Arquitetura de Computadores - Aula 5 - Memória (Hierarquia, Tipos e Memória Principal)

1. Qual a definição de memória?

R:Qualquer forma de persistência temporal ou armazenamento de dados.

2. Escreva quais os tipos de memória ordenando por velocidade, do mais rápido ao mais lento.

R:Registradores
Memória Cache
Memória Principal
Memória Secundária

3. Uma memória tem uma probabilidade de acerto (hit) no seu primeiro nível de 40%. O tempo de acesso no primeiro nível é 2ns e no segundo nível é 10 ns. Qual o tempo esperado de acesso para essa memória?

R: As memórias têm uma hierarquia em pirâmide, do mais rápido ao mais lento. Acerto (Hit) é a probabilidade de que uma informação aleatória desejada seja encontrada no nível atual. Se não for encontrada, haverá a necessidade de buscá-la um nível abaixo, em uma memória mais lenta porém com maior capacidade de armazenamento. Perda (Miss) é a situação em que tal informação não foi encontrada no primeiro nível, tendo de passar um nível abaixo.

Uma vez que a probabilidade de Hit é 40%, a probabilidade de Miss é 1 - 40% = 60%, pois são eventos complementares (se não é um, é outro).

O tempo de acesso no primeiro nível é 2 nanosegundos e no segundo nível é 10 nanosegundos. 

Aí fica fácil calcular o tempo esperado de acesso a uma informação aleatória qualquer, que ser dará por seu valor esperado:

Ta = Phit * Thit + Pmiss * Tmiss = Phit * Thit + (1-Phit) * Tmiss  = 40% * 2ns + 60% * 10ns

Ta = 6,8 ns

4. Em um sistema de memórias de dois níveis, para se conseguir uma média de acessos de 5 ns, considerando o tempo de acesso do primeiro nível de 3ns e do segundo nível de 10 ns, qual deve ser a taxa de acerto no primeiro nível?

a) A primeira coisa que temos de saber é que, se a busca de uma informação aleatória só pode dar certo ou não dar, Ph + Pmiss = 1. 

b) Também sabemos que Hit e Miss são eventos mutuamente excludentes, ou seja, se não acontece um, necessariamente acontece o outro, por isso : Pmiss = 1 - Phit

Por isso para montar a equação, para o primeiro nível sempre utilizamos Phit e para o segundo nível (1 - Phit)

c) Temos que os acessos demoram em média 5ns, portanto Ta = 5ns

d) Então, seguindo a fórmula Phit x Thit + Pmiss + Tmiss = Ta, temos que:

Phit * 3 + (1 - Phit) * 10 = 5

3 Phit + 10 - 10Phit = 5

10 - 5 = +10Phit - 3Phit

5 = 7Phit

Phit = 0,714