Dispositivos de Memória

Uma memória é como um cérebro humano. Ele é usado para armazenar dados e instruções. A memória do computador é o espaço de armazenamento no computador onde os dados devem ser processados e as instruções necessárias para o processamento são armazenadas.

A memória é dividida em um grande número de pequenas partes. Cada parte é chamada de célula. Cada local ou célula possui um endereço exclusivo que varia de zero ao tamanho da memória menos um.

Por exemplo, se o computador tiver 64k palavras, esta unidade de memória terá 64 * 1024 = 65536 local de memória. O endereço desses locais varia de 0 a 65535.

A memória é principalmente de dois tipos

Internal Memory - memória cache e memória primária / principal
External Memory - disco magnético / disco óptico etc.

As características da hierarquia de memória estão seguindo quando vamos de cima para baixo.

Aumento da capacidade em termos de armazenamento.
O custo por bit de armazenamento diminui.
A frequência de acesso da memória pela CPU diminui.
O tempo de acesso pela CPU aumenta.

RAM

Uma RAM constitui a memória interna da CPU para armazenar dados, programa e resultado do programa. É memória de leitura / gravação. É chamada de memória de acesso aleatório (RAM).

Como o tempo de acesso na RAM é independente do endereço da palavra, ou seja, cada local de armazenamento dentro da memória é tão fácil de alcançar quanto outro local e leva a mesma quantidade de tempo. Podemos acessar a memória de forma aleatória e extremamente rápida, mas também pode ser bastante caro.

A RAM é volátil, ou seja, os dados armazenados nela são perdidos quando desligamos o computador ou em caso de falha de energia. Conseqüentemente, um sistema de energia ininterrupta de backup (UPS) é freqüentemente usado com computadores. A RAM é pequena, tanto em termos de tamanho físico quanto na quantidade de dados que pode conter.

RAM é de dois tipos

RAM estática (SRAM)
RAM dinâmica (DRAM)

RAM estática (SRAM)

A palavra staticindica que a memória retém seu conteúdo enquanto a energia permanecer aplicada. No entanto, os dados são perdidos quando a energia cai devido à natureza volátil. Os chips SRAM usam uma matriz de 6 transistores e nenhum capacitor. Os transistores não requerem energia para evitar vazamentos, então a SRAM não precisa ser atualizada regularmente.

Por causa do espaço extra na matriz, SRAM usa mais chips do que DRAM para a mesma quantidade de espaço de armazenamento, tornando os custos de fabricação mais altos.

A RAM estática é usada porque a memória cache precisa ser muito rápida e pequena.

RAM dinâmica (DRAM)

DRAM, ao contrário de SRAM, deve ser continuamente refreshedpara manter os dados. Isso é feito colocando a memória em um circuito de atualização que reescreve os dados várias centenas de vezes por segundo. A DRAM é usada para a maior parte da memória do sistema porque é barata e pequena. Todas as DRAMs são compostas por células de memória. Essas células são compostas por um capacitor e um transistor.

ROM

ROM significa Read Only Memory. A memória da qual só podemos ler, mas não podemos escrever. Este tipo de memória não é volátil. A informação é armazenada permanentemente em tais memórias durante a fabricação.

Uma ROM armazena as instruções necessárias para iniciar o computador quando a eletricidade é ligada pela primeira vez; esta operação é conhecida como bootstrap. O chip ROM não é usado apenas no computador, mas também em outros itens eletrônicos, como máquina de lavar e forno de microondas.

A seguir estão os vários tipos de ROM -

MROM (mascarado ROM)

Os primeiros ROMs eram dispositivos com fio que continham um conjunto pré-programado de dados ou instruções. Esses tipos de ROMs são conhecidos como ROMs mascarados. É uma ROM barata.

PROM (memória somente leitura programável)

PROM é uma memória somente leitura que pode ser modificada apenas uma vez por um usuário. O usuário compra um PROM em branco e insere o conteúdo desejado usando um programador de PROM. Dentro do chip PROM existem pequenos fusíveis que queimam durante a programação. Pode ser programado apenas uma vez e não pode ser apagado.

EPROM (memória somente leitura apagável e programável)

A EPROM pode ser apagada expondo-a à luz ultravioleta por uma duração de até 40 minutos. Normalmente, uma borracha EPROM realiza esta função. Durante a programação, uma carga elétrica fica presa em uma região isolada do portão. A carga é retida por mais de dez anos porque a carga não tem caminho de vazamento. Para apagar essa carga, a luz ultravioleta é passada por uma janela de cristal de quartzo (tampa). Essa exposição à luz ultravioleta dissipa a carga. Durante o uso normal, a tampa de quartzo é selada com um adesivo.

EEPROM (memória somente leitura eletricamente apagável e programável)

A EEPROM é programada e apagada eletricamente. Ele pode ser apagado e reprogramado cerca de dez mil vezes. O apagamento e a programação levam cerca de 4 a 10 ms (milissegundos). Na EEPROM, qualquer local pode ser apagado e programado seletivamente. EEPROMs podem ser apagados um byte de cada vez, em vez de apagar todo o chip. Portanto, o processo de reprogramação é flexível, mas lento.

Memória de acesso serial

Acesso sequencial significa que o sistema deve pesquisar o dispositivo de armazenamento desde o início do endereço de memória até encontrar os dados necessários. O dispositivo de memória que suporta esse acesso é chamado de memória de acesso sequencial ou memória de acesso serial. A fita magnética é um exemplo de memória de acesso serial.

Memória de acesso direto

Memória de acesso direto ou memória de acesso aleatório, refere-se às condições em que um sistema pode ir diretamente às informações que o usuário deseja. O dispositivo de memória que suporta esse acesso é denominado memória de acesso direto. Discos magnéticos, discos ópticos são exemplos de memória de acesso direto.

Memória cache

A memória cache é uma memória semicondutora de alta velocidade que pode acelerar a CPU. Ele atua como um buffer entre a CPU e a memória principal. Ele é usado para armazenar as partes dos dados e do programa que são usadas com mais frequência pela CPU. As partes de dados e programas são transferidas do disco para a memória cache pelo sistema operacional, de onde a CPU pode acessá-los.

Vantagens

A memória cache é mais rápida do que a memória principal.
Consome menos tempo de acesso em comparação com a memória principal.
Ele armazena o programa que pode ser executado em um curto período de tempo.
Ele armazena dados para uso temporário.

Desvantagens

A memória cache tem capacidade limitada.
É muito caro.

A memória virtual é uma técnica que permite a execução de processos que não estão totalmente disponíveis na memória. A principal vantagem visível desse esquema é que os programas podem ser maiores do que a memória física. A memória virtual é a separação da memória lógica do usuário da memória física.

Essa separação permite que uma memória virtual extremamente grande seja fornecida aos programadores quando apenas uma memória física menor estiver disponível. A seguir estão as situações em que não é necessário que o programa inteiro seja carregado totalmente na memória principal.

As rotinas de tratamento de erros escritas pelo usuário são usadas apenas quando ocorre um erro nos dados ou computação.
Certas opções e recursos de um programa podem ser usados raramente.
Muitas tabelas recebem uma quantidade fixa de espaço de endereço, embora apenas uma pequena quantidade da tabela seja realmente usada.
A capacidade de executar um programa que está apenas parcialmente na memória prejudicaria muitos benefícios.
Menor número de E / S seria necessário para carregar ou trocar cada programa do usuário na memória.
Um programa não seria mais limitado pela quantidade de memória física disponível.
Cada programa do usuário poderia ocupar menos memória física, mais programas poderiam ser executados ao mesmo tempo, com um aumento correspondente na utilização e rendimento da CPU.

Memória Auxiliar

A memória auxiliar é muito maior em tamanho do que a memória principal, mas é mais lenta. Normalmente armazena programas de sistema, instruções e arquivos de dados. Também é conhecido como memória secundária. Também pode ser usado como um overflow / memória virtual caso a capacidade da memória principal seja excedida. As memórias secundárias não podem ser acessadas diretamente por um processador. Primeiro, os dados / informações da memória auxiliar são transferidos para a memória principal e, em seguida, essas informações podem ser acessadas pela CPU. As características da memória auxiliar são as seguintes -

Non-volatile memory - Os dados não são perdidos quando a energia é cortada.
Reusable - Os dados permanecem no armazenamento secundário de forma permanente até que não sejam substituídos ou excluídos pelo usuário.
Reliable - Os dados no armazenamento secundário são seguros devido à alta estabilidade física do dispositivo de armazenamento secundário.
Convenience - Com a ajuda de um software de computador, pessoas autorizadas podem localizar e acessar os dados rapidamente.
Capacity - O armazenamento secundário pode armazenar grandes volumes de dados em conjuntos de vários discos.
Cost - É muito mais barato armazenar dados em uma fita ou disco do que na memória primária.