Memoria cache

Um cache é um bloco de memória para o armazenamento temporário de dados que possuem uma grande probabilidade de serem utilizados novamente.Uma definição mais simples de cache poderia ser: uma área de armazenamento temporária onde os dados frequentemente acedidos são armazenados para acesso rápido.

Cache L1
Uma pequena porção de memória estática presente dentro do processador. Em alguns tipos de processador, como o Pentium 2, o L1 é dividido em dois níveis: dados e instruções (que "dizem" o que fazer com os dados). A partir do Intel 486, começou a se colocar a L1 no próprio chip [processador]. Geralmente tem entre 16KB e 128KB; hoje já encontramos processadores com até 16MB de cache.

Cache L2
Possuindo o Cache L1 um tamanho reduzido e não apresentando uma solução ideal, foi desenvolvido o cache L2, que contém muito mais memória que o cache L1. Ela é mais um caminho para que a informação requisitada não tenha que ser procurada na lenta memória principal.

Cache L3
Terceiro nível de cache de memória. Inicialmente utilizado pelo AMD K6-III (por apresentar o cache L2 integrado ao seu núcleo) utilizava o cache externo presente na placa-mãe como uma memória de cache adicional. Ainda é um tipo de cache raro devido a complexidade dos processadores atuais, com suas áreas chegando a milhões de transístores por micrómetros ou picómetros de área. Ela será muito útil, é possível a necessidade futura de níveis ainda mais elevados de cache, como L4 e assim por diante.

DRAM e SRAM

Memória SRAM (Static Random Access Memory, que significa memória estática de acesso aleatório em Português) é um tipo de memória de acesso aleatório que mantém os dados armazenados desde que seja mantida sua alimentação, não precisando que as células que armazenam os bits sejam refrescadas (atualizadas de tempo em tempo), como é o caso das memórias DRAM.

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;

DIMMs são muito semelhantes aos SIMMs. A principal diferença é que um DIMM tem dois pinos de sinal diferente em cada lado do módulo, como mostrado na figura. Uma das grandes vantagens de DIMM é que apenas um módulo pode ser inserido na placa-mãe, enquanto você precisa de dois SIMMs (pareado), quando trabalhando com microprocessadores de 64 bits como o Pentium II e superiores. Desde SIMM oferece ônibus somente de 32 bits, você precisa usar 2 SIMMs emparelhados com qualquer processador de 64 bits moderna.

 

Endereçamento de memória

Esta imagem representa uma célula básica de memoria com um funcionamento muito simples que processa apenas um bit em que dados e onde entra a informação que vai ser processada, o R/W vai decidir se a informação vai ser gravada ou lida, por fim o s vai decidir se a célula esta activa ou desactivada.

Arquitetura de von Neumann VS Arquitectura de Harvard

A Arquitetura de Harvard baseia-se em um conceito mais recente que a de Von-Neumann, tendo vindo da necessidade de por o microcontrolador para trabalhar mais rápido. É uma arquitetura de computador que se distingue das outras por possuir duas memórias diferentes e independentes em termos de barramento e ligação ao processador.

Baseia-se na separação de barramentos de dados das memórias onde estão as instruções de programa e das memórias de dados, permitindo que um processador possa acessar as duas simultaneamente, obtendo um desempenho melhor do que a da Arquitetura de von Neumann, pois pode buscar uma nova instrução enquanto executa outra.

A Arquitetura de von Neumann de John von Neumann - é uma arquitetura de computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas

Arquitectura de Computadores

Os objectivos mais comuns numa arquitectura de computador baseiam-se na relação entre os factores custo e prestação (ou seja, velocidade), apesar de outras considerações, tais como dimensões, peso e consumo de energia, também serem um factor tido em conta.

Northbridge é um chipset que se comunica com o processador do computador e controla a interação com a memória, o barramento Peripheral Component Interconnect (PCI), cache de nível 2, e todos Accelerated Graphics Port (AGP). Northbridge se comunica com o processador usando o barramento frontal (FSB). 

O southbridge, é um chip que implementa as capacidades mais "lentas" da placa-mãe numa arquitetura de chipset  northbridge/southbridge. O southbridge pode ser geralmente diferenciado do northbridge por não estar diretamente conectado à UCP. Em vez disso, o northbridge liga o southbridge à UCP.

Resumo :

chipset divide-se em "ponte norte" e "ponte sul"que fazem a comunicação do processador com as memórias e perifericos.

Northbridge: controlador de memória, alta velocidade.

Southbridge: controlador de periféricos, baixa velocidade

FSB é o barramento de transferência de dados que transporta informação entre CPU e a northbridge.


O DMA permite que certos dispositivos de hardware  num computador acedam a memória  do sistema para leitura e escrita independentemente da CPU

Computação quântica

A computação quântica tem um potencial muito grande de revolucionar a resolução de problemas de alta complexidade na computação clássica. Porém, a dificuldade em lidar com estes fenômenos e principalmente conseguir uma arquitetura que seja escalável deixam ainda muita incerteza quanto ao sucesso destas máquinas. Grandes empresas, como a IBM, estão investindo em pesquisas nesta área e já criam os primeiros protótipos. Algoritmos para solução de problemas neste novo paradigma já estão sendo desenvolvidos e inclusive linguagens de programação estão sendo elaboradas. Resta saber se os problemas conseguirão ser solucionados, se é uma questão de investimento e tempo ou existem restrições físicas que impediriam na prática a criação de máquinas realmente capazes de superar as atuais. Se isto for realmente possível talvez existam co-processadores quânticos que em conjunto com processadores de silício formassem os computadores do futuro, capazes de fazer previsão de tempo com maior precisão e otimizar sistemas combinatórios.

PRINCÍPIOS DA COMPUTAÇÃO QUÂNTICA

O modelo clássico de computador utiliza como elemento básico de informação o bit, que pode estar desligado, representado pelo estado 0 (zero), ou ligado, representado pelo estado 1 (um). A computação quântica introduz o conceito de qubit (bit quântico), que além dos dois estados tradicionais de um bit pode estar num estado de superposição coerente de ambos. É como se ele estivesse nos dois estados ao mesmo tempo ou como se houvesse dois universos paralelos e em cada um o qubit assumisse um dos estados tradicionais. Dois qubits possibilitariam realizar computação em quatro universos paralelos, três em oito e assim por diante, como mostra a Figura onde Q representa um bit no estado de superposição.

Circuitos Integrados

Em electrónica, um circuito integrado é um circuito electrónico (composto principalmente por dispositivos semicondutores), que tem sido produzido na superfície de um substrato fino de material semicondutor.

Existem vários tipos de encapsulamentos desenvolvidos para as placas de circuito impresso, os quais são usados dependendo do hardware em questão.

Por exemplo, o PGA (Pin Grid Array) é usado bastante em micro processadores, implementando uma matriz de pinos que circula o chip principal da CPU.

Este modelo possui algumas variantes, como o PPGA, e o FC-GPA, os quais são usadas em processadores muito famosos, como os Pentium III e 4.

Outro modelo muito usado é o Ball Grid Array, cujos pinos são em formato de bolas, usado bastante em chipsets de placas mãe e em algumas placas de vídeo e CPUs.

Sendo um modelo mais antigo, o Dual In-Line Package foi um dos encapsulamentos mais usados desde a década de 70. Seu uso é recomendado para módulos menores, utilizando de uma quantidade reduzida de pinos, normalmente em formato de ganchos.

Circuitos integrados TTL e CMOS

TTL
A Lógica Transistor-Transistor é uma classe de circuitos digitais construídos de transistores de junção bipolar, e resistores.

Isso é chamado lógica transistor-transistor porque ocorrem ambas as funções porta lógica e de amplificação pelos transistores.

Por causa do grande uso desta família lógica, sinais de entrada e saída de equipamentos eletrônicos pode ser chamada entrada ou saída "TTL", significantemente compatível com os níveis de tensão usados.

Estes circuitos têm como característica a utilização de sinais de 5 volts para níveis lógicos altos.

Seus circuitos integrados são constituídos basicamente de transístores, o que os torna pouco sensíveis à eletricidade estática.

CMOS

CMOS é uma sigla para complementary metal-oxide-semiconductor, semicondutor metal-óxido complementar.

É um tipo de tecnologia empregada na fabricação de circuitos integrados onde se incluem elementos de lógica digital

A CMOS é hoje a tecnologia mais largamente usada na fabricação de CIs.

As principais vantagens dos circuitos integrados CMOS são o baixíssimo consumo de energia (que leva à baixa dissipação de calor) e a possibilidade de alta densidade de integração, comparativamente com outras tecnologias como a TTL.