4000 250 2 500
DDR2 SDRAM
como o nome indica, as memórias DDR2 são uma evolução das memórias
DDR. Sua principal característica é a capacidade de trabalhar com quatro
operações por ciclo de clock, portanto, o dobro do padrão anterior.
DDR2 SDRAM
Modelo Clock Base (MHz) Multiplicador Clock Efetivo (MHz)
DDR2-533 133 4 533
DDR2-667 166 4 667
DDR2-800 200 4 800
DDR2-933 233 4 933
DDR2-1066 266 4 1066
DDR2-1200 300 4 1200
DDR2-1333 333 4 1333
DDR3 SDRAM
As memórias DDR3 são, obviamente, uma evolução das memórias DDR2.
Novamente, aqui dobra-se a quantidade de operações por ciclo de clock,
desta vez, de oito.
DDR3 SDRAM
Modelo Clock Base (MHz) Multiplicador Clock Efetivo (MHz)
DDR3-800 100 8 800
DDR3-1066 133 8 1066
DDR3-1333 166 8 1333
DDR3-1600 200 8 1600
DDR3-1866 233 8 1866
DDR3-2000 250 8 2000
DDR3-2133 266 8 2133
DDR3-2400 300 8 2400
Resumo
