Quais memórias são, respectivamente, responsáveis pelo armazenamento de um conjunto de bits interno à CPU ( Central Processing Unit) e pela interface entre a CPU e a memória principal do sistema?

A alternativa correta é letra C) Registradores e memória cache.

Quais memórias são, respectivamente, responsáveis pelo armazenamento de um conjunto de bits interno à CPU ( Central Processing Unit) e pela interface entre a CPU e a memória principal do sistema?
a)  BIOS e registradores.
b)  MemóriacacheememóriaRAM.
c)  Registradores e memória cache.
d)  Registradores e memória RAM.
e)  BIOS e memória cache.

BIOS (Basic Input Output System) é primeiro programa executado quando o computador é ligado. É o responsável pelo início do boot. Ele prepara a máquina para que outros programas possam ser executados, e também é o responsável pelo reconhecimento e controle de vários dispositivos do computador. O BIOS dispara outro programa, chamado POST (Power On Self Test) que é um programa que executa um auto-teste toda vez que o computador é ligado. Ele é capaz de detectar problemas em dispositivos de E/S (entrada/saída), bem como na memória RAM, e informá-los ao usuário.  BIOS, portanto, é um programa, e não uma memória.

CPU (Central Processing Unity - Unidade Central de Processamento) é um chip, que tem a capacidade de interpretar e executar as instruções dos programas e por esta razão é o dispositivo eletrônico mais importante de um computador. Atualmente, CPU é processador são sinônimos.

No encapsulamento de um processador há diversos componentes:

• Núcleo de execução: é o dispositivo que executa as instruções dos programas; em inglês, núcleo é a palavra “core”;
   
• Registradores: são unidades muito pequenas de memória, extremamente rápidas. Existem milhares de registradores no chip da CPU;
   
• Unidade de controle: é o dispositivo responsável por gerenciar a CPU, dando as ordens necessárias para o correto funcionamento do processador. Decodifica e executa as instruções dos programas.
   
• Unidade de lógica e aritmética: é o dispositivo responsável pelos cálculos: operações lógicas e aritméticas realizadas pela CPU. 

RAM (Random Access Memory) armazena os programas e dados que o usuário precisa utilizar, e o acesso à RAM é aleatório. Outra característica da RAM é que ela é volátil: só armazena dados enquanto o computador permanecer ligado, ou, em outras palavras, enquanto houver energia na RAM; ao interromper o fornecimento de energia para a RAM todos os seus dados serão perdidos, ou seja, apagados, e justamente por isto é que dizemos é que ela é volátil... Nos computadores modernos, existem tipos diferentes de memória RAM, ou seja, tecnologias diferentes para fabricar os chips de memória RAM, que são:

• VRAM (Vídeo RAM)
   
• DRAM (Dynamic RAM, ou seja, memória RAM dinâmica e
   
• SRAM (Static RAM, ou seja, memória estática), com o nome comercial de cache: é uma memória utilizada entre a DRAM e a CPU  para aumentar a velocidade de execução de programas. Sua tecnologia permite velocidades de leitura e gravação muito maiores do que a velocidade da memória DRAM (utilizada como memória principal nos computadores atuais). 

Vamos lembrar as memórias que o computador acessa para obter as informações, começando pela mais rápida e chegando a mais lenta de todas, com a figura abaixo:

Esta ilustração representa a pirâmide de memórias. No topo da pirâmide figura a menor e mais rápida memória de um computador, que é o registrador (no topo da pirâmide você está vendo a abreviatura “Reg” – na verdade, dentro da CPU há milhares de registradores. Depois, abaixo do registrador vemos as caches L1 e L2, nesta ordem, seguida pela DRAM, e na base da pirâmide vemos a memória auxiliar. A ideia é que, no topo da pirâmide, onde a figura tem área menor, vemos a menor das memórias (o registrador); à medida que descemos na pirâmide, vemos memórias de capacidades cada vez maiores, até chegar à base, que é a parte que tem a maior área da pirâmide, onde consequentemente encontramos a memória que tem a maior capacidade, ou seja, a memória auxiliar. Como nos mostra a figura, ao mover os dados na pirâmide, de cima para baixo, observamos que a capacidade das memórias aumenta; no sentido oposto, ou seja, de baixo para cima, a velocidade das memórias aumenta, assim como o custo.
 

Vamos imaginar que o núcleo de execução da CPU necessite de uma informação que está no HD da máquina.  A informação do HD será copiada para a DRAM (que pode ser considerada a memória principal da máquina); da DRAM será copiada para a cache L2; da cache L2 a informação será copiada para a cache L1; da cache L1 será copiada para os registradores, e finalmente será entregue ao núcleo de execução da CPU. A vantagem deste procedimento é que, se o núcleo de execução necessitar de um dado que já estiver nos registradores, este dado será obtido de forma extremamente rápida; se não estiver nos registradores, o acesso também será rápido (menos rápido que se estivesse nos registradores, claro), pois a informação estará na memória cache; se não estiver na cache, o dado será buscado na memória DRAM, e se não estiver na DRAM, o dado será buscado na memória auxiliar. Quanto mais próxima da CPU estiver a memória onde se encontrar a informação, mais rapidamente ela será obtida pelo núcleo de execução.

Analisando as alternativas, temos que:

A – BIOS e registradores.

Errada: como vemos acima, BIOS não é memória, mas um programa, o que já torna esta alternativa errada. Além disto, os registradores localizam-se na  CPU, mas entre eles e a memória RAM existe a memória cache. 

B – Memória cache e memória RAM.

Errada: a memória que armazena um conjunto de bits internos à CPU corresponde aos registradores. A cache é a memória intermediária entre os registradores e a DRAM, como vemos na figura acima. Além disto na maioria das vezes que questões citam "memória principal", é uma alusão à memória RAM, na figura acima, representada pela DRAM. 

C – Registradores e memória cache.

Certa: a memória que armazena um conjunto de bits internos à CPU corresponde aos registradores. A cache é a memória intermediária (ou seja, a ela pode ser atribuída a função de interface) entre os registradores e a DRAM, como vemos na figura acima.

D – Registradores e memória RAM.

Errada: a memória que armazena um conjunto de bits internos à CPU corresponde aos registradores. No entanto, entre os registradores e a DRAM localiza-se a cache (à qual pode ser atribuída a função de interface) entre os registradores e a DRAM, como vemos na figura acima.

E – BIOS e memória cache.

Errada: como vemos acima, BIOS não é memória, mas um programa, o que já torna esta alternativa errada. Conforme já visto anteriormente, de fato, entre os registradores e a DRAM localiza-se a cache (à qual pode ser atribuída a função de interface) entre os registradores e a DRAM, como vemos na figura acima.

Assim sendo, A RESPOSTA É A LETRA C.