A hierarquia da memória e suas tecnologias

Etapa 3, passo 1

Hierarquia de memória e suas tecnologias

Os programadores sempre ambicionaram ter quantidades ilimitadas de memória rápida, contudo, as memórias rápidas são de alto custo e, normalmente, de pequena capacidade também. Uma solução é a organização do sistema de memória em uma hierarquia, com diversos níveis, onde memórias cada vez mais rápidas, menores e com um custo por byte maior, são colocadas nos níveis mais altos.

O objetivo é fornecer um sistema de memória com um custo próximo daquele do nível mais baixo de hierarquia, e velocidade próxima daquela do nível mais alto. Os níveis de hierarquia mais altos normalmente são um subconjunto dos níveis mais baixos. À medida que a informação vai sendo utilizada, ela vai sendo copiada para os níveis mais altos da hierarquia de memória.

Para maior eficiência na referência à memória, a mesma é estruturada hierarquicamente. As informações acessadas com maior freqüência ficam mais próximas do processador e armazenadas em memórias rápidas, de alto custo e de baixa capacidade de armazenamento. As informações acessadas com menor freqüência ficam mais distantes do processador e são armazenadas em memórias mais lentas, de baixo custo e de alta capacidade de armazenamento como, por exemplo, as informações armazenadas no HD.

Um sistema de memória bem projetado apresenta ao usuário uma memória de alta capacidade de armazenamento aliada a um tempo de acesso muito baixo. Temos, então, uma memória de alta capacidade e alta velocidade a um custo reduzido.

Para que o sistema seja eficiente é necessário ter uma alta taxa de acerto isto é, o dado a ser utilizado pelo processador, deve estar disponível na cache. Caso haja falta (erro), isto é, o dado não se encontra na cache tem-se uma penalidade. Esta penalidade será tanto maior quanto mais distante estiver o dado solicitado pelo processador. O tempo de busca do dado aumentará se o dado estiver nos níveis mais baixos da hierarquia de memória.

Este é o princípio da localidade que é descrita em dois tipos:

Localidade temporal: Um determinado bloco ou dado pode ser utilizado várias vezes num curto espaço de tempo como por exemplo, a execução de um loop no programa. Neste caso, o dado solicitado está na cache.

Localidade espacial: Blocos ou dados adjacentes aos que estão sendo processados tendem a ser, também, acessados. Assim que os endereços das informações solicitadas vão sendo referenciados os endereços adjacentes (próximos) aos endereços dessas informações poderão ser mais facilmente acessados.

Descrição das partes na hierarquia de memória:

Registradores: Memória de pequena capacidade localizada no processador e sendo também denominada de memória de armazenamento temporário.

Memória Cachê: A memória cache é uma pequena quantidade de memória de alta velocidade e alto custo que acelera o desempenho de uma grande quantidade de memória DRAM

Memória Principal: Memória que armazena os dados e programas em linguagem de máquina em execução corrente.

Memória Secundária: Memória de grande capacidade, implementada em meio magnético, ótico, Pen Drive, etc. Armazena programas e dados que não estão sendo processados no momento, mas que poderão ser utilizados

Fontes:

http://equipe.nce.ufrj.br/

http://www.di.ufpb.br

ftp://ftp.dca.fee.unicamp.br/pub/docs/ea960/ea960.pdf

Resolução das questões:

A - Memória principal: memória que são carregados os programas em execução e os respectivos dados