Introdução

É incrível a quantidade de memórias eletrônicas encontradas atualmente. Muitas delas têm se tornado parte integral de nosso vocabulário:

Você já sabe que o computador à sua frente possui memória. O que pode não saber, é que a maioria dos itens eletrônicos que usa todos os dias também tem algum tipo de memória. Aqui estão apenas alguns exemplos: Cada um desses aparelhos usa, de maneiras distintas, diferentes tipos de memória.

Neste artigo, falaremos sobre os diferentes tipos de memória e e seus significados.

Memória de computador

Elementos básicos da memória de um computador

Apesar da memória ser, tecnicamente, qualquer forma de armazenamento eletrônico, o termo é usado com freqüência para identificar formas de armazenamento rápido e temporário. Se a CPU de seu computador precisasse acessar constantemente o disco rígido para recuperar todas as porções de dados que necessitasse, com certeza operaria vagarosamente. Quando a informação é mantida na memória, a CPU pode acessar os dados com mais rapidez. A maioria das formas de memória são destinadas à armazenagem temporária de dados.


Como você pode ver na figura acima, a CPU acessa a memória de acordo com uma hierarquia distinta. Vinda do armazenamento de dados permanente (disco rígido) ou da entrada de dados (teclado), a maioria das informações vai primeiro para a memória de acesso aleatório (RAM). A CPU, então, armazena as partes dos dados que precisará acessar com freqüência no cache, e mantém certas instruções especiais em registrador. Sobre os caches e registradores, falaremos mais adiante.

Todos os componentes no seu computador, como a CPU, o disco rígido e o sistema operacional, trabalham juntos como um time. Nele, a memória desempenha uma das funções essenciais. Desde o momento em que o computador é ligado até a hora de desligá-lo, a sua CPU está constantemente usando a memória. Vamos ver um cenário típico:

  • você liga o computador;

  • o computador carrega os dados da memória apenas de leitura (ROM) e executa um auto-teste de energia (POST - Power-On Self Test) para ter certeza de que a maioria dos componentes principais está funcionando corretamente. Uma parte desse teste, o controle de memória, checa todos os endereços de memória com um rápido processo de leitura/escrita, operação executada para certificar-se de que não há erros nos chips de memória. Esse processo permite que os dados sejam gravados em um bit e então lidos a partir desse bit;

  • o computador carrega o sistema básico de entrada/saída (BIOS - Basic Input/Output System) da memória ROM. A BIOS fornece a maioria das informações básicas sobre os dispositivos de armazenamento, seqüência de boot, segurança, plug-and-play (auto reconhecimento de dispositivo), capacidade e alguns outros itens;

  • o computador carrega o sistema operacional (SO) do disco rígido no sistema de memória RAM. Geralmente, as partes críticas do sistema operacional são mantidas na memória RAM enquanto o computador é ligado. Isso permite que a CPU tenha acesso imediato ao sistema operacional, o que aumenta a performance e a funcionalidade do sistema como um todo;

  • quando você abre um aplicativo, ele é carregado na memória RAM. Para preservar o uso dessa memória, muitos aplicativos são carregados, inicialmente apenas em suas partes essenciais, sendo outras partes carregadas conforme a necessidade;

  • depois que um aplicativo está carregado, qualquer arquivo aberto para uso no aplicativo é carregado na memória RAM;

  • quando você salva um arquivo e fecha o aplicativo, o arquivo é gravado no disco de armazenamento e, então, ele e o aplicativo são removidos da memória RAM.
Como observado na lista acima, cada vez que algo é carregado ou aberto é então colocado na memória RAM. Isso significa que eles são simplesmente colocados na área temporária de armazenamento do seu computador, para que a CPU possa acessar a informação mais facilmente. A CPU requisita os dados de que necessita da memória RAM. Novos dados, que já foram processados e gravados, voltam para a RAM em um ciclo contínuo. Na maioria dos computadores, essa troca de dados entre a CPU e RAM acontece milhões de vezes por segundo. Quando os aplicativos são fechados, eles e outros arquivos relacionados são normalmente removidos (deletados) da memória RAM, para dar lugar a novos dados. Se os arquivos alterados não forem salvos em uma unidade de armazenamento permanente antes de serem removidos, serão definitivamente perdidos.

Uma questão comum sobre computadores de mesa (desktops)é:  "por que o computador precisa de tantos sistemas de memória"?

Tipos de memória de um computador

Um computador comum tem:

Para que tantas memórias? A resposta para essa pergunta pode lhe ensinar muito sobre o assunto!

CPUs rápidas e potentes precisam de acesso ágil e fácil a uma grande quantidade de dados para maximizar sua performance. Se a CPU não pode pegar os dados de que precisa, ela literalmente pára e espera por eles. As CPUs modernas com velocidade na faixa de 1 gigahertz podem manipular uma grande quantidade de dados, potencialmente bilhões de bytes por segundo. O problema enfrentado pelos projetistas é que uma memória capaz de acompanhar a velocidade de uma CPU de 1 gigahertz é extremamente cara para a comercialização em grandes quantidades.

Os projetistas têm resolvido o problema de custo por meio das "camadas" de memória de memória, usando memória cara em pequenas quantidades e então reforçando-a com grandes quantidades de memória mais baratas.

A forma mais barata de memória de leitura/escrita, amplamente utilizada hoje, é o disco rígido. Os discos rígidos fornecem grandes quantidades de armazenamento permanente e barato. Você pode comprar discos rígidos a um custo de centavos por megabyte, porém, pode levar um bom tempo (aproximadamente um segundo) para ler um megabyte do disco rígido. Devido ao espaço de armazenamento em um disco rígido ser tão barato e abundante, ele representa o estágio final da hierarquia da memória da CPU, chamado memória virtual.

O próximo estágio da hierarquia é a memória RAM. Esse assunto é discutido em detalhes no artigo Como funciona a memória RAM, no entanto, muitos pontos sobre ela são importantes aqui.

O tamanho em bit de uma CPU lhe diz quantos bytes de informação ela pode acessar da RAM ao mesmo tempo. Por exemplo, uma CPU de 16 bits pode processar 2 bytes ao mesmo tempo (1 byte = 8 bits, então 16 bits = 2 bytes) e uma CPU de 64 bits pode processar 8 bytes ao mesmo tempo.

Megahertz (MHz) é a medida de velocidade de processamento da CPU (ciclo de clock) em milhões por segundo. Assim, um Pentium III de 32 bits e 800-Mhz pode processar potencialmente 4 bytes simultaneamente, 800 milhões de vezes por segundo, possivelmente fortemente baseado no pipelining (arquitetura do processador que permite a execução de inúmeras atividades ao mesmo tempo). O objetivo do sistema de memória é encontrar alguns desses requisitos.

Sozinho, o sistema de memória RAM do computador não é rápido o suficiente para estar compatível com a velocidade da CPU. É por isso que ele precisa de um cache (discutido mais adiante). Entretanto, quanto mais rápida a memória RAM, melhor. A maioria dos chips hoje opera com um ciclo de acesso à memória de 50 a 70 nanossegundos. A velocidade de leitura/escrita é tipicamente proveniente do tipo de memória RAM usada como DRAM, SDRAM, RAMBUS.

Primeiro, vamos falar sobre o sistema RAM.