Narrador: Nesta lição,
falaremos sobre a memória de acesso aleatório, simplesmente
chamada de memória dentro do seu sistema, e como abordamos
essa memória.
Primeiro, antes de falarmos sobre como abordar a memória,
precisamos entender melhor
o que é a memória e o que
ela faz por nós em nosso sistema de computador.
Agora, antes, quando falamos sobre processadores,
falamos sobre o fato de que o processador
faz todos os cálculos, mas precisa
ter um local para armazenar dados e instruções antes de fazer
esses cálculos.
Dentro do próprio processador,
ele tem uma memória de altíssima velocidade,
conhecida como cache.
Esse cache ocupa uma quantidade muito pequena
de espaço, mas é extremamente rápido.
Agora, quando o espaço do cache se esgota,
o próximo tipo de memória que você tem no sistema
é o que chamamos de memória de acesso aleatório
ou memória do sistema.
Agora, essa memória ainda é rápida,
mas não tanto quanto a memória cache.
Agora, o que acaba acontecendo é que o processador
usará a memória cache primeiro e, à medida que
usar os dados dessa memória de caixa, novas informações
serão movidas da memória do sistema para o cache.
E ele continua se movendo como um processo de pipeline,
indo da memória do sistema para o cache
e, em seguida, sendo processado e executado
usando a CPU.
Agora, além da memória do sistema, também
temos algo conhecido como armazenamento.
E o armazenamento inclui itens como discos
rígidos, unidades USB, CD-ROMs e DVDs,
entre outros.
Esses dispositivos de armazenamento
em massa são capazes de armazenar muito
mais dados do que a memória,
mas são muito mais lentos.
Portanto, se eu quiser carregar um novo PowerPoint em meu sistema, ele geralmente
é armazenado em meu disco rígido, que é um dispositivo
de armazenamento em massa.
Quando digo ao meu computador
que quero ler isso, o processador
envia um sinal para o disco rígido e pergunta: onde estão
esses dados?
Em seguida, esses dados são transferidos do disco rígido
para a memória do sistema.
E, a partir da memória do sistema,
pequenos trechos podem ser
levados para o cache e, em seguida,
trabalhados pelo processador.
É assim que tudo isso funciona em
conjunto dentro de seu sistema.
Portanto, quero que você tenha isso em mente
quando pensar nos diferentes locais em
que os dados são armazenados no sistema.
Temos dispositivos de armazenamento em massa,
que são mais uma área de armazenamento permanente.
Quando você desligar o computador,
os dados nesses dispositivos de armazenamento
em massa ainda permanecerão.
Mas também temos essa área de armazenamento temporário
chamada RAM, ou memória do sistema, e essa é
uma área considerada
de armazenamento não persistente, pois quando
você desliga o computador, tudo
o que está na RAM é perdido.
Assim, quando estivermos trabalhando com diferentes
arquivos, vamos colocá-los temporariamente na RAM, de modo que
possamos trabalhar com eles de maneira muito mais rápida
e, quando terminarmos, eles
serão salvos de volta no disco rígido, que
é o dispositivo de armazenamento permanente.
Portanto, quando pensamos na memória
do sistema ou na memória de acesso
aleatório, conhecida
como RAM, essa é uma área dinâmica e em constante mudança, que
opera muito rapidamente em comparação
com nossos dispositivos de armazenamento em
massa, como discos rígidos e CD-ROMs.
Para fazer uma analogia de como isso
se parece no mundo físico,
pense em seu escritório.
Em seu escritório, você tem uma mesa,
e nela há pouco espaço, mas quando as coisas estão
em cima da mesa, você pode acessá-las
rapidamente, porque elas
já estão à vista, e você pode alcançá-las
e tocá-las.
Agora, além dos três ou quatro arquivos que
você pode ter abertos em sua mesa, você
também tem, provavelmente,
centenas de arquivos em um
armário de arquivos.
Agora, esse armário de arquivos
é mais parecido com o disco rígido,
é o dispositivo de armazenamento em massa,
enquanto o desktop é mais parecido com a memória RAM.
Assim, quando as coisas estão na RAM,
elas são mais fáceis de acessar,
mais rápidas de acessar
e você pode trabalhar com elas naquele momento.
Mas, quando terminar, dobre
esse arquivo e guarde-o no armário de arquivos,
para que ele esteja lá quando você
precisar dele daqui a uma semana, duas semanas
ou um ano, o que libera mais espaço na sua
área de trabalho para que você possa pegar outros
arquivos e trabalhar com eles.
É exatamente para isso que a RAM é usada,
é esse espaço temporário que está
constantemente mudando e evoluindo.
Portanto, como nossos dispositivos de armazenamento em massa são
muito lentos, geralmente queremos colocar mais coisas
na RAM, mas a RAM é limitada.
Se olharmos para o seu disco
rígido, talvez você tenha um dispositivo
de armazenamento em massa de 500 gigabytes, um terabyte ou até mesmo quatro
terabytes, mas se olharmos para a sua
memória, talvez você tenha oito
gigabytes, 16 gigabytes
ou, se tiver sorte, talvez
até 32 gigabytes de espaço.
Isso significa que você tem muito,
muito menos RAM disponível do que um disco rígido.
Portanto, o que a memória faz
é atuar como um cache de disco.
Dessa forma, podemos puxar os arquivos do disco para a memória,
trabalhar neles e, em seguida, recolocá-los
no dispositivo de armazenamento
em massa quando terminarmos.
Isso permite que a RAM atue como uma área de armazenamento temporário
mais rápida para os dados usados recentemente e comumente,
a partir do disco rígido,
para permitir operações mais rápidas.
Isso ocorre porque a RAM é
capaz de buscar dados muito, muito rapidamente,
enquanto um disco rígido
tradicional precisa girar
o disco até encontrar a parte
certa e, em seguida, extrair
os dados dele, o que é muito mais
lento.
Chamamos isso de sistema mecânico, ao passo
que, quando usamos a RAM,
estamos usando um sistema eletrônico
que pode acessar qualquer parte da RAM
com velocidade quase instantânea.
Isso ocorre porque a RAM é considerada
um dispositivo de estado sólido
e não há tempos de carregamento excessivos,
como ocorre com dispositivos mecânicos, como um disco
rígido, DVD, CD ou até mesmo um disco Blu-ray.
Isso significa que podemos operar muito rápido
em termos de nanossegundos,
que são bilhões de segundos, enquanto o disco
rígido e outras mídias magnéticas são considerados
muito lentos e operam em milhares
de segundos, conhecidos como milissegundos.
Portanto, você pode ver que há uma enorme diferença de velocidade
aqui, e é por isso que queremos colocar nossos arquivos na
RAM enquanto trabalhamos neles.
Portanto, o que você vai
descobrir, como
técnico, é que uma das coisas mais comuns
que você vai fazer, ao atualizar
um sistema, é atualizar a RAM e levá-la
de quatro gigabytes para oito gigabytes, ou oito
gigabytes para 16 gigabytes, ou 16 gigabytes
para 32 gigabytes.
Ao aumentar a quantidade de
RAM, você pode acelerar seriamente seu
sistema, pois está removendo
a barreira de ter que ler e gravar tantos
dados do disco rígido,
podendo ter mais arquivos abertos
e fazer mais trabalho a qualquer momento.
Muito bem, agora que abordamos
os conceitos básicos da RAM
e por que precisamos usar essa memória do sistema,
em vez de confiar em nosso disco rígido para tudo, é
importante falar sobre as limitações da RAM, com base em seu
endereçamento.
Agora, quando o processador
precisa acessar a RAM e obter algo, isso é conhecido
como endereçamento da memória.
Isso se deve ao fato de que, dentro da RAM
e do armazenamento que ela possui, cada
um deles tem um endereço exclusivo diferente,
e é assim que fazemos referência ao dado armazenado
nessa parte específica da RAM.
Agora, entre o processador,
ou CPU, e a memória, temos algo conhecido
como controlador de memória e, entre o controlador
de memória e o processador, temos um barramento.
Agora, um barramento é simplesmente um caminho
para transferirmos dados.
E esse controlador de memória
é quase como um guarda de trânsito,
direcionando o tráfego e informando à CPU e ao processador
como acessar diferentes partes da memória.
Agora, quando você olha para
o ônibus, na verdade há duas partes do ônibus.
Há o caminho que é usado para dados
e para enviar e receber informações, e há
também um caminho de endereço que nos
ajuda a determinar em que parte da memória
os dados estão localizados.
Portanto, quando você observa a largura do caminho
de dados ou do barramento de dados,
isso determina a quantidade de informações
que podem ser transferidas a cada ciclo de clock.
Agora, se você estiver usando controladores de memória
de canal único, o barramento de dados geralmente terá 64 bits de largura,
e isso acontece na maioria dos computadores modernos.
Agora, além disso,
quando olhamos para o barramento
de endereços, há uma largura associada
a ele também, que pode ser de 32 ou 64 bits.
Isso é determinado pelo número de locais que
a CPU pode controlar
e acessar os dados endereçando-os
adequadamente.
Agora, se você estiver usando uma CPU
de 32 bits ou uma CPU baseada em x86,
só poderá usar um endereço de 32 bits para acessar
dados nesse barramento de memória.
Agora, por causa
disso, você tem cerca de 4 bilhões de itens que podem ser
endereçados, o que é conhecido como quatro gigabytes
de dados, porque você tem de dois a 32 bits disponíveis para
poder endereçar essas informações.
Agora, se você estiver usando uma CPU
de 64 bits, por outro
lado, terá dois dos 64 locais de endereço possíveis,
o que equivale a aproximadamente
184 quintilhões de opções possíveis.
Agora, em termos de memória,
chamamos isso de 16 exabytes de dados, o que significa que
podemos endereçar muitos dados se estivermos
usando um processador de 64 bits.
A maioria de nossos sistemas
atualmente não usará 16 exabytes de RAM, porque
isso seria proibitivamente caro e não
há espaço suficiente na maioria das placas-mãe
para conectar essa quantidade de memória,
mas esse é o nosso limite máximo.
O que realmente importa
é que, se você estiver usando um processador
x86 ou de 32 bits, só poderá endereçar
no máximo quatro gigabytes
de memória, e essa é uma grande limitação para
a computação moderna, pois a maioria dos sistemas
operacionais modernos exigirá
pelo menos quatro gigabytes de RAM para poder operar
adequadamente.
Por outro lado, se
você estiver usando um processador
de 64 bits ou arquitetura x64, isso significa
que você pode acessar mais de quatro gigabytes de RAM de uma
só vez, e é por isso que
você verá esse recurso sendo usado
em sistemas com 8, 16, 32 ou 64 gigabytes
de RAM, porque eles têm acesso a toda essa
RAM, o que proporciona um desempenho muito
melhor.
Esse é outro motivo pelo
qual você deve escolher um processador de 64 bits
em vez de um processador de 32 bits para
a maioria dos computadores e aplicativos modernos.