Última atualização: 2026-07-02

AMAT (tempo médio de acesso à memória)

O tempo médio de acesso à memória (AMAT) resume o comportamento de uma cache em uma única cifra de latência: o tempo médio que o processador espera por um acesso à memória depois de ponderados juntos os acertos e as faltas. É a métrica de referência da hierarquia de memória, introduzida nos textos de arquitetura de Hennessy e Patterson, e permite comparar projetos de cache sem simular cada acesso. A calculadora recebe o tempo de acerto, a taxa de faltas e a penalidade de falta e devolve o AMAT resultante.

A fórmula

Todo acesso primeiro consulta a cache, então o tempo de acerto $t_h$ é pago incondicionalmente. Uma fração $m$ desses acessos falha e precisa buscar o bloco no próximo nível da hierarquia, somando a penalidade de falta $t_p$. Ponderando a penalidade pela sua frequência, obtém-se:

$\text{AMAT} = t_h + m \times t_p$

O tempo de acerto define o piso, e o segundo termo é o custo médio de ir à memória. Como $t_p$ costuma ser uma a duas ordens de grandeza maior que $t_h$, o termo de falta muitas vezes domina mesmo quando a taxa de faltas parece pequena.

Por que uma taxa de faltas pequena ainda pesa

Considere uma cache com tempo de acerto de 1 ns e penalidade de falta de 100 ns. Com uma taxa de faltas de 1 % o termo de falta vale $0{,}01 \times 100 = 1$ ns, já igual ao tempo de acerto. Com 5 % são 5 ns, cinco vezes o tempo de acerto. A lição da hierarquia de memória é que o caminho lento e raro governa o desempenho, então reduzir a taxa de faltas ou encurtar a penalidade costuma superar o corte no tempo de acerto.

Exemplo resolvido

Suponha que uma cache de nível 1 tenha tempo de acerto de 1 ns, taxa de faltas de 5 % e penalidade de falta de 100 ns. O tempo médio de acesso à memória é:

Assim, o acesso médio custa 6 ns, seis vezes o tempo de acerto puro, impulsionado quase inteiramente pelos 5 % de acessos que falham. Reduzir pela metade a taxa de faltas para 2,5 % baixaria o AMAT para 3,5 ns, uma melhoria maior do que qualquer mudança realista no tempo de acerto de 1 ns poderia entregar.

Caches multinível

Processadores reais empilham várias caches, e o AMAT se estende naturalmente aninhando a fórmula. A penalidade de falta de um nível é o tempo médio de acesso do nível inferior. Para uma hierarquia de dois níveis:

Aqui $m_1$ é a taxa de faltas de L1, $m_2$ é a taxa de faltas local de L2 (faltas em L2 como fração dos acessos que chegam a L2) e $t_{\text{mem}}$ é o tempo de acesso à memória principal. Para usar esta calculadora em um projeto multinível, avalie primeiro o parêntese interno para obter a penalidade de falta efetiva de L1 e depois insira esse valor como penalidade de falta do nível externo. Adicionar um nível intermediário rápido reduz a penalidade efetiva vista por L1, e por isso hierarquias profundas continuam valendo a pena mesmo quando a latência da memória principal permanece alta.

O AMAT é um modelo de primeira ordem: assume uma única penalidade média e ignora a sobreposição por execução fora de ordem, paralelismo em nível de memória e buffers de escrita. Trate o resultado como um guia de projeto para comparar hierarquias, não como uma previsão exata do tempo real. Para a visão complementar por taxa de acertos da mesma hierarquia, veja a calculadora Calculadora de Taxa de Acertos de Cache e AMAT.