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SUBSISTEMA DE MEMÓRIA
Alexandre dos Santos Roque Santoangelo.uri.br/~labcd
Organização e Arquitetura de Computadores URI – Santo Ângelo

Sumário
1) Introdução 2) Hierarquia de Memória 3) Memória Principal 4) Memória Cache 5) Memória Virtual

Introdução
No caso ideal, seria desejável uma capacidade de indefinidamente grande, tal que memória qualquer... palavra específica estivessedisponível de imediato... Somos... Forçados a reconhecer a possibilidade de se elaborar uma hierarquia de memórias, cada uma das quais com capacidade maior que a anterior, mas que é acessível menos rapidamente. W. Burks, H. H. Goldstine e J. von Neumann Discussão preliminar do projeto lógico de um instrumento de computação eletrônica (1946). Cap 5 de Patterson e Hennessy, 3Ed., 2003.

IntroduçãoElemento de armazenamento das informações e programas a serem manipulados. Realiza duas operações básicas: leitura e escrita de dados.

Para escrever ou ler a informação precisamos Informar o lugar preciso onde a informação será ou está armazenada: o endereço.

Assim cada informação tem um local onde o dado está armazenado e um endereço que o localiza.

Introdução
Devido a grande variedade decaracterísticas desejadas e dos diferentes tipos de memória não é possível implementar um sistema de computação com uma única memória.

A memória consiste em um subsistema hierarquizado e estruturado que atende as características necessárias em diferentes níveis do sistema.

Hierarquia de Memória
Registradores Memória Cache Memória Principal Magnética Ótica Memória Secundária

•Características:
- Tempo de acesso - Tempo de ciclo - Capacidade - Custo - Freqüência - Temporariedade - Tecnologia de Fabricação - Volatilidade

HIERARQUIA DE MEMÓRIA

Hierarquia de Memória
- Tempo de acesso: tempo decorrido desde a colocação do endereço até o dado ser disponibilizado; Tempo de ciclo: tempo decorrido entre duas operações sucessivas de acesso a memória; Freqüência: freqüência deoperação do barramento local (FSB); Capacidade: quantidade de dados armazenados em bits, bytes, Kbytes, MBytes, GBytes, etc; Temporariedade: tempo de permanência do dado na memória; Custo: preço por byte armazenado; Volatilidade: voláteis – perdem os dados quando acaba a energia não-voláteis – não perdem os dados quando acaba a energia. Exemplos: memórias magnéticas, óticas, ROM, PROM, EPROM,EEPROM, Flash

Hierarquia de Memória

Memória Bloco de Controle Cache Registrad. Cache L1 L2 SRAM Memória Principal DRAM Secundária

Bloco Operacional

Tempo Acesso (ns): 0.1 1 2-5 Capacidade (bytes): 100 32K-256K 128K-8M

10-100
128M-4G

10.000.000 (10ms) 10G-500G

Hierarquia de Memória
3) Performance
Capacidade Lógica DRAM Disco 2x em 3 anos 4x em 3 anos 4x em 3 anos DRAM Ano 19801983 1986 1989 1992 1995 ... 2010 Capacidade 64 K 256 K 1M 4M 16 M 64 M 4G ... Tempo de Acesso 250 ns 220 ns 190 ns 165 ns 145 ns 120 ns 5 ns (DDR3) Velocidade 2x em 3 anos 2x em 10 anos 2x em 10 anos

Hierarquia de Memória

Introdução
Como a hierarquia é gerenciada? • Registradores ↔ memória – pelo compilador • cache ↔ memória principal – pelo hardware • memória principal ↔ disco – pelohardware e pelo sistema operacional (memória virtual) – pelo programador (arquivos)

MEMÓRIA PRINCIPAL

Memória Principal
• •
É a memória básica do sistema a partir de onde os programas são executados. Atualmente é construída com tecnologia DRAM, onde cada bit é armazenado em um capacitor construído em semicondutor. Tempo de retenção da ordem de 50 milisegundos Três operações: leitura,escrita, refresh.

• •

DRAM

READ

WRITE

Memória Principal

Modo “Burst” - Rajada
Cada leitura na memória faz 4 acessos consecutivos a memória. O primeiro acesso é mais lento e os três acessos seguintes são mais rápidos. O tempo para obter o dado é contado em ciclos de barramento, chamados neste caso de “wait states”: 8-6-6-6 ou seja, o primeiro acesso precisou de 8 ciclos de...
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