Tecnologia da informação - NII02

                                   MEMÓRIAS

No que se refere ao hardware dos computadores, entendemos como memória os dispositivos que armazenam os dados com os quais o processador trabalha. Há, essencialmente, duas categorias de memórias:ROM (Read-Only Memory), que permite apenas a leitura dos dados e não perde informação na ausência de energia; e RAM(Random-Access Memory), que permite ao processador tanto a leitura quanto a gravação de dados e perde informação quando não há alimentação elétrica. Neste artigo, o InfoWester apresenta os principais tipos de memórias ROM e RAM, assim como mostra as características mais importantes desses dispositivos, como frequência, latência, encapsulamento, tecnologia, entre outros.

Memória ROM

As memórias ROM (Read-Only Memory  - Memória Somente de Leitura) recebem esse nome porque os dados são gravados nelas apenas uma vez. Depois disso, essas informações não podem ser apagadas ou alteradas, apenas lidas pelo computador, exceto por meio de procedimentos especiais. Outra característica das memórias ROM é que elas são do tipo não voláteis, isto é, os dados gravados não são perdidos na ausência de energia elétrica ao dispositivo. Eis os principais tipos de memória ROM:

- PROM (Programmable Read-Only Memory): esse é um dos primeiros tipos de memória ROM. A gravação de dados neste tipo é realizada por meio de aparelhos que trabalham através de uma reação física com elementos elétricos. Uma vez que isso ocorre, os dados gravados na memória PROM não podem ser apagados ou alterados;

- EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory): as memórias EPROM têm como principal característica a capacidade de permitir que dados sejam regravados no dispositivo. Isso é feito com o auxílio de um componente que emite luz ultravioleta. Nesse processo, os dados gravados precisam ser apagados por completo. Somente depois disso é que uma nova gravação pode ser feita;

- EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory): este tipo de memória ROM também permite a regravação de dados, no entanto, ao contrário do que acontece com as memórias EPROM, os processos para apagar e gravar dados são feitos eletricamente, fazendo com que não seja necessário mover o dispositivo de seu lugar para um aparelho especial para que a regravação ocorra;

- EAROM (Electrically-Alterable Programmable Read-Only Memory): as memórias EAROM podem ser vistas como um tipo de EEPROM. Sua principal característica é o fato de que os dados gravados podem ser alterados aos poucos, razão pela qual esse tipo é geralmente utilizado em aplicações que exigem apenas reescrita parcial de informações;

- Flash: as memórias Flash também podem ser vistas como um tipo de EEPROM, no entanto, o processo de gravação (e regravação) é muito mais rápido. Além disso, memórias Flash são mais duráveis e podem guardar um volume elevado de dados. É possível saber mais sobre esse tipo de memória no artigo Cartões de memória Flash, publicado aqui no InfoWester;

- CD-ROM, DVD-ROM e afins: essa é uma categoria de discos ópticos onde os dados são gravados apenas uma vez, seja de fábrica, como os CDs de músicas, ou com dados próprios do usuário, quando o próprio efetua a gravação. Há também uma categoria que pode ser comparada ao tipo EEPROM, pois permite a regravação de dados: CD-RW e DVD-RW e afins.

Memória RAM

As memórias RAM (Random-Access Memory - Memória de Acesso Aleatório) constituem uma das partes mais importantes dos computadores, pois são nelas que o processador armazen a os dados com os quais está lidando. Esse tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente rápido, se comparado aos vários tipos de memória ROM. No entanto, as informações gravadas se perdem quando não há mais energia elétrica, isto é, quando o computador é desligado, sendo, portanto, um tipo de memória volátil.

Há dois tipos de tecnologia de memória RAM que são muitos utilizados: estático e dinâmico, isto é, SRAM e DRAM, respectivamente. Há também um tipo mais recente chamado de MRAM. Eis uma breve explicação de cada tipo:

- SRAM (Static Random-Access Memory  - RAM Estática): esse tipo é muito mais rápido que as memórias DRAM, porém armazena menos dados e possui preço elevado se considerarmos o custo por megabyte. Memórias SRAM costumam ser utilizadas como cache (saiba mais sobre cache neste artigo sobre processadores);

- DRAM (Dynamic Random-Access Memory - RAM Dinâmica): memórias desse tipo possuem capacidade alta, isto é, podem comportar grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações costuma ser mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse tipo também costuma ter preço bem menor quando comparado ao tipo estático;

- MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory - RAM Magneto-resistiva): a memória MRAM vem sendo estudada há tempos, mas somente nos últimos anos é que as primeiras unidades surgiram. Trata-se de um tipo de memória até certo ponto semelhante à DRAM, mas que utiliza células magnéticas. Graças a isso, essas memórias consomem menor quantidade de energia, são mais rápidas e armazenam dados por um longo tempo, mesmo na ausência de energia elétrica. O problema das memórias MRAM é que elas armazenam pouca quantidade de dados e são muito caras, portanto, pouco provavelmente serão adotadas em larga escala.

   Memória cache

A memória cache consiste em uma pequena quantidade de memória SRAM embutida no processador. Quando este precisa ler dados na memória RAM, um circuito especial chamado "controlador de cache" transfere blocos de dados muito utilizados da RAM para a memória cache. Assim, no próximo acesso do processador, este consultará a memória cache, que é bem mais rápida, permitindo o processamento de dados de maneira mais eficiente.

Se o dado estiver na memória cache, o processador a utiliza, do contrário, irá buscá-lo na memória RAM. Perceba que, com isso, a memória cache atua como um intermediário, isto é, faz com que o processador nem sempre necessite chegar à memória RAM para acessar os dados dos quais necessita. O trabalho da memória cache é tão importante que, sem ela, o desempenho de um processador pode ser seriamente comprometido.

Os processadores trabalham, basicamente, com dois tipos de cache: cache L1 (Level 1 - Nível 1) e cache L2 (Level 2 - Nível 2). Este último é, geralmente mais simples, costuma ser ligeiramente maior em termos de capacidade, mas também um pouco mais lento. O cache L2 passou a ser utilizado quando o cache L1 se mostrou insuficiente.

Antigamente, um tipo se distinguia do outro pelo fato de a memória cache L1 estar localizada junto ao núcleo do processador, enquanto que a cache L2 ficava localizada na placa-mãe. Atualmente, ambos os tipos ficam localizados dentro do chip do processador, sendo que, em muitos casos, a cache L1 é dividida em duas partes: "L1 para dados" e "L1 para instruções".

Vale ressaltar que, dependendo da arquitetura do processador, é possível encontrar modelos que contam com um terceiro nível de cache (L3). O processador Intel Core i7 3770, por exemplo, possui caches L1 e L2 relativamente pequenos para cada núcleo (o aspecto dos múltiplos núcleos é explicado no próximo tópico): 64 KB e 256 KB, respectivamente. No entanto, o cache L3 é expressivamente maior - 8 MB - e, ao mesmo tempo, compartilhado por todos os seus quatros núcleos.

Processador Core i7 3770 - Imagem por Intel

Mas o cache L3 não é, necessariamente, novidade: a AMD chegou a ter um processador em 1999 chamado K6-III que contava com cache L1 e L2 internamente, característica incomum à época, já que naquele tempo o cache L2 se localizava na placa-mãe, como já explicado. Com isso, esta última acabou assumindo o papel de cache L3.