Tipos de memória de um computador

Um computador comum tem:

Para que tantas memórias? A resposta para essa pergunta pode lhe ensinar muito sobre o assunto!

CPUs rápidas e potentes precisam de acesso ágil e fácil a uma grande quantidade de dados para maximizar sua performance. Se a CPU não pode pegar os dados de que precisa, ela literalmente pára e espera por eles. As CPUs modernas com velocidade na faixa de 1 gigahertz podem manipular uma grande quantidade de dados, potencialmente bilhões de bytes por segundo. O problema enfrentado pelos projetistas é que uma memória capaz de acompanhar a velocidade de uma CPU de 1 gigahertz é extremamente cara para a comercialização em grandes quantidades.

Os projetistas têm resolvido o problema de custo por meio das "camadas" de memória, usando memória cara em pequenas quantidades e então reforçando-a com grandes quantidades de memória mais baratas.

A forma mais barata de memória de leitura/escrita, amplamente utilizada hoje, é o disco rígido. Os discos rígidos fornecem grandes quantidades de armazenamento permanente e barato. Você pode comprar discos rígidos a um custo de centavos por megabyte, porém, pode levar um bom tempo (aproximadamente um segundo) para ler um megabyte do disco rígido. Devido ao espaço de armazenamento em um disco rígido ser tão barato e abundante, ele representa o estágio final da hierarquia da memória da CPU, chamado memória virtual.

O próximo estágio da hierarquia é a memória RAM. Esse assunto é discutido em detalhes no artigo Como funciona a memória RAM, no entanto, muitos pontos sobre ela são importantes aqui.

O tamanho em bit de uma CPU lhe diz quantos bytes de informação ela pode acessar da RAM ao mesmo tempo. Por exemplo, uma CPU de 16 bits pode processar 2 bytes ao mesmo tempo (1 byte = 8 bits, então 16 bits = 2 bytes), uma de 32 bits pode processar 4 bytes  e uma CPU de 64 bits pode processar 8 bytes ao mesmo tempo.

Gigahertz (MHz) é a atual medida de velocidade de processamento da CPU (ciclo de clock) em milhões por segundo. Assim, um Core i7 de 64 bits e 3,2 GHz pode processar potencialmente 8 bytes simultaneamente em cada um dos seus quatro núcleos, 76 milhões de vezes por segundo, possivelmente fortemente baseado no pipelining (arquitetura do processador que permite a execução de inúmeras atividades ao mesmo tempo). O objetivo do sistema de memória é encontrar alguns desses requisitos.

Sozinho, o sistema de memória RAM do computador não é rápido o suficiente para estar compatível com a velocidade da CPU. É por isso que ele precisa de um cache (discutido mais adiante). Entretanto, quanto mais rápida a memória RAM, melhor. A velocidade de leitura/escrita é tipicamente proveniente do tipo de memória RAM usada como DRAM, SDRAM, RAMBUS.

Primeiro, vamos falar sobre o sistema RAM.