EVOLUCION DE LAS MEMORIAS En las calculadoras de la década de los 30 se emplean tarjetas perforadas como memorias. La dirección de las posiciones quedaba determinada por la posición de ruedas dentadas. Luego se emplearon relés electromagnéticos. El computador ENIAC utilizaba, en 1946, válvulas electrónicas de vacío para construir sus biestables que actuaban como punto de memoria. Además, tenia una ROM de 4 bits construida a base de resistencias. Al comienzo de la década de los 50, se usaron las líneas de retardo de mercurio con 1 Kbit por línea, como memoria. Igualmente se empleo el tubo de Williams, que tenia una capacidad de 1200 bits y consistía en un tubo de rayos catódicos con memoria. En UNIVAC I introdujo en 1951 la primera unidad comercial de banda magnética, que tenia una capacidad de 1,44 Mbit y una velocidad de 100 pulgadas/s. El primer computador comercial que uso memoria principal al tambor magnético fue el IBM 650 en 1954. Dicho tambor giraba a 12500 r.p.m y tenia una capacidad de 120 Kbits. En 1953, el Mit dispuso de la primera memoria operativa de ferritas, que fue muy popular hasta mediados de los años 70. Fue IBM, en 1968, quien diseño la primera memoria comercial de semiconductores. Tenia una capacidad de 64 bits. También, el modelo 350 de IBM en 1956 fue quien utilizo el primer disco con brazo móvil y cabeza flotante. Su capacidad era de 40 Mbits y su tiempo de acceso, de 500 ms. Tecnologías nuevas, como la de burbujas magnéticas, efecto Josephon, acoplamiento de carga, de tipo óptico y otras, compiten en la actualidad por desplazar a las memorias de semiconductor basadas en silicio, que ya han alcanzado capacidades superiores a 1 Mbit en una pastilla con rapidisimo tiempo de acceso y coste razonable. CUERPO DEL INFORME MEMORIA DE FERRITA Aunque hoy en día están en desuso, la practica totalidad de las memorias principales, desde mediados de la década de los 50, hasta los años 70, se han construido con ferritas. Una muestra de su importancia es que es el escudo de las Facultades y Escuelas de Informática se basa en un toro de ferrita. El punto de memoria es un toro o anillo de ferrita, que presenta dos direcciones de magnetización. Las primeras ferritas tenían un diámetro exterior de 0.3 cm y las ultimas de 0.05 cm. La conexión a los transductores se realiza mediante hilos de cobre barnizados, que pasan por el interior de las ferritas. La conexión se hacia con 2, 3 ó 4 hilos. Evidentemente el cosido con menos hilos era más sencillo, pero complicaba los transductores. Las propiedades fundamentales de estas memorias son las siguientes: Memoria estática con direccionamiento cableado, tipo RAM. No volátil, pues, si se deja de alimentar, las polarizaciones de las ferritas se mantienen invariables. De lectura destructiva. La escritura exige un borrado previo, pues solamente se puede basar del “0” al ”1”. Solo se considera el tiempo de ciclo( lectura + escritura)pues los accesos siempre requieren un ciclo. La velocidad de los primeros prototipos era de 20s y se ha llegado a modelos de 275ns. La capacidad de estas memorias varia de unos pocos K a unos pocos Megas. Se construían con modelos de 4K. Valores típicos de anchos de palabra han sido 8, 16, 32 y 36.
MEMORIAS DE PELICULA DELGADA Y DE HILO PLATEADO. Ambos tipos de memoria fueron un intento, de poco éxito comercial, de sustituir ferritas de dos hilos por una estructura de fabricación más sencilla, de menor tamaño y, por tanto, de mayor velocidad. En los dispositivos de película delgada se parte de una fina capa magnetizable sobre la que se establece una matriz de hilos conectados a los transductores. La zona proximal al cruce de dos hilos realiza la misma función que un toro de ferrita de dos hilos. Dicha capa se deposita sobre un soporte y tiene un espesor de unos 10 -4mm. En los dispositivos de hilo plateado el material magnético se deposita en una fina capa que recubre uno de los dos conductores. La zona de este deposito, próxima al cruce de ambos hilos, forma el equivalente a la ferrita. MEMORIAS DE SEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES Este tipo de memoria se emplea actualmente, con carácter universal, como memoria principal de los computadores. Todas las memorias que se van a tratar en este apartado son de direccionamiento cableado, o sea, de acceso aleatorio o RAM. Sin embargo, dentro de estas memorias se ha desarrollado otra terminología que resulta un poco confusa, pues repite términos empleados con otro sentido. Se puede establecer la siguiente clasificación: clasificación: de lectura y escritura(RAM) escritura(RAM) •
Estáticas.
•
Dinámicos o con refresco.
de sólo lectura •
ROM (Read Only Memory)
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PROM (Programmable Read Only Memory)
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EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
•
EEPROM (Electricaly Erasable Read Only Memory )
Las memorias de semiconductores se presentan en pastillas integradas que contienen una matriz de memoria, un decodificador de direcciones, los transductores correspondientes y el tratamiento lógico de algunas señales de control. Existen muchas configuraciones, pero la mayoría de estas memorias manejan los siguientes elementos y señales. Bus de Datos: es un colector o conjunto de líneas triestado que transportan la información almacenada en memoria. El bus de datos se puede conectar a las líneas correspondientes de varias pastillas. Bus de Direcciones: cuando se esta completo, es un conjunto de m líneas que transportan la dirección y que permite codificar 2 posiciones de memoria. Pude estar multiplexado, de forma que primero se transmiten m/2 bits y luego, el resto. Señales de control típicas: OE: activa la salida triestado de la memoria. CS ó CE: activa la pastilla o chip.
WE: señal de escritura. Para realizar una escritura, además de activarse esta señal, también lo estarán CS ó CE. RAS ó CAS: las líneas RAS(Row Address Strobe) y CAS(Column Address Strobe) sirven para decodificar las filas y columnas de la RAM dinámicas. d) Ancho de palabra típico: 1,4 u 8 bits. MEMORIA RAM Es la memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory). Se llama de acceso aleatorio porque el procesador accede a la información que está en la memoria en cualquier punto sin tener que acceder a la información anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantemente mientras el ordenador está en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga. Hay dos tipos básicos de RAM: DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica, SRAM (Static RAM), RAM estática Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La RAM dinámica necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAM estática no necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación. En el lenguaje común, el termino RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible para programas. Se refiere a la memoria RAM tanto como memoria de lectura y escritura como así a un tipo de memoria volátil. Tipos de Memoria RAM: 1) DRAM (Dynamic Random Access Memory) Es la memoria de acceso aleatorio dinámica. Está organizada en direcciones de memoria (Addresses) que son reemplazadas muchas veces por segundo. Es la memoria de trabajo, por lo que a mayor cantidad de memoria, más datos se pueden tener en ella y más aplicaciones pueden estar funcionando simultáneamente, y por supuesto a mayor cantidad mayor velocidad de proceso, pues los programas no necesitan buscar los datos continuamente en el disco duro, el cual es muchísimo más lento. SRAM (Static Random Access Memory) Memoria estática de acceso aleatorio es la alternativa a la DRAM. No necesita tanta electricidad para su refresco y reemplazo de las direcciones y funciona más rápido porque no está reemplazando constantemente las instrucciones y los valores almacenados en ella. La desventaja es su altísimo coste comparado con la DRAM. Puede almacenar y recuperar los datos rápidamente y se conoce normalmente como MEMORIA CACHE. 3) VRAM (video RAM) Memoria de propósito especial usada por los adaptadores de vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedida por dos diferentes dispositivos de forma simultánea. Esto permite que un monitor pueda acceder a la VRAM para las actualizaciones de la pantalla al mismo tiempo que un procesador gráfico suministra nuevos datos. VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que la una RAM normal. 4) SIMM ( Single In Line Memory Module) Un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los SIMMs son
más fáciles de instalar que los antiguos chips de memoria individuales, y a diferencia de ellos son medidos en bytes en lugar de bits. 5) DIMM (Dual In Line Memory) Un tipo de encapsulado, consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un conector de 168 contactos. DIP (Dual In Line Package) Un tipo de encapsulado consistente en almacenar un chip de memoria en una caja rectangular con dos filas de pines de conexión en cada lado. RAM Disk Se refiere a la RAM que ha sido configurada para simular un disco duro. Se puede acceder a los ficheros de un RAM disk de la misma forma en la que se acceden a los de un disco duro. Sin embargo, los RAM disk son aproximadamente miles de veces más rápidos que los discos duros, y son particularmente útiles para aplicaciones que precisan de frecuentes accesos a disco. Dado que están constituidos por RAM normal. los RAM disk pierden su contenido una vez que la computadora es apagada. MEMORIA CACHE O RAM CACHE Un caché es un sistema especial de almacenamiento de alta velocidad. Puede ser tanto un área reservada de la memoria principal como un dispositivo de almacenamiento de alta velocidad independiente. Hay dos tipos de caché frecuentemente usados en las computadoras personales: memoria caché y caché de disco. Una memoria caché, llamada también a veces almacenamiento caché ó RAM caché, es una parte de memoria RAM estática de alta velocidad (SRAM) más que la lenta y barata RAM dinámica (DRAM) usada como memoria principal. La memoria caché es efectiva dado que los programas acceden una y otra vez a los mismos datos o instrucciones. Guardando esta información en SRAM, la computadora evita acceder a la lenta DRAM. Cuando un dato es encontrado en el caché, se dice que se ha producido un impacto (hit), siendo un caché juzgado por su tasa de impactos (hit rate). Los sistemas de memoria caché usan una tecnología conocida por caché inteligente en el cual el sistema puede reconocer cierto tipo de datos usados frecuentemente. El caché de disco trabaja sobre los mismos principios que la memoria caché, pero en lugar de usar SRAM de alta velocidad, usa la convencional memoria principal. Los datos más recientes del disco duro a los que se ha accedido se almacenan en un buffer de memoria. Cuando el programa necesita acceder a datos del disco, lo primero que comprueba es la caché del disco para ver si los datos ya están ahí. La caché de disco puede mejorar drásticamente el rendimiento de las aplicaciones, dado que acceder a un byte de datos en RAM puede ser miles de veces más rápido que acceder a un byte del disco duro. Tipos de Memoria CACHE De acuerdo con el modo de traducción de las direcciones de memoria principal a direcciones de memoria cache, estas se clasifican en los siguientes tipos: De correspondencia directa. De asociación completa. De asociación de conjuntos. De correspondencia vectorizada. Memoria cache de correspondencia directa.
Se establece una correspondencia entre el bloque K de la memoria principal y el bloque k, modulo n, de la cache, siendo n el numero de bloques de la memoria cache. Este tipo simple y económico, por no requerir comparaciones asociativas en las búsquedas. De todas formas, en sistemas multiprocesador pueden registrarse graves contenciones en el caso de que varios bloques de memoria correspondan concurrentemente en un mismo bloque de la cache. Una dirección de memoria consta de 3 campos: Campo de etiqueta. Campo de bloque. Campo de palabra. Memoria asociativa completa En este modelo se establece una correspondencia entre el bloque k de k de la memoria y el bloque j de la cache, en la que j puede tomar cualquier valor. No se produce contención de bloques y es muy flexible, pero su implementación es cara y muy compleja, ya que el modelo se basa completamente en la comparación asociativa de etiquetas. Memoria cache de asociación de conjuntos Se divide la memoria en c conjuntos de n bloques, de forma que al bloque k de k de memoria corresponde uno cualquiera de los bloques de la memoria del conjunto k, modulo c. La búsqueda se realiza asociativamente por el campo de etiqueta y directamente por el numero del sector. De este modo se reduce el costo frente al modelo anterior, manteniendo gran parte de su flexibilidad y velocidad. Es la Estructura más utilizada. Memoria cache de correspondencia vectorizada El modelo divide a la memoria principal y a le cache en n bloques. La relación se establece de cualquier sector a cualquier sector, siendo marcados los bloques no referenciados del sector como no validos. Esta estructura también reduce costos, minimizando el núcleo de etiquetas para la comparación asociativa. SDRAM (Synchronous DRAM) DRAM síncrona, un tipo de memoria RAM dinámica que es casi un 20% más rápida que la RAM EDO. SDRAM entrelaza dos o más matrices de memoria interna de tal forma que mientras que se está accediendo a una matriz, la siguiente se está preparando para el acceso. SDRAM-II es tecnología SDRAM más rápida esperada para 1998. También conocido como DDR DRAM o DDR SDRAM (Double Data Rate DRAM o SDRAM), permite leer y escribir datos a dos veces la velocidad bús. FPM (Fats Page Mode) Memoria en modo paginado, el diseño más común de chips de RAM dinámica. El acceso a los bits de memoria se realiza por medio de coordenadas, fila y columna. Antes del modo paginado, era leído pulsando la fila y la columna de las líneas seleccionadas. Con el modo pagina, la fila se selecciona solo una vez para todas las columnas (bits) dentro de la fila, dando como resultado un rápido acceso. La memoria en modo paginado también es llamada memoria de modo Fast Page o memoria FPM, FPM RAM, FPM DRAM. El término "fast" fué añadido cuando los más nuevos chips empezaron a correr a 100 nanoseconds e incluso más. 11) EDO (Extended Data Outpout) Un tipo de chip de RAM dinámica que mejora el rendimiento del modo de memoria Fast Page alrededor de un 10%. Al ser un subconjunto de Fast Page, puede ser substituida por chips de modo Fast Page. Sin embargo, si el controlador de memoria no está diseñado para los más rápidos chips EDO, el rendimiento será el mismo que en el modo Fast Page.
EDO elimina los estados de espera manteniendo activo el buffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo. BEDO (Burst EDO) Es un tipo más rápido de EDO que mejora la velocidad usando un contador de dirección para las siguientes direcciones y un estado 'pipeline' que solapa las operaciones. PB SRAM (Pipeline Burst SRAM) Se llama 'pipeline' a una categoría de técnicas que proporcionan un proceso simultáneo, o en paralelo dentro de la computadora, y se refiere a las operaciones de solapamiento moviendo datos o instrucciones en una 'tubería' conceptual con todas las fases del 'pipe' procesando simultáneamente. Por ejemplo, mientras una instrucción se está ejecutando, la computadora está decodificando la siguiente instrucción. En procesadores vectoriales, pueden procesarse simultáneamente varios pasos de operaciones de coma flotante La PB SRAM trabaja de esta forma y se mueve en velocidades de entre 4 y 8 nanosegundos. TAG RAM Este tipo de memoria almacena las direcciones de cualquier dato de memoria DRAM que hay en la memoria caché. Si el procesador encuentra una dirección en la TAG RAM, va a buscar los datos directamente a la caché, si no, va a buscarlos directamente a la memoria principal. Cuando se habla de la CACHEABLE MEMORY en las placas para Pentium con los chipsets 430FX, 430VX, 430HX y 430TX de Intel, nos referimos a la cantidad de TAG RAM, es decir, la cantidad de datos de memoria que se pueden almacenar en la caché. Una de las desventajas del chipset 430TX frente al chipset 430HX es que solo se pueden almacenar los datos de 64 MB de memoria RAM, con lo cual, en ciertos casos, en las placas con este chipset se produce un descenso del rendimiento de memoria al tener instalados más de 64 MB de memoria RAM en el equipo. Por ello, a pesar de la modernidad del diseño, en los servidores o las estaciones gráficas quizás sería más conveniente utilizar una placa base con el chipset 430HX de Intel. MEMORIA ROM Estas letras son las siglas de Read Only Memory (memoria de solo lectura) y eso es exactamente lo que es, una memoria que se graba en el proceso de fabricación con una información que está ahí para siempre, para lo bueno y lo malo. No podemos escribir en ella pero podemos leer cada posición la veces que queramos. Se trata de la memoria interna de la máquina, que el procesador lee para averiguar el qué, el cuándo y el cómo de una multitud de tareas diferentes; por ejemplo: lee las diversas instrucciones binarias que se necesitan cada vez que se teclea un carácter por el teclado, o cada vez que se tiene que presentar algo en pantalla. En la ROM está almacenado también el programa interno que nos ofrece la posibilidad de hablar con el ordenador en un lenguaje muy similar al inglés sin tener que rompernos la cabeza con el lenguaje de máquina (binario). Todas estas cosas suman tanta información que es muy probable que la memoria ROM de un ordenador tenga una capacidad de 8K a 16K, un número suficientemente grande para que este justificado asombrarse ante la cantidad de información necesaria para llenar tal cantidad de posiciones, especialmente cuando sabemos que los programas ROM están escritos por expertos en ahorrar memoria. Ello sirve para poner de manifiesto la gran cantidad de cosas que pasan en el interior de un ordenador cuando éste está activo. La memoria ROM presenta algunas variaciones: las memorias PROM, EPROM y EEPROM. MEMORIA PROM Para este tipo de memoria basta decir que es un tipo de memoria ROM que se puede programar mediante un proceso especial, posteriormente a la fabricación. PROM viene de PROGRAMABLE READ ONLY MEMORY (memoria programable de solo lectura ).Es un dispositivo de almacenamiento solo de lectura que se puede reprogramar después de su manufactura por medio de equipo externo . Los PROM son generalmente pastillas de circuitos integrados. Características principales de rom y prom:
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Solo permiten la lectura.
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Son de acceso aleatorio
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Son permanentes o no volátiles: la información no puede borrarse
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Tienen un ancho de palabra de 8 bits, con salida triestado.
MEMORIA EPROM La memoria EPROM ( la E viene de ERASABLE -borrable-) es una ROM que se puede borrar totalmente y luego reprogramarse, aunque en condiciones limitadas. Las EPROM son mucho más económicas que las PROM porque pueden reutilizarse. MEMORIA EEPROM Aún mejores que las EPROM son las EEPROM ( EPROM eléctricamente borrables) también llamadas EAROM (ROM eléctricamente alterables), que pueden borrarse mediante impulsos eléctricos, sin necesidad de que las introduzcan en un receptáculo especial para exponerlos a luz ultravioleta. Las ROM difieren de las memorias RAM en que el tiempo necesario para grabar o borrar un byte es cientos de veces mayor, a pesar de que los tiempos de lectura son muy similares. Características principales de este tipo de memorias: •
Solo permiten la lectura.
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Son de tipo no volátil, aunque pueden borrarse.
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Son de acceso aleatorio.
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Tienen un ancho de palabra de 8 bits, con salida triestado.
MEMORIA VIRTUAL Es una manera de reducir el acceso constante a memoria por parte del procesador. Cuando se está ejecutando un programa, y especialmente si se tienen varias aplicaciones abiertas, el ordenador tiene que cargar en memoria RAM los valores e instrucciones de dicho/s programa/s. Pero, ¿qué ocurre cuando el programa o programas que se están ejecutando requieren más memoria de la que tiene el equipo? En este caso, el procesador toma una parte del disco duro y la convierte en memoria RAM. Es decir, se utiliza el disco duro para almacenar direcciones de memoria, y aunque el disco duro es mucho más lento que la memoria RAM (10-15 milisegundos para un disco duro moderno frente a 70-10 nanosegundos para la memoria actual), es mucho más rápido tomar los datos en formato de memoria virtual desde el disco duro que desde las pistas y sectores donde se almacenan los archivos de cada programa. Los distintos modelos de memoria virtual se diferencian por sus políticas de solapamiento y por los métodos que emplean en la organización de la memoria. Los mas importantes son: •
Memoria Paginada
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Memoria Segmentada
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Memoria de segmentos paginados
Todos estos sistemas encuentran como problema critico que los requerimientos de la memoria de algunos programas específicos son difíciles de predecir, y por ello, la fracción de memoria que debe asignarse a un programa es variable en cada caso.
Además, la política de solapamiento y compartición debe tener en cuenta ciertas características internas de los programas que, invariablemente, determinan la construcción modular y estructurada de los mismos. Dichas características son: 1.- Localización Temporal: Es la tendencia de un proceso a referirse, en un futuro próximo, a elementos utilizados recientemente. Las variables y los stacks del proceso son ejemplos de elementos que ejercitan esta característica. característica. 2.- Localización espacial: es la tendencia que tiene los procesos a referirse a elementos próximos la espacio virtual antes recorrido. 3.- Localización Secuencial: tendencia de los procesos a referenciar elementos de la secuencia inmediata. Para decidir que fracción de memoria principal ha de ser destruida o cargada en disco si ha sido modificada cuando se necesita leer otra, las reglas o criterios mas empleados son: Regla FIFO. Se destruye la fracción que mas tiempo lleva en la memoria principal para dejar un hueco en esta. Regla LRU. La porción que lleva mas tiempo sin haber sido usada o actualizada. Regla LIFO. El hueco aparece en la memoria principal destruyendo o devolviendo a disco(si se ha modificado) la parte que lleva en memoria el menor tiempo. Regla LFO. Deja hueco la porción que se ha pedido menos veces desde que comenzó el proceso. Regla RAND. Se elige una porción al azar. Regla CLOCK. Cuando se coloca un bit de uso en cada entrada de una cola FIFO y se establece un puntero que la convierte en circular. Es una aproximación al algoritmo LRU con una cola FIFO simple. MEMORIA PAGINADA Este método organiza el espacio virtual y el físico en bloques de tamaño fijo, llamados paginas. En un momento determinado la memoria principal contendrá algunos de los bloques lógicos. Como las distintas posiciones de un bloque lógico y uno físico están ordenadas de forma idéntica, simplemente hay que traducir el numero del bloque lógico al correspondiente del bloque físico. Los métodos de traducción son diversos, desde el mas básico de correspondencia directa al mas complejo de correspondencia asociativa, donde la búsqueda se realiza mediante el contenido de una memoria asociativa que mantiene las correspondencias virtual - física mas recientemente utilizadas. En la practica se utiliza una técnica mixta en la que las paginas mas recientemente empleadas se encuentran en una memoria asociativa y todas ellas en una tabla de correspondencia directa. Método de correspondencia directa: La dirección virtual consta de dos campos: un numero de pagina virtual(npv) y un desplazamiento(d), dentro de la pagina indicada. Con el numero de la pagina virtual se accede a una entrada de una tabla de paginas(TP) que proporciona la dirección física de la pagina y una serie de información complementaria. Localizada la pagina física, el desplazamiento(d) sirve para completar la posición concreta dentro de ella. En el momento de arranque, cada proceso activo del sistema crea en la memoria principal una Tabla de Paginas(TP) que contiene una entrada por cada posible pagina virtual. La configuración de las entradas de TP consta de los siguientes campos: 1.- Bit de validación(V), que, cuando esta activado, indica que la pagina existe. Si V=0, la pagina no existe y se creara cuando haga falta. 2.- Bit de Modificación(M), que indica si la pagina ha sido modificada en memoria. Este bit se utiliza en los algoritmos de reemplazo y actualización de la memoria.
3.- Código de acceso autorizado a la pagina(CAA), que puede ser de lectura, escritura y/o ejecución; son 2 bits. 4.- Dirección de la Pagina(DP), que contiene la dirección de la pagina en memoria principal o la dirección de la misma en memoria virtual o disco, según que la pagina este activa o inactiva de acuerdo con el señalizador señalizador D. La dirección donde comienza la Tabla de Paginas(TP) esta almacenada en el Registro de Base de la Tabla de Paginas(RBTP). Para acceder, sucesivamente, a las entradas de la TP se incrementa el valor correspondiente al numero de pagina virtual(npv) al que se guarda en RBTP. Para calcular la dirección física en memoria se concatena DP(numero de pagina) con el desplazamiento d. Esto, si la pagina se encuentra en la memoria principal. El problema de este método estriba en el que el numero de entradas a la Tabla de Paginas(TP) ha de coincidir con el numero de paginas virtuales, que es muy grande. Método de correspondencia asociativa En este caso se dispone de una tabla inversa en tecnología asociativa, esto es, con memoria tipo CAM, que se encarga ella misma de soportar el proceso de búsqueda a muy alta velocidad, suministrando el numero de pagina física o indicación de que la palabra lógica direccionada no se encuentra en memoria, en cuyo caso se elimina una pagina de la memoria principal(si no se ha modificado) y se trae la nueva al hueco que deja. La memoria asociativa es aquella en la que se producen múltiples accesos de forma simultanea. En un simple acceso se pueden direccionar todas las posiciones que satisfacen un criterio de selección. Dado el elevado coste de las memorias asociativas, la tabla CAM suele ser incompleta, albergando el conjunto de paginas “activas” en un momento determinado. Si la CAM origina falta, hay que acudir a la TP para comprobar si esta en la memoria principal y, en su caso, actualizar la CAM. Si da falta la TP, hay que proceder a un cambio de pagina entre memoria principal y CAM. MEMORIA SEGMENTADA Este método explota el concepto de modularidad de los programas construidos estructuralmente. Los módulos son conjuntos de informaciones que pueden tratarse independientemente y que se relacionan mediante llamadas interprocedimientos, constituyendo programas que se denominan segmentos. La segmentación es una técnica que organiza el espacio virtual en bloques de tamaño variable, que reciben el nombre de segmentos y que se colocan en memoria mediante algoritmos de localización de espacio libre. Los elementos de un segmento se identifican mediante la dirección del segmento al que pertenecen y un desplazamiento dentro del mismo. A semejanza con el modelo anterior, existe un Registro Base de la Tabla de Segmentos(RBTS), que direcciona el comienzo de la Tabla de Segmentos(TS), de las que existe una por cada proceso activo. Cada entrada de la Tabla de Segmentos se compone de los siguientes campos: 1.- Código de Acceso Autorizado(CAA), que indica el modo de acceso permitido al segmento. 2.- Campo de Longitud(L), que indica la longitud del segmento. 3.- Bit de Memoria/Disco(D), que indica si el segmento esta o no en memoria. 4.- Campo de Dirección de Segmento (DS), que contiene la dirección absoluta del segmento en memoria o la posición del segmento en disco, según el valor del señalizador D. Dada la naturaleza variable en cuanto a longitud de los segmentos, se precisa algún algoritmo que localice espacio libre para que resida el segmento apropiado, ya que no es corriente encontrar un bloque continuo en la memoria, para colocarlo completo. Estos algoritmos forman parte del mecanismo de interrupción de falta de pagina y los más relevantes son: a) De mejor ajuste: Minimiza el desperdicio, seleccionando el mejor agujero o fragmento inútil en el que se puede colocar el segmento. b) De peor ajuste: Localiza el agujero que maximiza el desperdicio al colocar el segmento.
c) De primer ajuste: Localiza el agujero con una dirección inicial inferior en el que se puede colocar el segmento. d) Algoritmo Buddy: Utiliza técnicas de compactación de memoria, fusionando espacios inútiles, de forma que se configuran bloques continuos del tamaño adecuado. Evidentemente los segmentos pueden ser compartidos por muchos procesos. Algunos sistemas utilizan tablas auxiliares, que apoyan la búsqueda de segmentos compartidos, como la Tabla de Segmentos Activos(TSA), que indica cuales son los segmentos activos en memoria en cada instante y la Tabla de Segmentos Conocidos(TSC), que contiene en cada entrada un nombre-segmento/numero segmento por cada segmento ya utilizado en el proceso. Uno de los procedimientos mas aceptados para la gestión de la memoria virtual es el que utilizan los minicomputadores PDP-II de Digital Equpiment Corporation. Por ej. la dirección virtual de 16 bits, se divide en un campo de 3 bits, que selecciona uno de los 8 registros basa de 12 bits existentes, y otro campo de 13 bits de desplazamiento. La dirección física de 18 bits se calcula sumando el registro base, los 7 bits de mas peso del desplazamiento precedidos de cinco ceros, y concatenando al resultado los 6 bits menos peso del desplazamiento. Se logra variar la longitud de los segmentos entre 64 bytes y 8 Kbytes. MEMORIA CON SEGMENTOS PAGINADOS Esta memoria combina las ventajas de los dos modelos anteriores. Cada segmento se divide en paginas, de forma que, para acceder a cualquier elemento de un segmento, el sistema acude a la Tabla de Paginas(TP) de dicho segmento. Si se aplica la técnica asociativa, para realizar la traducción, el tratamiento de las interrupciones de “fallo en el acceso” debe contemplar los siguientes aspectos: Ausencia en el numero de pagina en la memoria asociativa, en cuyo caso se obtendrá la dirección de pagina de la TP correspondiente. Ausencia de l numero de segmento en la memoria asociativa, supone una búsqueda en la Tabla de Segmentos activos(TSA), en el peor de los casos, en el directorio de ficheros del disco, para recuperar el segmento y/o los atributos. En sistemas multiprogramados, la activación de un nuevo proceso que genera su propio espacio de dirección invalida las entradas anteriores de la memoria asociativa.
Es una memoria solamente de lectura es totalmente inalterable sin esta memoria la maquina no arrancaría. La memoria principal es la convencional que va de 0 a 640 kb. Cuando la máquina arranca comienza a trabajar el disco y realiza un testeo, para lo cual necesita memoria, esta memoria es la convencional (ROM) y está dentro del mother (en el bios). Apenas arranca utiliza 300 kb, sigue testeando y llega a mas o menos 5 40 kb donde se planta. A medida de que comenzaron a haber soft con más necesidad de memoria apareció la llamada memoria expandida que iba de 640 kb a 1024 kb. Una vez que se utilizaba toda la memoria convencional se utilizaba la expandida que utiliza la memoria RAM. A medida que pasa el tiempo los 1024 kb eran escasos y se creo la memoria extendida que va de 1024 kb a infinito que es la memoria RAM pura. Los valores de memoria podemos observarlos en el setup de la máquina.
Memoria Ram o Memoria e acceso Aleatorio ( Random Acces Memory ) Esta memoria es como un escritorio al igual que los escritorios tienen cajones donde ordenan la información, cuanto mas grande sea el escritorio (plano de apoyo) mas cajones voy a tener de tal suerte que el micro va a perder menos tiempo en buscar y ordenar la información La importancia de esta memoria es tan grande que si esta ausente la PC NO ARR ANCA, Actúa como si estuviera muerta no hay sonido ni cursor en la pantalla ni luces que se
enciendan o apaguen.
Para que sirve: Almacena las instrucciones que debe ejecutar el micro en cada momento Este es el lugar físico donde debe trabajar el procesador cuando abrimos un programa sus instrucciones se copian automáticamente en la memoria, y cuando cerremos el programa todo se borrara ( volatizara )
La Ram es como un pizarrón donde se copian datos También copia los trabajos que estamos haciendo en ese programa
En la Ram se copian programas que coordinan el funcionamiento de la Pc: La primera parte de la Ram esta reservada para guardar las instrucciones de los dispositivos electrónicos. En este lugar no se puede guardar nada ya que lo utiliza el sistema para saber como manejar los dispositivos.
Zócalos de Memoria o Bancos de Memoria Simm 30 Pines Simm 72 Pines Dimm Hasta 168 Pines Los bancos pueden ser tres o cuatro y tienen una marca el el mother donde se debe colocar la primera memoria. Obviamente si en el primero tenemos una de 64 Mg y otra en el segundo decimos que tenemos 128 mg. La computadora funciona mejor con una sola de 128Mg. Esto es solo para las DIMM, las Simm se instalan de a pares La memoria es como un peine con chip soldados en su superficie y depende de el numero de dientes y del banco al cual este conectado, el nombre con la cual se denomina: Simm : Single in line Memory Module Dimm: Double Memory Module Rimm: Rambus in line Memory Module
Evaluacion de la Ram Trabaja de la siguiente forma: los datos acceden en la Ram de forma aleatoria o se directamente desde la ubicación en que se encuentran sin necesidad de recorrer otras posiciones anteriores por Ej. Si tengo que recordar donde guarde el café que esta en la cocina, no tengo necesidad de recordar todo lo que hice durante el día para llegar hasta el café. La Ram tampoco necesita recorrer recorre toda una secuencia de datos para dar con uno específicamente, simplemente lo busca donde corresponde en este sentido es mucho mas rapida que la Rom.
Capacidad de almacenamiento Velocidad Capacidad para manejo de datos
Diferentes tecnologías La capacidad de almacenamiento se mide en Megabytes, un byte guarda una letra un megabayte puede guardar un millón de letras cuantos mas Mb tenga la memoria mejor. mejor. Ojo anda mejor micro con poca velocidad y mucha memoria que uno con mucha y poca memoria. La cantidad mínima de memoria para Win 98 es de 32 Mb.
Velocidad: la velocidad de la Ram se mide en Mhz, antes se media en Nanos ( Millonésima parte de un segundo) a partir de 1995 las memorias comenzaron a trabajar al ritmo del el mother y se comenzó a medir la velocidad en Mhz.
Nanosegundos y Mhz Las memorias traen inscriptos un sus chip un número seguido con un guión y otro número Este ultimo es el que correspoende a los Nanos y hay que convertirlos en Mhz
Tabla Nanos y Mhz 17ns 60 Mhz 15ns 66Mhz 13ns 80 Mhz 10ns 100Mhz 8.3ns 120 Mhz 7.5ns 133Mhz
Capacidad de manejo de Datos: al igual que el micro las memorais también tiene un ancho ( Ancho de Memorias ), que se mide en Bits una memoria Dimm maneja 64 Bits y una Simm 32 Bits.
Diferentes Tecnologías Las memoria al igual que el resto de los componentes de la Pc, también tuvo su historia en su desarrollo tecnológico:
DRAM ( Dynamyc Random Acces Memory ) Este tipo de memoria se utilizan des los años 80 hasta ahora en toda las computadoras Esta memoria tiene una desventaja hay que estimularla ( Refresco) permanentemente porque se olvida de todo. Como se estimula : requiere un procesador que ordene el envió de cargas eléctricas, a este tipo de memorias se lo conoce como memori a estáticas Otras de las desventajas de esta memoria es que es lenta y la ventaja es que es barata Obviamente al tener estas desventajas se le incorporaron distintas tecnologías para mejorarlas.
FPM DRAM La ventaja de este memoria consiste en pedir permiso una sola vez u llevarse varios datos consecutivos esto comenzó a usarse principios de os años noventa y dio buenos resultados a estos módulos se los denominaron SIMM FPM DRAM y pueden tener 30 o 72 pines y se la utiliza en las Pentium I lo que logro con esta tecnología es agilizar el proceso de lectura, estas memorias ya no se utilizan mas.
EDO DRAM Estas memorias aparecieron en el 95, y se hicieron muy populares ya que estaban presentes
en todas las Pentium I MMX y tenia la posibilidad de localizar un dato mientras transfería otro de diferencia de las anteriores que mientras transfería un dato se bloqueaba.Estas EDO SIMM eran de 72 pines
SDRAM Esta Memoria entro en el mercado en los años 97, y mejoro la velocidad siendo su ritmo de trabajo igual a la velocidad de Bus (FSB) es decir que tienen la acapacidad de trabajar a la misma velocidad de mother al que se conectan. Es tos modulos de 168 Pines son conocidos como DIMM SDRAM PC 66 y 100, 133, obviamente si instalo una de 133, en un mother de 100 va a funcionar a 100Mhz.
DDR SDRAM En este caso se consiguió que pudiera realizar dos transferencia en una pulsación o tic-tac de reloj, esta memoria pude alcanzar velocidades de 200 a 266Mhz, Tiene una ventaja mas trabaja en sincronía con el bus del mother si este acelera la memoria también pero tiene una desventaja son muy caras. Se conoce como DIMM DDR SDRAM PC 1600 Y PC 2100.
RDRAM Es una memoria muy costosa y de compleja fabricación y la utilizan procesador Pentim IV para arriba corre a velocidades de 800 Mhz sus módulos se denominan Rimm de 141 pines y con un anho de 16 bits, para llenar un banco de memoria de 64 bits hay que instalar 4 memorias, es posible que estas memoria sean retiradas del mercado por ser tan costosas
MEMORIA VIRTUAL Tenemos también lo que llamamos memoria virtual también llamada swapeo. Windows crea esta memoria virtual y ocupa espacio del disco para hacerlo. Si llega se a superar esta memoria virtual la capacidad del disco se cuelga la máquina, para lo cual lo único que nos resta es resetearla. Si abrimos muchos programas nos vamos a dar cuenta que cuando llegamos a u tilizar memoria virtual la máquina comienza a funcionar más lenta o a la velocidad que tiene nuestro disco disminuye, podemos seguir trabajando, pero nunca andara tan rápido como cuando trabaja con la memoria RAM o extendida. Por lo tanto para evitar esto lo mejor es colocar más memoria RAM de acuerdo a lo que diga el manual de mother. mother.
MEMORIA CACHÉ o SRAM La memoria caché trabaja igual que la memoria v irtual, tenemos caché en el procesador, procesador, en los discos y en el mother y nos guarda direcciones de memoria. Si ejecutamos un programa en principio, lo cerramos y luego los volvemos a ejecutar, ejecutar, la memoria caché nos guarda la ubicación (dirección) en el disco, cuando lo ejecuté, y lo que hicimos con el programa. Es mucho más rápida cuando ya usamos un programa Existen 3 tipos de memoria caché:
Cache L1 Esta dividido en dos bloques uno contiene las instrucciones y otro los datos y cuando se habla de su capacidad de almacenamiento se dice que es de 2x16 Kb . El cache L1 se encuentra dentro del interior del procesador y funciona a la misma velocidad que el micro con capacidades que van desde 2x8 hasta 2x64Kb
Cache L2 interno y externo La primeras memoria caché estaban ubicadas en el mother luego se construyeron en el procesador, procesador, pero no dentro del dado del procesador por lo que es mas m as lento que el caché L1, mientras que el externo lo encontramos el el mother.
La computadoras que tienen las tres tecnologías de caché van a ser mas rápidas.
Cache L3 Algunos micro soportan un nivel de caché mas el L3 que esta localizado en el mother EL AMD 6k-3 soporta este caché.
TABLA Nombre - Arquitectura - Pines - Capacidad - Velocidad Edo Ram - Simm - 32 bits - 72 - 128Mb - 20 50Mhz PC 66 SDRAM - Dimm - 64 bits - 168 256Mb - 66Mhz PC 100/133 SDRAM - Dimm - 64 bits - 168 256Mb - 100/133Mhz PC 600/700/800 - Rimm - 16 bits - 141 256Mb/ 1Gb - 800Mhz PC 1600/2100 - Dimm - 64 bits - 184 - 256Mb - 200/266Mhz
CLASES DE MEMORIA: RAM ,ROM. Las clases de memoria con las que puede trabajar el ordenador son las siguientes: •
Memoria de almacenamiento masivo (soportes).
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Memoria interna o central (RAM).
La memoria interna RAM se encuentra situada físicamente dentro de la carcasa del ordenador y es el elemento de la CPU encargado de almacenar instrucciones, programas o datos necesarios para que el sistema procese la información automáticamente. La memoria central está formada por componentes electrónicos capaces de almacenar información en forma de ceros y unos (sistema binario). Cada información de este tipo recibe el nombre de bit. Principalmente existen dos tipos de memorias internas: •
RAM (Random Acces Memory). En ella es posible almacenar y modificar información.
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ROM (Read Only Memory). Es una memoria de sólo lectura, cuya información no puede ser modificada.
En la RAM no se puede ejecutar ni identificar un programa si no está cargado en memoria interna o central. Un disco duro no es memoria interna, ya que, se considera como memoria externa o auxiliar. Los CD-ROM, disquetes..., son soportes de almacenamiento y almacenan la información de forma permanente mientras que la memoria interna almacena la información de forma temporal y para ser procesada. Los componentes electrónicos por los que está formada son las celdillas, dentro de las cuales la información se traduce en 1 lógicos o 0 lógicos en caso de que no haya energía. Éstas celdillas después de un tiempo se descargan, por eso hay que proceder a su recarga o refresco de memoria. Según estas características hay varias clases de memorias internas: •
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DRAM (Dynamic RAM). Es de gran capacidad de almacenamiento y necesita recargarse periódicamente para que la información que contiene no se pierda. SRAM (Static RAM). Es de menor capacidad que la anterior, más cara, pero más rápida. No necesita refresco de memoria en sus celdas para poder conservar la información. SDRAM, es una memoria que incorpora la capacidad de la DRAM y la velocidad de la SRAM, es decir, necesita recargar sus celdas pero en un intervalo superior de tiempo. Es la que incorporan en la actualidad la mayoría de los ordenadores personales.
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DDRAM o memoria de doble recarga. Es una memoria de complejo funcionamiento, pero es el doble de rápida que cualquiera que las anteriores.
La memoria RAM sigue evolucionando de una forma muy rápida, en la actualidad podemos decir que la principal característica de la memoria RAM es la velocidad con la que se puede almacenar información en ellas. Por otro las RAM tienen que ser compatibles con el resto de componentes de la placa base. La característica que nos indica si es compatible es la frecuencia en Mhz, que ha de ser igual que la frecuencia con la que trabaja el procesador y los buses. Sería incoherente que la RAM, los buses y el procesador trabajaran a frecuencias diferentes, ya que aunque unos componentes rindieran mucho, este rendimiento no sería aprovechado por los otros por no poder trabajar al mismo ritmo. Dependiendo de la cantidad de RAM que tengamos en el equipo, los procesos son más o menos rápidos. La capacidad de rapidez se mide en megabybites (Mb). Un Mb son 1024 kilobytes (Kb); un Kb son 1024 bytes; y un byte son 8 bits. Es el byte, como conjunto de 8 bits, la unidad de medida que equivale a una letra, un número o cualquier carácter especial. Se trata del conjunto de cada ocho celdillas de memoria donde almacenamos una letra. Esta forma de medir la información se aplica solo cuando hablamos de códigos alfanuméricos.
Memoria RAM. La memoria ROM o memoria de sólo lectura contiene programas que sirven para iniciar el arranque del ordenador. En ella se encuentra almacenada toda la información referente a los componentes hardware de los que consta el equipo. Más tarde es parte del propio sistema operativo el que inicia la carga real de éste para empezar a utilizar el ordenador. El software que integra la ROM forma la BIOS o sistema básico de entrada y salida. Físicamente se encuentra en diferentes puntos del ordenador, aunque la parte más importante se encuentra en la placa base. En la actualidad se utilizan las memorias EPROM, que permiten cambiar la configuración inicial del ordenador. Este proceso es difícil pero no implica operaciones físicas sobre los componentes que están montados. La información que contienen todas estas memorias no desaparecen debido a que están programadas de fábrica. No necesitan ningún suministro de energía para mantener su configuración. Otro tipo de memoria es la VRAM o memoria de vídeo que se utiliza para memorizar imágenes, esta memoria es fundamental debido a la evolución de la tecnología multimedia. Estas memorias son imprescindibles para trabajar en ámbitos donde la resolución gráfica puede convertirse en un problema. La mayoría de los ordenadores actuales poseen la memoria SGDRAM, que es una memoria de mucha capacidad, muy rápida y de bajo consumo. Esta memoria es imprescindible para navegar por Internet, ya que para ello necesitamos unas buenas prestaciones gráficas. Para acabar nombraré otras memorias como la DRAM y CDRAM que funcionan sincronizadas con el procesador. Estas memorias suelen ir asociadas a ciertos dispositivos, como unidades de CD-ROM y dispositivos de entrada y salida, para liberar a la RAM de operaciones innecesarias
