Aula 07

Hierarquia de memória

Localidade:
* Temporal: multireferenciamento em curto espaço de tempo
* Espacial: itens próximos são referenciados tambpem em curto espaço de tempo..

CACHE

Memória de acesso rápido que contém dados ou instruções para acessos mais ágeis.

Hit: é definido o acesso a um endereço de memória, ou seja, quando o processador encontra o endereço de cache
Miss: é definido o NÃO acesso a um endereço de memória, ou seja, quando o pocessador NÃO encontra o endereço de cache

Endereçamento cache - Hit e Miss

A cache esta "Zerada", então é feita uma indexação do primeiro endereço da RAM para o primeiro endereço da cache, de acordo com a criticidade
de acordo com o tamanho da informação, ela pode ser armazenada em mais de uma posição dentro da cache, para tornar o processo mais rápido.

Memória Virtual

é basicamente o compartilhamento de memória da memória RAM, ou seja, a divisão da real necessidade de memória para cada processo.
Sistemas de memória virtual dividem memorias em paginas de tamanho fixo, para agilizar o carregamento de cara página.
Computadores com memória virtual possuem um cache com as traduções de endereços virtuais, para melhorar o desempenho do sistema.

Entradas e saídas I/O

São periféricos que possibilitam a interação entre homem-máquina
Existem dispositivos de entrada, saída, entrada-saida e armazenamento. 

Memória Flash:

Armazenamento não volátil que pode ser apagada e reprogramada
NOR: usada em Firmwares e BIOS, possui gravação lenta e leitura rápida
NAND: gravação rápida, armazena apenas dados carregados pela RAM , usada no SSD 

SSD

Armazenamento eletrônico de dados, não possui partes móveis, maior velocidade de acesso
sem ruidos, menor consumo de energia, custo mais elevado em relação ao HD

Gerência de E/S
Registrador de comando: 
Faz com que o dispositivo faça algo, um clique do mouse
Registrador de status:
Verifica o que o dispositivo está fazendo e imforma erros
Registrador de dados:
Leitura e escrita, transferência de dados entre dispositivos.

Tipos de memórias

• Registrador: Memória temporária usada pelo processador no processamento das instruções.
• EPROM/ROM: Memória onde se guardam as instruções de inicialização dos computadores. BIOS.
• Cache: Armazena partes da memória principal que são usadas frequentemente pelos programas.
• Memória principal (RAM): Memória de armazenamento temporário. É diretamente endereçável pelo processador.
• Memória secundária: Memória de armazenamento permanente 

Capacidade

É a quantidade de informação que pode ser armazenada em uma memória; a unidade de medida mais comum é o byte, embora também possam ser usadas outras unidades como células (no caso de memória principal ou cache), setores (no caso de discos) e bits (no caso de registradores). 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).
Exemplos de nomenclatura para valores de capacidade de memórias:
 

• O registrador R1 tem 16 bits.
• A ROM do microcomputador A tem 32K bytes.
• Cache 12 MB
• A RAM do computador B tem capacidade para endereçar 32M bytes.
• O disco C (HD) tem capacidade para armazenar 4.2G bytes.

Velocidade

O tempo de acesso de uma memória é dependente do modo como o sistema de memória é construído e da velocidade dos seus circuitos. Ele varia bastante de acordo com o tipo de memória analisado, sendo valores típicos atuais aqueles numa faixa entre 50 e 150 nanossegundos (ns), para a memória principal (ou memória DRAM, conforme será explicado mais adiante); de 12 a 60 milissegundos para discos magnéticos (memória secundária), enquanto fitas magnéticas têm tempo de acesso da ordem de poucos segundos.

Custo

O custo de fabricação de uma memória é bastante variado em função de diversos fatores, entre os quais se pode mencionar principalmente a tecnologia de fabricação, que redunda em maior ou menor tempo de acesso, ciclo de memória, quantidade de bits em certo espaço físico e outros. Uma boa unidade de medida de custo é o preço por byte armazenado, em vez do custo total da memória em si. Isso porque, devido às diferentes capacidades, seria irreal considerar, para comparação, o custo pelo preço da memória em si, naturalmente diferente, e não da unidade de armazenamento (o byte), igual para todos os tipos.
Em outras palavras, um disco rígido de microcomputador pode armazenar cerca de 3.2 Gb e custar, no mercado, em torno de R$ 350,00, o que indica um custo de R$ 0,12 por Mbyte, enquanto uma memória do tipo de semicondutor, dinâmica (ver item 5.7), pode custar cerca de R$ 40,00 por Mbyte, adquirindo-se, então, 4 Mb por R$ 160,00. Não há comparação possível entre o valor dos 4 Mb de RAM e os 3.2 Gb do disco se analisarmos apenas o dispositivo como um todo (o disco seria mais caro). 

DMA: 

Acesso direto a memória. O DMA é um recurso da placa mãe que capacita hardwares a terem acesso direto à memória RAM, sem precisar fazer uso do processador (CPU). Proporcionando assim uma transferência de dados mais rápida, pois o acesso é direto a memória, como o próprio nome diz. Alguns hardwares usam do DMA, como placas de vídeos, placas de som e placas de rede.

RAID

RAID é um meio de se criar um subsistema de armazenamento composto por vários discos individuais, com a finalidade de ganhar segurança -- por meio da redundância de dados 

O sistema RAID consiste em um conjunto de dois ou mais discos rígidos com dois objetivos básicos:

1. tornar o sistema de disco mais rápido (isto é, acelerar o carregamento de dados do disco), através da técnica de divisão de dados (data striping ou RAID 0), na qual segmentos consecutivos de dados lógicos são armazenados em diferentes dispositivos físicos de armazenamento;
2. tornar o sistema de disco mais seguro, através da técnica de espelhamento (mirroring ou RAID 1), na qual volumes lógicos de discos são fisicamente separados em diferentes dispositivos físicos de armazenamento.

Vantagens:

1. Ganho de desempenho no acesso.
2. Redundância em caso de falha em um dos discos.
3. Uso múltiplo de várias unidades de discos.
4. Facilidade em recuperação de conteúdo perdido.
5. Aumento de segurança.