As memórias nos computadores são organizadas em uma hierarquia. Explique essa organização relacionando com custo, capacidade e velocidade. Cite exemplos.
Passo 1
A questão pede para explicar a hierarquia de memórias em um computador, relacionando os três atributos principais (velocidade, capacidade e custo por bit) e dar exemplos típicos de cada nível.
Passo 2
Antes de ver cada nível, devemos entender três conceitos-chave:
• Velocidade: quão rápido podemos ler ou escrever dados.
• Capacidade: quanto espaço de armazenamento há disponível.
• Custo por bit: quanto custa armazenar uma unidade (bit) de informação.
• Velocidade: quão rápido podemos ler ou escrever dados.
• Capacidade: quanto espaço de armazenamento há disponível.
• Custo por bit: quanto custa armazenar uma unidade (bit) de informação.
Passo 3
No topo da hierarquia estão os registradores do processador e as caches de nível L1. Eles têm altíssima velocidade (acesso em poucos ciclos de clock), capacidade muito pequena (algumas dezenas de kilobytes) e um custo por bit extremamente alto. Exemplo: registradores internos e cache L1 (geralmente 32 KB a 64 KB).
Passo 4
Logo abaixo vêm as caches L2 e L3. Elas ainda são rápidas, mas um pouco mais lentas que L1. A capacidade aumenta para centenas de kilobytes ou alguns megabytes, e o custo por bit cai em comparação à L1. Exemplo: cache L2 de 256 KB a 1 MB e cache L3 de 2 MB a 16 MB.
Passo 5
A seguir está a memória principal (RAM DRAM). Aqui a velocidade é bem menor, na ordem de dezenas de nanosegundos, mas a capacidade sobe para gigabytes (4 GB, 8 GB, 16 GB…) e o custo por bit diminui consideravelmente.
Passo 6
Na base da hierarquia temos o armazenamento secundário e terciário (discos SSD/HDD, fitas). A velocidade de acesso cai para microssegundos ou milissegundos, a capacidade chega a ter terabytes, e o custo por bit é o menor de todos. Exemplo: SSD de 500 GB, HDD de 2 TB ou fitas magnéticas para backup.
Passo 7
Em resumo: à medida que descemos na hierarquia, a velocidade de acesso diminui, a capacidade aumenta e o custo por bit cai. Esse trade-off permite ao sistema usar as memórias mais rápidas para dados críticos e as mais lentas para grandes volumes de informação.
Resposta
Registradores → Cache L1/L2/L3 → RAM DRAM → SSD/HDD (→ fitas). A cada nível descemos, a velocidade cai, a capacidade cresce e o custo por bit diminui.