Memória Principal
Organização da Memória Principal
Alguns Conceitos
• A MP é o "depósito" de trabalho da UCP, isto é, a UCP e a
MP trabalham íntima e diretamente na execução de um
programa.
– As instruções e os dados do programa ficam armazenados na MP e
a UCP vai "buscando-os" um a um à medida que a execução vai se
desenrolando;
• Os programas são organizados de modo que os
comandos são descritos seqüencialmente e o
armazenamento das instruções se faz da mesma
maneira, fisicamente seqüencial (embora a
execução nem sempre se mantenha de forma
seqüencial);
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Palavra
• É a unidade de informação do sistema UCP / MP que
deve representar o valor de um número (um dado) ou
uma instrução de máquina. Desse modo, a MP
deveria ser organizada como um conjunto seqüencial
de palavras, cada uma diretamente acessível pela
UCP.
– Na prática isso não acontece porque os fabricantes seguem idéias
próprias, não havendo um padrão para o tamanho da palavra e sua
relação com a organização da MP.
– Por exemplo, os antigos processadores Intel 8086/8088
possuíam palavra com um tamanho igual a 16 bits; a
palavra dos processadores Inte180486 e Pentium, bem
como dos processadores Motorola 68000, é igual a 32 bits,
enquanto a MP associada a todos esses processadores é
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organizada em células (a unidade de armazenamento) com
8 bits de tamanho.
Endereço, conteúdo e posição de
MP
• Em toda organização composta de vários
elementos, que podem ser identificados e
localizados individualmente para, com eles, ser
realizado algum tipo de atividade, há
necessidade de se estabelecer um tipo qualquer
de identificação para cada elemento e associar
a esta identificação um código (ou coisa
parecida) que defina sua localização dentro da
organização, de modo que cada elemento
possa ser facilmente identificado e localizado.
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Exemplo dos significados de endereço e conteúdo
de uma memória e sua óbvia diferença
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Unidade de armazenamento
• Consiste no grupo de bits que é inequivocamente identificado e
localizado por um endereço.
• A MP é, então, organizada em unidades de armazenamento;
denominadas células, cada uma possuindo um número de
identificação - seu endereço- e contendo em seu interior uma
quantidade M de bits, que se constitui na informação
propriamente dita (pode ser uma instrução ou parte dela, pode
ser um dado ou parte dele).
• Teoricamente, a unidade de armazenamento da MP deveria
ser a palavra, isto é, palavra e célula deveriam ser
especificadas com o mesmo tamanho.
• Isto, na prática, não acontece, pois os fabricantes têm preferido
organizar as MP com células de 1 byte (8 bits) de tamanho,
com palavras de 16, 32 e até 64 bits. Há autores que definem
célula como o local destinado a armazenar 1 bit e, nesse caso,
um grupo de células (ou de bits) é acessado por um único 6
endereço.
Unidade de transferência
• Consiste na quantidade de bits que é transferida
da memória em uma operação de leitura ou
transferida para a memória em uma operação
de escrita.
• Também, teoricamente,deveria ser igual à
palavra e à unidade de armazenamento, porém
na prática é possível encontrar computadores
cuja integração UCP / MP é realizada com uma
unidade de transferência diferente não só da
palavra, mas também do tamanho da célula
(unidade de armazenamento), seja por razões
técnicas, seja apenas por interesses comerciais.
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• A memória principal de qualquer sistema de
computação é organizada como um conjunto de
N células seqüencialmente dispostas a partir da
célula de endereço igual a 0 até a última, de
endereço igual a N-1.
• Cada célula é construída para armazenar um
grupo de M bits, que representa a informação
propriamente dita que é manipulado em
conjunto (como se fosse uma única unidade) em
uma operação de leitura ou de escrita.
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Considerações sobre a
Organização da Memória Principal
• A quantidade de bits que pode ser
armazenada em cada célula é um
requisito definido pelo fabricante.
• Uma célula contendo M bits permite o
armazenamento de 2M combinações de
valores, uma de cada vez, é claro.
• A relação endereço X conteúdo de uma
célula
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Exemplos de MP com mesma quantidade de células (256),
porém com largura de célula diferente.
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Outros exemplos de organização de MP, dessa vez com memórias de mesmo
tamanho de célula, porém com quantidades diferentes de células.
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• A comparação entre os exemplos indica que os valores de
endereço e conteúdo de célula embora associados, ou seja, o
endereço IAC5 está associado ao conteúdo B5 no exemplo da 1ª ,
têm origens diversas.
• Em outras palavras, a quantidade de bits do número que representa
um determinado endereço, por exemplo, 16 bits do número IAC5 no
exemplo da 1ª Fig. define a quantidade máxima de endereços que
uma MP pode ter, bem como o seu espaço de endereçamento.
• No exemplo citado, este espaço de endereçamento ou capacidade
máxima da memória é 64K células, porque 216 = 26 * 210= 64 * K ou
64K.
• Como todas as células têm o tamanho de 1 byte, a quantidade de
células é sempre igual à quantidade de bytes.
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Operações com a Memória Principal
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Exemplo de operação de leitura.
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Exemplo de operação de escrita.
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Capacidade de MP - Cálculos
• O valor de N representa a capacidade da
memória,através da quantidade de células
ou de endereços.
• O valor de M indica a quantidade de bits
que pode ser armazenada em uma célula
individual (que é a informação
propriamente dita). Como 1 bit representa
apenas um entre dois valores (base
binária), então podemos concluir que:
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• pode-se armazenar em cada célula um
valor entre 0 e 2M - 1, porém um de cada
vez. São 2M combinações possíveis.
• Por exemplo, se M = 8 bits,
– temos 28 = 256.
• Seriam armazenados valores entre:
00000000(010 ou 016) e 11111111 (25510
ou FFI6)
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• a MP tendo N endereços e sendo E =
quantidade de bits dos números que
representam cada um dos N endereços,
então:
• N = 2E.
• Por exemplo, se N = 512 (porque a MP
tem 512 células), então, 512 = 2E, e E = 9,
pois 29 = 512.
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• o total de bits que podem ser
armazenados na referida MP é
denominado T, sendo:
• T = N X M = 2E X M
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Exercício 1
• Uma memória RAM (MP) tem um espaço
máximo de endereçamento de 2K. Cada
célula pode armazenar 16 bits. Qual o
valor total de bits que pode ser
armazenado nesta memória e qual o
tamanho de cada endereço?
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Solução
• Se o espaço máximo endereçável é 2K, então: N = 2K (a
quantidade máxima de células é 2K).
• 1 célula = 16 bits. Então: M = 16 bits (tamanho em bits
de cada célula).
• Sendo N = 2E, então: N = 2K = 2 X 1024 e convertendo
em potências de 2, temos: 21 X 210= 211,
• Se N = 2E e N = 211, então: 2E = 211 e E = 11.
• Se E = quantidade de bits de cada número que
expressa um endereço, e sendo E = 11, então os
endereços de cada célula são números que têm 11 bits.
• T = N X M = 211 X 16 = 211 X 24 = 215. Convertendo para
múltiplo de K = 210, teremos: 25 X 210 = 32K.
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Resposta
• Total de bits da MP: 32K (T)
• Tamanho de cada endereço: 11 bits (E)
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Exercício 2
• Uma memória RAM (MP) é fabricada com
a possibilidade de armazenar um máximo
de 256K bits. Cada célula pode armazenar
8 bits. Qual é o tamanho de cada
endereço e qual é o total de células que
podem ser utilizadas naquela RAM?
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Solução
• Total de bits = T = 256K.
– Utilizando potenciação, temos: 256K = 28 X 210 = 218.
• 1 célula = 8 bits. Então: M (tamanho de cada célula) = 8 = 23.
• Sendo T = N X M, então: N (quantidade de células) = T/M =
256K /8 = 32K.
• Pode-se obter o mesmo resultado através de potenciação:
256K/8 = 218/23 = 215 = 25 X 210 = 32K.
• Se N = 215 e se sabemos que N = 2E, então: E = 15.
• Respostas: Tamanho de cada endereço: 15 bits (E)
• Total de células: 32K (N)
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