Organização de Computadores - FTP da PUC

Agenda - Aula 03
• Introdução (Computador Digital)
• Memória
• Características
• Tipos de Memórias
PUCC
1
Memória
• Sistema Digital capaz de armazenar
informações por períodos de tempo curtos ou
longos.
• Exemplo:
– As instruções armazenadas na memória
principal de um computador.
PUCC
2
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.
PUCC
3
Memória - Fluxo de Dados
Disco
Memória
PUCC
Unidade de
Controle (CPU)
4
Memória - Hierarquia
Processador
Custo e
Tamanho
CPU
Reg.
Registradores
Velocidade
Cache
cache (L1)
Principal
cache (L2)
Cache de Disco
memória principal
memória secundária
PUCC
Disco Magnético
Fita
CD-ROM
5
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
PUCC
• 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
6
Memória - Níveis da Hierarquia
Nível
Nome
1
Registrador
2
Cache
Tamanho
Tecnologia
Tempo de
acesso (ns)
Largura de
banda(MB/s)
Gerência
< 1K
BICMOS
2-5
4000-32.000
Copia em
PUCC
<4M
SRAM
3-10
3
Memória
Principal
<4G
DRAM
30-60
4
Secundári
a
> 100 G
Disco
25000
800-5000
400-2000
5-40
S.O
S.O /
usuário
Fita
Compilador Hardware
Cache
Memória
Principal
Disco
7
Memória Principal
PUCC
8
Memória Principal - Células
Endereço
10110011010
Número Bits Endereço:
211  2048 células
Número Bits Célula:
28  256 valores
PUCC
Memória
Células (Conteúdo)
01011001
10010011
10110010
00100101
11011001
...
9
Memória Principal Nomenclatura Básica
• RAM = Random Access
Memory
• SRAM = Static RAM
• DRAM = Dynamic RAM
• VRAM - Vídeo RAM
• WRAM - Windows RAM
PUCC
•
•
•
•
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)
10
Memória Principal - Diferenças
Tipo de Memória
Categoria
Random-Access
ReadMemory (RAM)
Write
Read-Only Memory
(ROM)
ReadProgrammable
Only
ROM (PROM)
Erasable PROM
(EPROM)
Electrically EPROM Read(EEPROM)
Mostly
Flash EPROM
PUCC
Apagar
Elétrico
byte a byte
Escrita
Volatil
idade
Elétrica Volátil
Máscara
Impossível
Ultra-violeta
Elétrico
byte a byte
Elétrico
por bloco
Elétrica nãovolátil
11
Memória Principal DRAM x SRAM
• DRAM (Dynamic Random Access Memory)
– Grande capacidade de integração (baixo custo por bit)
– Perda de informação após algum tempo: Necessidade de
refreshing
• SRAM (Static Random Access Memory)
– Pequeno tempo de acesso
– Não existe necessidade de refreshing
– Maior custo por bit (baixa integração)
PUCC
12
Memória Principal - Células
Endereço
10110011010
Número Bits Endereço:
211  2048 células
Número Bits Célula:
28  256 valores
PUCC
Memória
Células (Conteúdo)
01011001
10010011
10110010
00100101
11011001
...
13
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.
Controle
Controle
Seleção
Seleção
Célula
Célula
Estado
Dados de Entrada
PUCC
14
Organização
• Organização da Memória
– Seleção Linear - 1 dimensão
– Matriz - 2 dimensões
PUCC
15
16 Mb DRAM (4M x 4)
PUCC
16
256k palavras
de 8 bits
PUCC
17
1M palavras de 8 bits
PUCC
18
Memória Secundária
Características
• Mais baratas
• Armazenar grande quantidade de informação
• Mais Lentas
– Discos Rígidos
– CD-ROM
– Fitas Magnéticas
– Discos Flexíveis
PUCC
19
Memória Secundária Discos Magnéticos
disco
magnéticos
•
•
•
•
•
•
PUCC
rotação
do disco
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
cabeça de
leitura/escrita



Lados
• simples ou duplos
Número de discos
Mecanismo da cabeça
• contato direto
• gap fixo
• gap aerodinâmico
20
Memória Secundária Discos Magnéticos
s1
gap ID gap dados gap
17 7 41 515 20
Sinc. Tr Head Sec. CRC
s2 1 2
1
1
2
Seagate ST506
s3
s5
PUCC
s4
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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)
PUCC
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