Memória e Hardware: Fundamentos

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Fundamentos de Hardware
Osmar Betazzi Dordal
MEMÓRIA 2ª E MEMÓRIA CACHE
Objetivos
Embasar sobre os fundamentos de memória 2ª, memória virtual e memória cache
Dialogar sobre o modo de funcionamento das memórias 2ª, virtual e cache
Identificar os componentes de hardware e suas funcionalidades
Conteúdos
Memórias 2ª, Memória Virtual e Memória cache
Funcionamento básico dos computadores
Domínio básico de memórias 2ª, virtual e cache
Elementos de Hardware – Memória 2ª
• A solução tradicional para 
armazenar grandes 
quantidades de dados é uma 
hierarquia de memória. 
• Os HDs, CDs e SSDs são alguns 
tipos de soluções.
CPU
ULA UC
Registradores
Barramento
Memória 1ª
ROM RAM
Memória 2ª
HD CD SSD
Memoria Cache
Controladores 
de Disco
Controladores de Entrada / Saída
Dispositivos de Entrada / Saída
Vídeo Teclado Mouse Impressora Rede Sensores Atuadores
Elementos de Hardware – Memória 2ª
• A solução tradicional para 
armazenar grandes 
quantidades de dados é uma 
hierarquia de memória. 
• Os HDs, CDs e SSDs são alguns 
tipos de soluções.
Elementos de Hardware – Memória 2ª
Elementos de Hardware – Memória 2ª
Elementos de Hardware – Memória Virtual
• A memória virtual é um espaço reservado pelo sistema no HD
• Neste espaço são salvos dados que estavam na memória
• O sistema divide esses dados em estruturas chamadas páginas, todas de 
mesmo tamanho
• Então, ao ligar um computador, muitos dados (páginas) são carregados na 
memória RAM
• Quanto mais programas são abertos, mas dados (páginas) são carregados na 
RAM, até o seu limite...
Elementos de Hardware – Memória Virtual
Endereços Virtuais
Disco Rígido
Endereços Físicos
Elementos de Hardware – Memória Virtual
• Ao atingir o limite da memoria, programas que não estão sendo usados vão 
sendo trocados (swap) entre o HD e a memória.
• Os locais do HD que esses programas são alocados se chama memória virtual
• Quanto mais programas forem carregados além do limite da memória, mais 
swap são realizados, o que torna o computador cada vez mais lento.
• Porém, os PCs modernos com 8 GB de RAM dificilmente teriam este 
problema em uso doméstico.
Elementos de Hardware – Memória Cache
• Esta é uma memória de alto desempenho localizada dentro do processador
• Ela aumenta a velocidade de acesso aos dados e instruções armazenados na 
memória RAM.
• Um processador que trabalha internamente a 2 GHz com caminhos de 
dados, pode transferir dados internamente a uma velocidade de 16 GB/s. 
Isso chega a ser 50 vezes mais rápido que uma memória RAM.
Elementos de Hardware – Memória Cache
Processador
L1
L2
CPU
Registradores
L1
Memória RAM
Disco
Rígido
C
a
c
h
e
Elementos de Hardware – Hierarquia de 
Memória
Teclado, Mouse, Mídia Removível, Scanner, Câmera. Microfone, Fontes Remotas e Outras fontes
ROM (BIOS), Discos removíveis, Armazenamento, Rede, Discos Rígidos
Memória Física / Memória Virtual
Cache
Registradores do 
Processador
Nível 1
Nível 2
RAM
Armazenamento 
Temporário
Armazenamento 
Permanente
Analogia de um Computador - Biblioteca
• Supondo que um computador fosse uma biblioteca.
• Elencamos os seguinte elementos como partes do hardware
• Livros (Dados)
• Estantes (HD)
• Corredores (Barramento)
• Pessoas para auxiliar (Controladores)
• Mesa de apoio lateral (Memória RAM)
• A pessoa que vai ler os livros
• Mesa pequena de leitura (Cache L2)
• Seus braços (Cache L1)
• Seu cérebro (CPU)
REFERÊNCIAS
1. Estrutura e Organização de Computadores, Andrew S. Tanenbaum e Todd 
Austin, 6th Ed., Pearson, 2013.
2. Video: https://youtu.be/2SI000Si-e4
3. Memória cache: 
https://www.clubedohardware.com.br/artigos/processadores/como-o-
cache-de-memoria-funciona-r34772
4. Discos rígidos: https://www.hardware.com.br/livros/hardware-
manual/como-funciona-disco-rigido.html
Bom Estudo!
QUESTÕES
• 1. Como se chama o processo de acessos ao disco rígido quando o limite da memória 
principal foi atingido?
• A. Direct Memory Access.
• B. Swap.
• C. Virtual memory.
• D. Paginação.
• E. Nenhuma das alternativas.
QUESTÕES
• 2. Nos processadores modernos, quais afirmações sobre cache L1 e L2 está errada?
• A. Cache L1 pode ser dividido em L1 de entrada e L1 de saída.
• B. Cache L1 é mais rápido que cache L2.
• C. Cache L2 geralmente está próximo da memória principal, não fazendo parte do processador.
• D. Geralmente, entre a CPU e o cache L2 está o cache L1.
• E. Todas as afirmações estão corretas.