Memórias cache

} Na área da computação, cache é um dispositivo de acesso rápido, interno a um sistema, que serve de intermediário entre um operador de um processo e o dispositivo de armazenamento ao qual esse operador acede;

} A vantagem principal na utilização de uma cache consiste em evitar o acesso ao dispositivo de armazenamento - que pode ser demorado -, armazenando os dados em meios de acesso mais rápidos;

Cache de disco

» O cache de disco é uma pequena quantidade de memória incluída na placa lógica do HD;

» Tem como principal função armazenar as últimas trilhas lidas pelo HD;

» Esse tipo de cache evita que a cabeça de leitura e gravação passe várias vezes pela mesma trilha;

» Os dados estão no cache, a placa lógica pode processar a verificação de integridade a partir dali, acelerando o desempenho do HD, já que o mesmo só requisita a leitura do próximo setor assim que o último setor lido seja verificado;

Tipos de Memória

Uma memória RAM (Random-Acess Memory) corresponde genericamente a um tipo de memória em que o acesso a cada célula se faz por endereço, e que constitui a unidade de memória central do computador. Consoante a tecnologia, há dois tipos de memórias RAM: as dinâmicas (DRam) e as estáticas (SRam).

DRAM

» Devido à sua tecnologia de base, a DRam exige um sinal periódico de refrescamento ("refresh") de cada célula, para que a informação nesta contida não se desvaneça (destrua) ao longo do tempo;

» Tal sinal é emitido, com um período de alguns milisegundos, sob controlo de um temporizador hardware, que os processadores têm para este efeito;

» Uma memória dRam exige que, logo após a leitura de uma célula, haja uma reescrita automática do valor contido na célula. é como se a leitura fosse "destrutiva", a menos que haja a reescrita do valor da célula;

» Isto é feito automaticamente pelo hardware, mas torna o acesso a estas memórias mais lento;

DIMM:

» As memórias DIMM estão divididas basicamente em dois tipos: as SDR SDRAM e DDR SDRAM;

» São classificadas também de acordo com a quantidade de vias que possuem, por exemplo, a SDR SDRAM que possui 168 vias e a DDR SDRAM que possui 184 vias;

» Ao contrário das memórias SIMM, estes módulos possuem contatos em ambos os lados do pente, e daí lhes vem o nome;

» São módulos de 64 bits, nao necessitando mais utilizar o esquema de ligação das antigas SIMM, a paridade;

VRAM:

» Este é um termo geralmente usado em computadores para descrever RAM dedicada ao propósito de exibir gráficos bitmap em hardware gráfico.

» A Video RAM é normalmente fisicamente separada da RAM principal de um computador;

» Às vezes isto não acontece havendo alguns sistemas em que a VRAM é partilhada com a RAM do sistema.

» O termo VRAM é mais especificamente usado para descrever um tipo de RAM de duas portas usada em hardware gráfico de alta performance;

DDR:

» Memória de acesso aleatório dinâmica síncrona de dupla taxa de transferência;

» È um tipo de circuito integrado de memória utilizado em computadores, derivada das muito conhecidas SDRAM e combinada com a técnica DDR;

» Consiste em transferir dois dados por pulso de clock, obtendo assim, teoricamente, o dobro de desempenho em relação a técnica tradicional de transferência de dados quando operando sob a mesma freqüência de clock.

SRAM

» As memórias estáticas (SRam) não têm os requesitos de refrescamento e de reescrita das memórias dRam, pelo que são mais rápidas do que estas;

» O tempo de ciclo destas memórias é igual ao tempo de acesso;

» Infelizmente, as memórias SRam são mais caras do que as DRam, razão pela qual as memórias centrais dos computadores actuais são, quase na sua generalidade, construídas com base em DRam, até porque se pretende dispor de unidades e convém que contenham da ordem de alguns MegaBytes;

Endereçamento de Memória

» Um endereço de memória é um identificador único para um local de memória no qual um processador ou algum outro dispositivo pode armazenar pedaços de dados;

» Em computador modernos com endereçamento por byte, cada endereço representa um byte distinto de armazenamento, dados maiores que um byte podem residir em múltiplos bytes, ocupando uma sequência de bytes consecutivos;

» Alguns microprocessadores foram desenvolvidos para trabalhar com endereçamento por word, tornando a unidade de armazenamento maior que um byte;

Tanto memória virtual quanto memória física utilizam endereçamento de memória, para facilitar a cópia de memória virtual em memória real, os sistemas operacionais dividem a memória virtual em páginas, cada uma contendo um número fixo de endereços;

» Cada página é armazenada em disco até que seja necessária, sendo então copiada pelo sistema operacional do disco para a memória, transformando o endereço virtual em endereço real;

» Tal transformação é invisível ao aplicativo, e permite que aplicativos operem independente de sua localização na memória física, fornecendo aos sistemas operacionais liberdade para alocar e realocar memória conforme necessário para manter o computador executando efecientemente;

Freqüentemente, ao citar tamanho de word em computadores modernos, é citado também o tamanho de endereços de memória virtual em tal computador;

Por exemplo:

Um computador de 32 bits geralmente trata os endereços de memória como valores inteiros de 32 bits, tornando o espaço de endereçamento igual a 2³² = 4.294.967.296 bytes de memória, ou 4 GBs.

Arquitectura de Van Neumann e Harvard

A máquina proposta por Von Neumann reúne os seguintes componentes: uma memória, uma unidade aritmética e lógica, uma unidade central de processamento (CPU), composta por diversos registradores, e (iv) uma Unidade de Controle (CU), cuja função é a mesma da tabela de controle da Máquina de Turing universal, buscar um programa na memória, instrução por instrução, e executá-lo sobre os dados de entrada isto é:



 » As interacções entre os elementos exibem tempos típicos que também têm variado ao longo do tempo, consoante as tecnologias de fabricação,

» Actualmente, as CPUs processam instruções sob controlo de relógios cujos períodos típicos são da ordem de 1 nanosegundo, ou seja, 10^{-9} segundos,

» As memórias centrais têm tempos típicos de acesso da ordem da dezena de nanosegundos;

» As unidades de entrada e saída exibem tempos típicos extremamente variáveis, mas que são tipicamente muito superiores à escala do nanosegundo;

» Os discos duros  exibem tempos da ordem do milisegundos (milésimo de segundo, 10^{-3});

» Outros dispositivos periféricos são inertes, a não ser que sejam activados por utilizadores humanos;

» Ao se fazer "copy and paste" nao se-percebe nada do que foi descrito acima, pois um teclado só envia informação para o computador após serem pressionada as devidas teclas, assim, este dispositivo se comunica com a CPU eventualmente e, portanto, exibe tempos indeterminadoss;



» A Arquitectura de Harvard  baseia-se em um conceito mais recente que a de Von-Neumann, tendo vindo da necessidade de por o micro-controlador para trabalhar mais rápido. É uma arquitectura de computador que se distingue das outras por possuir duas memórias diferentes e independentes em termos de barramento e ligação ao processador isto é:

» Baseia-se na separação de barramentos de dados das memórias onde estão as instruções de programa e das memórias de dados, permitindo que um processador possa acessar as duas simultaneamente, obtendo um desempenho melhor do que a da Arquitetura de von Neumann, pois pode buscar uma nova instrução enquanto executa outra;

» A principal vantagem desta arquitectura é dada pela dupla ligação às memórias de dados e programa (código), permitindo assim que o processador leia uma instrução ao mesmo tempo que faz um acesso à memória de dados;

» A arquitetura Havard também possui um repertório com menos instruções que a de Von-Neumann, e essas são executadas apenas num único ciclo de relógio;

O Que é Arquitetura de Computadores?

» A Arquitetura de Computadores é o projeto conceitual e fundamental da estrutura operacional de um sistema computacional;

» Ela é o estudo dos requisitos necessários para que um computador funcione e de como organizar os diversos componentes para obter melhores desempenhos;


Arquitectura actual de um Computador

O southbridge em português, ponte sul, também conhecido como I/O Controller Hub em sistemas Intel é um chip que implementa as capacidades mais "lentas" da placa-mãe numa arquitetura de chipset northbridge/southbridge. O southbridge pode ser geralmente diferenciado do northbridge por não estar diretamente conectado à UCP. Em vez disso, o northbridge liga o southbridge à UCP.

O northbridge em português, ponte norte, também conhecido como memory controller hub (MCH) em sistemas Intel é tradicionalmente um dos dois chips que constituem o chipset numa placa-mãe de PC, sendo o outro o southbridge. Separar o chipset em northbridge e southbridge é comum, embora existam instâncias raras em que ambos são combinados num único die quando a complexidade do design e os processos de fabricação o permitem.

Fonte Wikipédia

Resumo

Chipset - é um grupo de circuitos integrados ou chips;

North Bridge - é tradicionalmente um dos dois chips que constituem o chipset numa placa-mãe de PC;

South Bridge - é um chip que implementa as capacidades mais "lentas" da placa-mãe;

FSB - é o clock externo do processador ele que será multiplicado pelo multiplicador e será gerado a frequência do processador;

DMA - permite que os periféricos acessem diretamente a memória RAM, sem ocupar o processador;

Baterias de nanotubos de carbono

Os nanotubos de carbono conseguem transportar e armazenar uma carga eléctrica maior do que outras estruturas de carbono pelo facto da sua estrutura microscópica aumentar a quantidade de superfície disponível. No entanto, precisam normalmente de materiais que os mantenham agregados em películas. Estes materiais reduzem a condutividade e a capacitância (ou capacidade de armazenar carga) das películas.

A equipa do MIT liderada por Paula Hammond e por Yang Shao-Horn usou uma técnica de criação de películas chamada montagem camada-a-camada. Nesta são produzidos dois tipos de soluções aquosas com nanotubos em suspensão, um com carga positiva e outro com carga negativa. Um wafer de silício ou outro substrato fino é então alternadamente embebido nas duas soluções. Devido às diferenças de carga os nanotubos são atraídos uns para os outros e formam camadas uniformes sem ser preciso qualquer tipo de agregador.

As películas são separadas do substrato por meio da combustão das moléculas, deixando apenas uma “esponja” de nanotubos. Cerca de 70% do volume das películas é constituído por tubos de carbono, e o restante é espaço vazio que pode ser usado para guardar lítio ou electrólitos líquidos de baterias.

Os eléctrodos fabricados até ao momento têm cerca de um micrómetro de espessura. Os eléctrodos típicos têm entre 10 e 100 micrómetros de espessura, pelo que os dispositivos terão de ser aumentados para poderem ser usados comercialmente.

De acordo com Paula Hammond a capacitância destes eléctrodos é das mais altas alguma vez registadas em nanotubos de carbono. Isto significa que baterias construídas com estas películas terão um rápido tempo de carga, uma elevada potência, e uma longa duração.

A equipa do MIT não é a primeira a usar a técnica camada-a-camada mas é a primeira a produzir películas integrais de nanotubos, e não híbridos entre polímeros e nanotubos. Outra equipa do MIT está também a construir uma bateria com nanotubos (ver Baterias fabricadas com vírus mais perto da fase comercial).

Os nanotubos de carbono podem armazenar uma grande quantidade de carga eléctrica graças à sua grande quantidade de superfície.        

 

 

Circuitos Integrados

Os circuitos integrados são circuitos electrónicos funcionais, constituídos por um conjunto de transístores, díodos, resistências e condensadores, fabricados num mesmo processo, sobre uma substância comum semicondutora de silício que se designa vulgarmente por chip.

Cápsula com dupla fila de pinos
 
Para os CI de baixa potência – DIL ou DIP
As cápsulas de dupla fila de pinos são as mais utilizadas, podendo conter vários chips interligados.

Nos integrados de encapsulamento DIL a numeração dos terminais é feita a partir do terminal 1 (identificado pela marca), vai por essa linha de terminais e volta pela outra (em sentido anti-horário).
Durante essa identificação dos terminais o CI deve ser sempre observado por cima.

Cápsula com quatro filas de pinos
 

QIL – Quad In Line

Para c.i. de média potência, por exemplo, amplificadores de áudio.
A principal razão da linha quádrupla de pinos é o de permitir um maior afastamento das respectivas “ilhas” de ligação no circuito impresso, de forma que pistas mais largas (portanto para correntes maiores) possam ser ligadas a tais “ilhas”.

Cápsula com linha única de pinos
 

SIL – Single In Line

Alguns integrados pré-amlificadores, e mesmo alguns amplificadores de certa potência, para áudio, apresentam esta configuração.

As cápsulas planas têm reduzido volume e espessura e são formadas por terminais dispostos horizontalmente. Pelo facto de se disporem sobre o circuito impresso a sua instalação ocupa pouco espaço.
Cápsulas metálicas TO-5
Têm um corpo cilíndrico metálico, com os terminais dispostos em linha circular, na sua base.
A contagem dos terminais inicia-se pela pequena marca, em sentido horário, com o componente visto por baixo.

Cápsulas especiais

As cápsulas especiais são as que dispõem de numerosos terminais para interligarem a enorme integração de componentes que determinados chips dispõem (por exemplo, CI contendo microprocessadores).

 

Circuitos Integrados TTL e CMOS

>>As famílias lógicas diferem basicamente pelo componente principal utilizado
por cada uma em seus circuitos;
>>As famílias TTL (Transistor-Transistor Logic) usam transistores bipolares como seu principal
componente;
>>As famílias PMOS, NMOS e CMOS usam os transístores
unipolares MOSFET (transístor de efeito de campo construído segundo a técnica
MOS - Metal Oxide Semicondutor) como seu elemento principal de circuito;
>>Actualmente a Família TTL e a CMOS são as mais usadas;
>>São empregadas em uma grande quantidade de equipamentos digitais e também nos computadores e
periféricos;
>>A tecnologia dominante actualmente é a tecnologia CMOS;
>>Devido ao seu baixo custo e devido à grande densidade de portas lógicas que
permite integrar por unidade de área;
>>Existem tecnologias alternativas que também apresentam algumas vantagens e são usadas correntemente em circuitos comerciais;

                                                             Circuito Integrado TTL