Hierarquia de memória

Em arquitetura de computadores, hierarquia de memória normalmente se refere a uma tabela ou pirâmide que faz relação entre vários tipos de memória. Tais memórias são categorizadas entre si através da comparação de suas características.^[1]

Pirâmide clássica de hierarquia de memória (em inglês)

As restrições de projeto de uma memória podem ser resumidas em três questões: capacidade, velocidade e custo. A questão referente à capacidade é, de certo modo, indefinida. Qualquer que seja a capacidade disponível, provavelmente serão desenvolvidas novas aplicações que a utilizem integralmente. A questão relativa à velocidade tem, de certa maneira, uma resposta mais fácil. Para obter um melhor desempenho, a velocidade da memória deve ser compatível com a do processador. Ou seja, o processador não deve ficar ocioso esperando que instruções ou operandos sejam buscados na memória durante a execução de instruções. A questão sobre o custo também deve ser considerada. Para que um sistema seja comercialmente viável, o custo da memória deve ser compatível com o dos demais componentes.

Como se poderia esperar, as três características principais da memória – custo, capacidade, tempo de acesso – são conflitantes. Uma variedade de tecnologias é utilizada para a implementação de sistemas de memória. Ao longo desse espectro de tecnologias, valem as seguintes relações:

• Tempo de acesso mais rápido, custo por bit maior.
• Capacidade maior, custo por bit menor.
• Capacidade maior, tempo de acesso maior.

Portanto as principais características básicas usadas para classificar os diferentes tipos de memória são: capacidade de armazenamento, tempo de acesso, taxa de transferência e custo. Outros fatores também podem ser analisados como, por exemplo, seu consumo de energia e sua durabilidade, e finalmente para se fazer uma comparação entre memórias, é preciso ter em mente que aplicação a memória terá.

Principais memórias organizadas tipicamente em uma hierarquia de memórias por tempo de acesso

Usando o critério de tempo de acesso, podemos organizar a sequência de memórias do menor tempo para o maior:

          Registrador → Cache → Memória principal (RAM) → Memória secundária

• Registrador: Memória temporária usada pelo processador no processamento das instruções.
• EPROM/ROM: Memória onde se guardam as instruções de inicialização dos computadores. BIOS.
• Cache: Armazena partes da memória principal que são usadas frequentemente pelos programas.
• Memória principal (RAM): Memória de armazenamento temporário. É diretamente endereçável pelo processador.
• Memória secundária: Memória de armazenamento permanente.

Referências

1. Bell Telephone Laboratories, Inc, ed. (1986). Computer Hardware/Software Architecture. [S.l.: s.n.] p. 30. ISBN 0-13-163502-6

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