Memória Computacional

Memória Computacional

1. Memória é um elemento de um sistema computacional onde são armazenados dados e instruções em determinados endereços.

2. Parâmetros

   • Capacidade
     • É a quantidade de informação que pode ser guardada na memória, sua unidade de medida é o byte.
   • Volatilidade
     • É a propriedade de manter ou não uma informação armazenada. Quando a memória é desligada e perde a informação, ela é volátil
   • Tecnologia de fabricação
     • Semicondutor
       • Circuitos eletrônicos baseados em semicondutores. As memórias que utilizam essa tecnologia normalmente são rápidas, caras e voláteis. Ex: Todas as MI.
     • Magnética
       • Dipolos magnéticos induzidos em uma camada de material ferromagnético na superfície do dispositivo.. Memórias que utilizam essa tecnologia são mais lentas, de baixo custo e não voláteis. Ex: HD.
     • Óptica
       • Se utilizam da reflexão da luz. Em uma superfície altamente reflexiva e polida, os raios laser marcam áreas não reflexivas na memória. Ex: CD, DVD.
   • Tempo de acesso
     • Mede o tempo gasto para efetuar uma operação de leitura ou escrita. O tempo de acesso é extremamente dependente da tecnologia da memória.
   • Custo
     • Altamente dependente da tecnologia da memória. Seu custo é avaliado por byte.
   • Temporariedade
     • Tempo que uma informação permanece na memória. Uma memória que armazena uma informação por um longo tempo, como as MS são consideradas de alta temporariedade. Já o contrário ocorre com as MI por sua transitoriedade de informações.

3. Classificações

   • Interna (MI)
     • Registradores
       • Armazena temporariamente dados que estão sendo processados. Semicondutor extremamente rápido, baixa capacidade (palavra do processador -> 8, 16, 32, 64-bit), muito volátil, custo alto.
     • Memória Cache (MC)
       • Acelera o processo de acesso aos dados contidos na MP e é classificada como SRAM. Pode estar dentro e fora da CPU, utilizando a tecnologia dessa ou outra tecnologia. É rápida, baixa capacidade, volátil e custo alto. É essencial para a CPU por dois motivos: a entrega de dados se dá de maneira rápida devido a proximidade física entre a CPU e a MC e devido a taxa de acerto da mesma.
       • Como funciona: quando a CPU precisa de dados ela busca na MC, se a MC tiver o dado a entrega é rápida, mas se não tiver a MC tem que ir na MP buscar o dado. Com o dado na "mão" a MC entrega para a CPU e copia si própria o dado, para futuros usos da CPU.
       • Mapeamentos (alocação de daos da MP na MC):
         • Associativo por conjunto
           • Dado um endereço (E) específico, a informação é buscada por meio da célula (C), do conjunto de linhas (J) e de um rótulo (R = E - C - J).
         • Direto
           • Dado um endereço (E) específico, a informação é buscada por meio da célula (C), da linha (L) e de um rótulo (R = E - C - L).
         • Associativo
           • Dado um endereço (E) específico, a informação é buscada por meio da célula (C) e de um rótulo (R = E - C)
     • Memória Principal (MP)
       • É a memória básica de um sistema, classificada como DRAM. É cerca de 10x mais lenta que o cache, mas em compensação tem mais capacidade (128 - 1024 MiB), utiliza a tecnologia de circuitos eletrônicos, relativamente volátil e custo alto. Tem "N" células e cada uma armazena "m" bits.
   • Memória Secundária (MS)
     • Externa
       • Exemplos: HD, CD-RW, DVD-RW
       • Constitui-se por dispositivos auxiliares de memória. Sendo os dados transferidos para a MP por meio de leitura/escrita quando necessário.
     • Off-Line
       • Exemplos: CD, DVD
       • Constitui-se por dispositivos que não estão permanentemente conectados ao sistema,, sendo eventualmente conectados para que seu conteúdo seja lido ou gravado.
     • É a memória mais lenta de todas, mas em compensação com alta capacidade e baixa volatilidade pois armazena permanentemente dados do usuário. É extremamente barata comparada a outros tipos de memória.
     • Tipos
       • Discos Magnéticos
         • Disco flexível (Floppy Disc)
           • Conhecidos como disquetes. Apesar de serem lentos eram baratos e universais.
         • DIsco Rígido (HD)
           • É uma unidade selada, ou seja, não troca ar com o meio externo, por isso são mais rápidos. São compostos de vários discos.
         • DIsco Rígido Removível
         • Feitos de metal ou plástico, revestidos com uma superfície magnética. É dividido em trilhas e cada trilha em setores.
       • Discos Ópticos
         • CD-R
           • São compostos de um material altamente refletivo e de apenas uma trilha em caracol. Armazenam principalmente músicas, mas também podem armazenar dados. São semelhantes a uma PROM.
         • CD-RW
           • Semelhantes aos CD-R. Mas podem ser regravados e podem ser considerados uma EPROM.
         • DVD
           • Semelhantes aos CD's. Porém utilizam um laser de comprimento de onda menor e têm mais capacidade de armazenamento.
         • Blu-Ray DIsc
           • Semelhante ao DVD com comp. de onda menor e ainda mais armazenamento.
         • FIta magnética
           • Grande capacidade de armazenamento. Porém o acesso é totalmente sequencial o que é um processo muito lento.
         • Pen-drive
           • São memórias flash. O computador o lê como se fosse um drive de disco.

4. Características

   • RAM (Random Access Memory)
     • RAM R/W
       • Estática (SRAM)
         • Tipo de memória em que a informação se perde quando é trocada por uma nova informação ou quando a energia é desligada. São rápidas e caras.
       • Dinâmica (DRAM)
         • Necessita de um capacitor para manter sua carga e a informação não se perder. Apesar de ser um pouco mais lenta, tem mais capacidade e é mais barata.
       • Realiza operações de leitura (R) e escrita (W).
     • ROM (Read Only Memory)
       • Simples
         • Pode apenas ser gravada uma vez e o usuário necessita solicitar ao fabricante que grave o conteúdo. O processo é feito por máscaras fotográficas.
       • PROM
         • Através de um processo semelhante a uma queima de fusíveis o usuário poderia gravar dados uma ÚNICA vez.
       • EPROM
         • O conteúdo desse tipo de memória pode ser apagado por meio de raios UV. Porém o processo necessita de aparato especial e é muito lento.
       • EEPROM
         • Os dados podem ser apagados eletricamente, também por meio de equipamento especial, porém mais rápido que nas EPROM.
       • Flash
         • Apaga os dados muito mais rapidamente, pois o processo é feito por meio de blocos e não toda a memória. Ex: Pen-drives e dispositivos SSD.
       • Realiza operações de leitura (R) somente.

5. Conceitos Iniciais

   • Funcionamento básico
     • Leitura
       • Coloca a informação EM um determinado endereço.
     • Escrita
       • Recupera a informação DE um determinado endereço.
   • Memória de 1-BIT
     • Exemplo: Flip-flop
       • Tem uma entrada "D", uma entrada enable e uma saída. Quando o enable está no estado "0" a entrada não permite que a memória receba bits ou dados (0 ou 1), quando o estado do enable é "1", a entrada permite que a memória receba dados, que são substituídos pelos dados anteriores na saída.
   • Representação da informação (dados)
     • Sons
       • Cada código de bits representa uma amplitude das ondas sonoras. Exemplos de formatos de som: WAV, MP3, OGG.
     • Números
       • Uma sequencia de bits representa um número.. Essas sequencias são divididas em bytes.
     • Imagens
       • As imagens bitmap são formadas por pixels,. Cada pixel contém 3 bytes (um para cada cor primária). Exemplos de formatos de compressão de imagens: GIF, JPEG, PNG.
     • Texto
       • Código ASCII: cada byte (sequencia de 8 bits) representa uma letra ou um símbolo.