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2.2.2 Memoria principal

abrilde2013Universidad delPapaloapan, UNPA

José Antonio RosalesBarrales

[COMPUTACIÓN]

Computación abril de 2013

Lic. en Enfermería – MC José Antonio Rosales Barrales Página 1

2.2.2 Memoria central (principal)

El almacenamiento de acuerdo a la ubicación en la computadora, puede referirse como memorias

internas (memoria principal ) y memorias externas (memoria secundaria).

La memoria principal guarda todos los datos que son procesados en la computadora. En general, gran

parte de la memoria principal tiene la función de almacenar las instrucciones y los datos de un programa

que es ejecutado actualmente por el procesador; dicho almacenamiento es temporal (RAM y CACHE). Si

el procesador necesita información del disco duro la busca y la enviá a la memoria principal para que esté

disponible al procesador.

La memorización consiste en la capacidad de registrar una cadena de caracteres o una cadenade instrucciones (programa), y tanto volver a incorporarlo en determinado proceso comoejecutarlo bajo ciertas circunstancias.

La memoria principal también se le denomina memoria primaria, memoria central. A diferencia del

almacenamiento secundario, la memoria principal se encuentra insertada en la tarjeta madre, por lo que su

extracción es difícil para cualquier usuario no técnico. Esta memoria utiliza microconductores, es decir

circuitos integrados rápidos especializados.

La estructura interna de la memoria principal ha cambiada con la evolución de las computadoras, se

comenzó utilizando núcleos diminutos de ferrita, pero actualmente se tienen memorias de estado sólido,

basadas en circuitos integrados de silicio, es decir físicamente está formada por bloques de circuitos

integrados o chips capaces de almacenar, retener o "memorizar" información digital (valores binarios).

En cuanto a la organización interna, desde 1980 prevalece una unidad dividida en celdas que se

identifican mediante una dirección, es decir, la memoria se estructura en forma de una colección de

celdas, y cada celda tiene asignada una posición relativa con respecto a un origen, cuyo valor numérico

constituye la dirección de la misma. Cada celda soporta un bit de información, los bits se agrupan en

unidades direccionables denominadas palabra. La longitud de palabra la determina el número de bits que

la componen y constituye la resolución de la memoria (ya que es la mínima cantidad de información

direccionable). En general la longitud de palabra suele oscilar desde 8 bits (byte) hasta 64 bits.



Las tres magnitudes importantes que caracterizan a la memoria principal son:

Capacidad o tamaño. Es el número de posiciones que contiene, que pueden ser miles. Normalmente seexpresan en K palabras, aunque en las computadoras personales al ser las palabras de 8 bits seexpresan en K-bytes. En la actualidad, el tamaño de la palabra es múltiplo del byte ya que de estaforma el acceso a la misma puede hacerse desde un byte hasta el ancho máximo del bus de datos.Así tendremos palabras de 8, 16, 32, 64 bits y capacidades de: 8, 16, 64, 128 K, etc., siempremedidas en potencia de dos.

Tiempo de acceso. Es el tiempo que invierte la computadora desde que se emite la orden de lectura-escritura, hasta que finaliza la misma. Este tiempo es muy pequeño, y de él depende la potencia dela computadora. Son típicos tiempos del orden de microsegundos e incluso del orden de 2 a 10nanosegundos.

La velocidad de la memoria indica la rapidez con la que se genera una respuesta al recibir unasolicitud. Se mide en nanoseguntos (ns) o megaherts (MHz).

El tiempo de acceso es el lapso de tiempo entre el cual el módulo de memoria recibe el mensajehasta el momento que los datos estén disponibles.

La velocidad de acceso a la memoria es aproximadamente de 200 ns y la de acceder al disco duroes de 12,000,000 ns.

Tamaño de la celda. Define su anchura de palabra, y viene fijado por el ancho del registro deinformación de memoria. Si la palabra interna es superior a la de la memoria, necesitara hacer másde un acceso para conseguir toda la información.

La memoria principal posee una menos capacidad de almacenamiento que la memoria secundaria, sinembargo tiene una mayor velocidad, es millones de veces superior a la secundaria, ya que se encuentramás cerca del procesador (al estar integrada en la tarjeta madre), y la forma de comunicarse con elmicroprocesador es mediante el bus de direcciones, y es el ancho del bus lo que determina la capacidadque posea el microprocesador para el direccionamiento de direcciones de memoria.

Imagen 1 Tipos de memoria de almacenamiento

NOTA: Recuerde que el bus que conecta directamente a la memoria y alprocesador se denomina bus Frontal (FSB), el bus que comunica al procesador y lamemoria cache se denomina bus inverso (BSB)



2.2.2.1 Tipos de memoria principalLa memoria principal se compone principalmente de las memorias RAM, ROM y CACHÉ.

La Memoria RAM (Random Access Memory o Memoria de Acceso Aleatorio)Es un circuito integrado o chip que almacena los programas, datos y resultados ejecutados por la computadorade forma temporal, pues su contenido se pierde cuando esta se apaga.

Se llama de acceso aleatorio (o de acceso directo) porque se puede acceder a cualquier posición de memoria sinnecesidad de seguir un orden.

Puede ser leída y escrita por lo que su contenido puede ser modificado, por lo tanto es la memoria que utiliza elprocesador para guardar los datos que está utilizando en el momento.

En estas pueden distinguirse dos grandes grupos: las estáticas (SRAM – Static Random Access Memory)1 y lasdinámicas (DRAM – Dinamic Random Access Memory)2

Imagen 2 DRAM Imagen 3 SRAM

Un chip de RAM estática puede almacenar tan sólo una cuarta parte de la información que puede almacenar unchip de RAM dinámica de la misma complejidad, pero la RAM estática no requiere ser actualizada y esnormalmente mucho más rápida que la RAM dinámica (el tiempo de ciclo de la SRAM es de 8 a 16 veces másrápido que las SRAM).

La SRAM es más cara, por lo que se reserva generalmente para su uso en la memoria de acceso aleatorio(caché).

En su caso las RAM dinámicas, al ser relativamente sencillas suelen utilizarse más que las RAM estáticas, apesar de ser más lentas.

La memoria RAM es usada por los dispositivos de video, y muchas veces se reserva una cantidadespecial de memoria de video. A continuación se mencionan algunos.

VRAM (Vídeo RAM). Memoria de propósito especial usada por los adaptadoresde vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedidapor dos diferentes dispositivos de forma simultánea. Esto permite que un monitor puedaacceder a la VRAM para las actualizaciones de la pantalla al mismo tiempo queun procesador gráfico suministra nuevos datos.

VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que una RAMnormal.

1 Se basan en circuitos lógicos denominados flip-flop, que retienen la información almacenada en ellos mientras haya energíasuficiente para hacer funcionar el dispositivo (ya sean segundos, minutos, horas, o aún dias).

2 Almacenan la información en circuitos integrados que contienen condensadores, que pueden estar cargados o descargados.Como éstos pierden su carga en el transcurso del tiempo, se debe incluir los circuitos necesarios para "refrescar" los chipsde RAM cada pocos milisegundos, para impedir la pérdida de su información. Mientras la RAM dinámica se refresca, elprocesador no puede leerla

Imagen 4 VRAM



WRAM (Window RAM). Permite leer y escribir información de la memoria almismo tiempo, como en la VRAM, pero está optimizada para la presentación de un grannúmero de colores y para altas resoluciones de pantalla. Es un poco más económica quela VRAM.

SGRAM (Synchronous Graphic RAM). Ofrece las sorprendentes capacidades de lamemoria SDRAM para las tarjetas gráficas. Es el tipo de memoria más popular en lasnuevas tarjetas gráficas aceleradoras 3D.

La Memoria ROM (Read Only Memory o Memoria de sólo lectura)Viene grabada en chips con una serie de programas por el fabricante de hardware y es sólo de lectura, por lo queno puede ser modificada (al menos no muy rápida o fácilmente) y tampoco se altera por cortes de corriente.

En esta memoria se almacenan los valores correspondientes a las rutinas de arranque o inicio del sistema y a suconfiguración.

En estas pueden distinguirse las siguientes:

o ROM.

Programadas por máscara, cuya información se escribe en el proceso de fabricación yno se puede modificar.

o PROM o ROM programable una sola vez,

o EPROM (Erasable PROM) o RPROM (Reprogramable ROM), cuyo contenido puede borrarsemediante rayos ultravioletas para volverlas a escribir

o EEPROM (Electrically Erasable PROM, o Memoria Programable de Sólo Lectura BorrableEléctricamente).

o EAROM (Electrically Alterable ROM) o EEROM (Electrically Erasable ROM),

o Memorias FLASH.

Es una variante de las memorias EEPROM. Permitía eliminar y reprogramar contenidoen una misma operación mediante pulsos eléctricos miles de veces sin sufrir ningúndaño.

Imagen 5 WRAM

Imagen 6 SGRAM



El software de la ROM se divide en dos partes:

o Rutina de arranque o POST (Power On Self Test, auto diagnóstico de encendido):

Realiza el chequeo de los componentes de la computadora.

Se encarga de determinar cuál es el hardware que está presente y de la puesta a puntode la computadora.

Mediante un programa de configuración, el SETUP, lee una memoria llamada CMOS3

RAM, se encarga en el siguiente paso de realizar el arranque (booteo):

Lee un registro de arranque 'BR' (Boot Record) del disco duro o de otra unidad (comoCD, USB, etc.), donde hay un programa que carga el sistema operativo a la RAM.

A continuación cede el control a dicho sistema operativo y el computador queda listopara trabajar.

o Rutina BIOS o Sistema Básico de Entrada-Salida (Basic Input-Output System).

Permite la activación de los periféricos de entrada/salida: teclado, monitor, ratón, etc.

Permanece activa mientras se está usando el computador.

Además, las ROMs son usadas de forma generalizada en calculadoras y dispositivos periféricos tales

como impresoras láser, cuyas “fuentes (tipos de letras)” están almacenadas en ROMs.

La Memoria Caché o RAM Caché

Es una memoria auxiliar de alta velocidad, que no es más que una copia de acceso rápido de la memoriaprincipal almacenada en los módulos de RAM.

La ubicación de la caché entre el microprocesador y la RAM, hace que sea suficientemente rápida paraalmacenar y transmitir los datos que el microprocesador necesita recibir casi instantáneamente.

La memoria caché es rápida, unas 5 ó 6 veces más que la DRAM (RAM dinámica), por eso su capacidades mucho menor. Cuanto mayor sea la cantidad de instrucciones y datos que la CPU pueda obtenerdirectamente de la memoria caché, tanto más rápido será el funcionamiento de la computadora.

3 Esta puede mantener su contenido durante varios años, aunque la computadora está apagada, con muy poca energía eléctricasuministrada por una batería, guarda la fecha, hora, la memoria disponible, capacidad de disco rígido, si tiene disquetera ono.

Imagen 7 BIOS, memoria ROM



Imagen 8 Trabajo de la caché

Tipos de cache de memoria:

Memoria RAM como caché: Las unidades de almacenamiento secundario y otrosperiféricos utilizan la memoria RAM como sistema de caché. Una zona de la RAMcontiene la información que se ha buscado últimamente en dichos dispositivos, de formaque basta con acceder a la RAM para recuperarla.

Disco duro como caché: Se emplea al disco duro como caché a dispositivos aún más lentos(unidades CD-ROM). Estos sistemas de caché suelen estar gobernados mediante software,que se suele integrar en el sistema operativo. La caché de disco almacena direccionesconcretas de sectores, almacena una copia del directorio y en algunos casos almacenaporciones o extensiones del programa o programasen ejecución.

Los navegadores Web utilizan el disco duro como caché, al solicitar una página Web (elnavegador acude a Internet y comprueba la fecha de la misma. Si la página no ha sido modificada, se tomadirectamente del disco duro, con lo que la carga es muy rápida. En caso contrario se descarga desde Internety se actualiza la caché, con un cierto tiempo de espera. En el caso de los navegadores Web, el uso del discoduro es más que suficiente, ya que es extremadamente más rápido que el acceso a Internet.)



En términos generales las memorias se pueden clasificar atendiendo a diferentes criterios.

La clasificación en cuanto al método de acceso es la siguiente:

Acceso aleatorio (RAM): acceso directo y tiempo de acceso constante e independiente de la posición dememoria.

Acceso secuencial (SAM): tiempo de acceso dependiente de la posición de memoria.

Acceso directo (DAM) acceso directo a un sector con tiempo de acceso dependiente de la posición, y accesosecuencial dentro del sector.

Asociativas (CAM): acceso por contenido

La clasificación en cuanto a la alterabilidad que puede sufrir el contenido almacenado incluye lo

siguiente:

RAM: lectura y escritura

ROM (Read Only Memory) Son memorias de solo lectura.

Clasificación de acuerdo a la volatilidad con la fuente de energía:

Volátiles: necesitan la fuente de energía para mantener la información.

No volátiles; mantienen la información sin aporte de energía.

De acuerdo a la duración de la información se pueden clasificar en:

Estáticas: el contenido permanece inalterable mientras están polarizadas.

Dinámicas: el contenido sólo dura un corto periodo de tiempo, por lo que es necesario refrescarlo(reescribiendo) periódicamente.

En cuanto al proceso de lectura, se clasifican en;

De lectura destructiva: necesitan reescritura después de una lectura.

Lectura no destructiva.

En cuanto al factor forma, se hace referencia a los módulos1 que contienen uno o más de los siguientes

paquetes:

Los módulos de la memoria RAM son tarjetas de circuitos impresos que tiene soldados circuitos integrados dememoria DRAM por una o ambas caras.



DESCRIPCIÓN IMAGEN

SIPP (Single in-line Pin Package – Paquete de pines en línea

simple) Fueron uno de los primeros módulos

comerciales. Era una pequeña tarjeta de circuitos que

contenía varios chips de memoria RAM y una única

hilera de patas (en lugar de contactos) a lo largo de la

parte inferior. Proporcionaban 8 bits por módulo. Eran

módulos propietarios, es decir no había estándar entre

fabricantes. Fueron reemplazadas por las SIMM.

SIMM (Single In-line Memory Module) es un formato para

módulos de memoria RAM que consisten en placas de

circuito impreso sobre las que se montan los

integrados de memoria DRAM. Los contactos en

ambas caras están interconectados, es decir los

contactos de un lado están unidos con los del otro. Esta

es la mayor diferencia respecto de sus sucesores los

DIMMs. Fueron muy populares desde principios de los

80 hasta finales de los 90, que fueron remplazados por

los DIMM

DIMM (Dual In-line Memory Module - Módulo de Memoria

en línea doble). Se trata de un pequeño circuito

impreso que contiene chips de memoria en ambos

lados de la placa de circuito impresa, son reconocibles

externamente por poseer sus contactos (o pines)

separados en ambos lados, a diferencia de los SIMM.

Poseen 87 contactos de cada lado, lo cual suma 168

contactos. Además poseen una segunda muesca para

evitar confusiones con los SIMM. Aunque se llegaron

a crear módulos DIMMs de 184 contactos (DDR9

SDRAM) y 240 contactos (DDR2 SDRAM y DDR3

SDRAM), ademas de que se tienen diferentes

especificaciones.



SO DIMM (Small Outline DIMM - DIMM de contorno

pequeño) es una versión compacta de los módulos

DIMM. Son módulos más pequeños, diseñados para

computadoras portátiles. Solo cuentan con 144 y 200

contactos en el caso de las memorias de 64 bits y con

100 contactos en el caso de las memorias de 32 bits,

estos últimos tienen don hendiduras guía y los de 144

y 200 solo tiene una..

Imagen 9 Tipos de memoria, evolución

IMAGEN 1 TIPOS DE MEMORIA DE ALMACENAMIENTO................................................................................................................................ 2

IMAGEN 2 DRAM .............................................................................................................................................................................. 3

IMAGEN 3 SRAM............................................................................................................................................................................... 3

IMAGEN 4 VRAM .............................................................................................................................................................................. 3

IMAGEN 5 WRAM ............................................................................................................................................................................. 4

IMAGEN 6 SGRAM ............................................................................................................................................................................ 4

IMAGEN 7 BIOS, MEMORIA ROM......................................................................................................................................................... 5

IMAGEN 8 TRABAJO DE LA CACHÉ........................................................................................................................................................... 6

IMAGEN 9 TIPOS DE MEMORIA, EVOLUCIÓN ............................................................................................................................................. 9

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