Memória parte 1 (Resumo)

by - maio 24, 2019


Resumo da primeira parte das aulas de Memórias baseadas em anotações das aulas do professor Paulo Massilon e de apontamentos retirados do livro Organização e Arquitetura de computadores da autora Eliane Maria de Bortoli Fávero.
  • UCP: sigla representativa de Unidade Central de Processamento. Podemos dizer que se trata do componente principal do computador.
  • Representação: Bits, conjunto de Bits.
  • Operação: Leitura e Gravação
  • Localização: Célula, palavra, Bloco
  • Uma célula é uma unidade endereçada,
  • A memória é dividida em células, cada célula é uma unidade endereçada (tem um endereço).
    • Ao juntar uma quantidade de células se faz um bloco, o tamanho do bloco define a largura de transferência.
      • A largura de transferência varia conforme o tamanho do bloco.
  • De acordo com o modelo de Von Neumann, a UCP, ou processador deve capturar dados e instruções que compõem um programa e processá-los, não importando sua origem ou destino, para que o processador possa executar os programas, seus dados e instruções devem estar armazenados na memória.
  • Registradores: “O processador busca dados e instruções de onde estiverem armazenadas e os deposita temporariamente em seu interior para que possa realizar as operações solicitadas utilizando seus demais componentes (seria análogo à função memória de uma calculadora). Os dispositivos denominados registradores são os locais onde esse conteúdo fica armazenado. Assim, o conceito de registrador surgiu da necessidade do processador de armazenar temporariamente dados intermediários durante um processamento.” - Livro Organização e arquitetura de computadores, pg 47. Os registradores ficam no topo da piramide, sua velocidade de transferência dentro do processador é bastante alta, sua capacidade e armazenamento é baixa e seu custo é alto.
  • O tamanho máximo da memória principal é definido por registradores de endereço de memória. O limite da memória é a elevação de 2 ao endereço de memória.
    • Int, char, float (e demais ) dizem ao compilador o tamanho do endereço.
  • REM – Responsável pelo limite da memória.
    • “O REM, também chamado de MAR (Memory Address Register), é um registrador que armazena temporariamente o endereço de acesso a uma posição de memória, necessário ao se iniciar uma operação de leitura ou de escrita. Em seguida, o referido endereço é encaminhado à controladora da memória, principal identificação e localização da célula desejada. Permite armazenar a mesma quantidade de bits do barramento de endereço.” - Livro Organização e arquitetura de computadores pg 62
  • O endereçamento acontece na primeira célula.
  • UCP – Unidade Lógica e Unidade de controle.
    • Unidade de controle: Faz o sequenciamento, busca endereços, instruções.
  • Compilador: O programa compila antes de chegar a unidade de controle.
  • Quanto maior a distância da CPU/UCP, maior o tempo de acesso.
  • A memória principal é tão importante quanto a UCP, sem ela não seria possível disponibilizar os programas e seus dados para o processamento pela CPU, a memória é responsável por armazenar todos os programas que executam no computador e os dados que utilizam;
    • “encontra-se organizada em um conjunto de células, sendo que cada uma delas representa o agrupamento de uma quantidade de bits. Cada célula caracteriza uma unidade de armazenamento na memória e possui um endereço único, o qual é utilizado pelo processador para acessar seu conteúdo. Portanto, a célula é a menor unidade endereçável em um computador.”Livro Organização e arquitetura de computadores pg- 52.
  • A memória em disco não é volátil. O processo de hibernação pega tudo da memória volátil (RAN) e joga para o disco.
    • “A memória ROM (Read Only Memory) também é considerada uma memória principal, mas apresenta algumas diferenças em relação à memória RAM. A primeira delas é o fato de ser uma memória somente de leitura, ou seja, seu conteúdo é escrito uma vez e não é mais alterado, apenas consultado. Outra característica das memórias ROM é que elas são do tipo não voláteis, isto é, os dados gravados não são perdidos na ausência de energia elétrica ao dispositivo” - Livro Organização e arquitetura de computadores pg 53
    • “A memória principal é denominada memória RAM (Random Access Memory), corresponde a um tipo de memória volátil, ou seja, seu conteúdo fica armazenado enquanto o computador estiver ligado (energizado); ao desligar a corrente elétrica, o conteúdo da memória RAM é apagado. “ - Livro Organização e arquitetura de computadores pg 50
  • FRAMES – Quando se carrega os programas, as paginas vão para dentro dos frames, fazendo com que a memória fique “infinita”, se carregando nela só o que se usa. (paginação)
    • Conceito de Paginação: Só se pega o que for usar, o que tá ativo
      • A função vai para outra página quando não se tá usando, dessa forma não ocupando memória.
      • Os registradores ficam com a informação durante o tempo de execução
      • A cache fica com a informação durante o tempo de processo
  • O que mais se usa em uma máquina é o Sistema Operacional
  • As máquinas são monoprocessadas, um programa de cada vez.
    • Quando um aplicativo roda, os outros param.
  • O s registradores se encontram dentro da UCP/CPU, possuem tamanho fixo, e contém várias células
  • Trade-off: Troca entre capacidade e custo. Quanto maior a capacidade maior o custo, é necessária para Localidade espacial:garantir a porcentagem alta de hits (taxa de acerto). Tipicamente entre:
    • 64 kb e 256 para a L2;
    • 256 kb e 2 mb para L3;
    • 32 KB E 64KB para L1;
  • Memória estática (SRAM) – A leitura do conteúdo se mantém
  • Memória Dinâmica (DRAM) – Se inverte os capacitores entre ligado e desligado.
    • A tecnologia de fabricação da memória cache é SRAM (Static Random Access Memory), a qual é bastante diferente das memórias DRAM (Dynamic Random Access Memory) – tecnologia da memória principal. A diferença é que nas memórias SRAM não há necessidade de refresh ou realimentação constante para que os dados armazenados não sejam perdidos. Livro Organização e arquitetura de computadores pg 49
  • BUFF de leitura: grava e regrava as informações
  • Pipeline – Processadores auxiliares que auxiliam os processos, cada etapa cuida de um processo. Várias instruções são realizadas de forma simultânea, embora em estágios diferentes.
    • O tempo para cada instrução é o mesmo que sem pipeline. O tempo total, de várias instruções, é menor. Potencialmente 3 vezes mais rápido que o processo não pipeline
  • A ideia da memória cache é entrar no caminho com algoritmos, e com uma memória pequena resolver os problemas de velocidade.
    • Surgiu pela observação do princípio de localidade
    • “Sua função principal é acelerar a velocidade de transferência das informações entre processador e memória principal e, com isso, aumentar o desempenho dos sistemas de computação. As memórias cache são voláteis, assim como os registradores, pois dependem de energia para manter o seu conteúdo armazenado. “ - Livro arquitetura de computadores – Livro Organização e arquitetura de computadores pg 48
        • “quando o processador solicita um determinado dado e o encontra na cache, não há necessidade de requisitá-lo à memória principal, reduzindo significativamente o tempo de processamento. Ou seja, quanto mais memória cache um processador possuir, melhor será o seu desempenho.” - Livro Organização e arquitetura de computadores pg 49
      • localidade temporal: posições temporais uma vez acessadas, tendem a ser acessadas novamente no futuro próximo (loops), esses são trechos de código (estrutura de repetição), que são carregados para perto da L1 e separados em instruções de dados.
      • Localidade espacial: O próximo endereço a ser acessado tende a ser próximo do endereço anterior. Sendo assim, uma sequencia de instruções.
  • Clock: “Monteiro (2007) define este dispositivo como um gerador de pulsos, cuja duração é chamada de ciclo, e a quantidade de vezes que esse pulso básico se repete em um segundo define a unidade de medida do relógio, denominada frequência, a qual também é usada para definir a velocidade na CPU. A unidade de medida utilizada para a frequência do relógio da UCP é o hertz (Hz), que significa um ciclo por segundo. “ Livro Organização e arquitetura de computadores pg. 65
  • Barramento - “O barramento conduz de modo sincronizado o fluxo de informações (dados e instruções, endereços e controles) de um componente para outro ao longo da placa-mãe, (…) é o caminho por onde trafegam todas as informações dentro do computador. Esse barramento é formado basicamente por três vias específicas: barramento de dados, barramento de endereços e barramento de controle. “Livro Organização e arquitetura de computadores pg 66


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