Sistema de Memórias e suas características

De acordo com o modelo de Von Neumann , a função da Unidade Central de Processamento (UCP) ou processador é, essencialmente, capturar dados e instruções que compõem um programa e processá-los, não importando sua origem ou destino. Mas para que o processador possa executar os programas, seus dados e instruções devem estar armazenados na memória. Portanto, a memória dos computadores é um elemento indispensável e tão importante quanto a Unidade Central de Processamento (CPU) ou processador. A memória é um dispositivo que permite ao computador armazenar dados de forma temporária ou permanente. Segundo Tanenbaum (2007), a memória é a parte do computador onde os programas e os dados são armazenados. Sem uma memória na qual os processadores (CPU) possam ler ou escrever informações, o conceito de computador digital com programa armazenado não pode ser implementado. Para o funcionamento adequado de um computador, é necessário dispor, nele mesmo, de diferentes tipos de memória. Em algumas tarefas, pode ser fundamental que a transferência de dados seja feita da forma mais rápida possível – é o caso das tarefas realizadas pela CPU, onde a velocidade é fator preponderante, ao passo que a quantidade de bits a ser manipulada é muito pequena. Esse tipo de memória deve possuir características diferentes daquele em que a capacidade de armazenamento é mais importante que a sua velocidade de transferência de e para outros dispositivos. Destacamos que a necessidade da existência de vários tipos de memória ocorre em virtude de vários fatores concorrentes, mas principalmente em função do aumento da velocidade das CPUs (a qual é muito maior do que o tempo de acesso da memória) e da capacidade de armazenamento.

Se existisse apenas um tipo de memória, sua velocidade deveria ser compatível com a da CPU, de modo que esta não ficasse esperando muito tempo por um dado que estivesse sendo transferido. Segundo Patterson e Hannessy (2000), a CPU manipula um dado em 5 ns, ao passo que a memória transfere um dado em 60 ns. Considerando os diversos tipos de memórias existentes, as quais variam em função de sua tecnologia de fabricação, capacidade de armazenamento, velocidade e custo, pode-se dizer que fica muito difícil projetar um computador utilizando-se apenas um único tipo de memória. Dessa forma, segundo Monteiro (2007), o computador possui muitas memórias, as quais se encontram interligadas de forma bem estruturada, constituindo o que é chamado de subsistema de memória, o qual é parte do sistema computacional. O subsistema de memória é projetado de modo que seus componentes sejam organizados hierarquicamente. A Figura 4.1 apresenta uma pirâmide contendo a hierarquia das memórias existentes em um computador. Observa-se que a base da pirâmide é larga, simbolizando a elevada capacidade de armazenamento, o tempo de uso, a velocidade e o custo de sua tecnologia de fabricação. Assim, a base da pirâmide representa dispositivos de armazenamento de massa (memória secundária), de baixo custo por byte armazenado, mas ao mesmo tempo com baixa velocidade de acesso. A flecha na direção do topo indica que quanto mais rápidas forem as memórias, mais elevado será o seu custo em relação à tecnologia e menor a sua capacidade de armazenamento em um computador.

Hierarquia de Memórias.