Conceptos basicos de memorias en informatica, apuntes de Dia USAL

Conceptos Básicos de Memorias

Tema 7. Conceptos básicos de memorias

Tema 7: Conceptos básicos de memorias

• Introducción
• Jerarquía
• Clasificación
• Direccionamiento

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Introducción a las Memorias

Tema 7 Conceptos basicos de memorias

7 1 Introducción

7.1 Introducción

• Las memorias son dispositivos que permiten almacenar la información con la que trabaja el microprocesador (datos+programas).
• En una computadora vamos a tener:
• Almacenamiento primario, donde se almacenan los datos y programas con los que el microprocesador está trabajando (registros, caché y memoria principal)
• Almacenamiento secundario, donde se almacenan los datos y programas de forma permanente entre distintas sesiones de trabajo (discos duros), que en ocasiones pueden utilizarse como memoria virtual.
• Además se tendrán sistemas de almacenamiento fuera de línea (disquetes, discos ópticos, memorias flash, etc.):
• A lo largo de la historia han ido evolucionando para hacerse cada ver más rápidas, con mayor capacidad y de menor tamaño y coste.

Tarjeta perforada (años 60 y 70)

Memoria de Tambor (años 50 y 60)

Memoria de Ferrita (comienzos de los 70)

Semiconductoras (a partir de los 70)

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Jerarquía de las Memorias

Tema 7 Conceptos básicos de memorias

Tema 7: Conceptos básicos de memorias

• Introducción
• Jerarquía
• Clasificación
• Direccionamiento

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Tema 7 Conceptos basicos de memorias

7.2 Jerarquia de las memorias

7.2 Jerarquía de las memorias

• Atendiendo a la capacidad, velocidad y coste de las memorias se pueden realizar una clasificación piramidal desde las más rápidas, caras y de menor capacidad a las más lentas, de mayor capacidad y menor coste.
• Vamos a tener una serie de niveles en la jerarquía: .

Nivel 0: Registros. Es una memoria de alta velocidad y poca capacidad integrada en el microprocesador. La capacidad de los registros, normalmente, viene dado por la arquitectura del microprocesador 4bits, 8bits, 16bits, 32 bits, etc. (Por ej .: Acumulador, contador de programa, registro de instrucción, etc.). .

Nivel 1: Memoria caché. Es una memoria intermedia entre los registros y la memoria principal que se emplea para almacenar información (datos + programas) de frecuente uso reduciendo los tiempos de acceso. Suele estar realizada con tecnología SRAM (RAM estática), más rápida y cara que la DRAM. Según velocidad y capacidad está organizada en L1, L2 y L3 (Por ej: Intel i7 930 - 256Kb*núcleo de L2 y 8MB de L3 compartida). ·

Nivel 2: Memoria principal. Esta memoria suele se memoria RAM (DRAM o SDRAM) y su tamaño es del orden de los Gigabytes. · Nivel 3: Almacenamiento secundario. Cuando se acaba la memoria RAM es posible emplear el disco duro como memoria virtual. Además permite guardar información de forma permanente. Como almacenamiento secundario podemos tener discos duros SSD, discos duros magnéticos, memorias flash, etc .. Su tamaño es del orden de Gigabytes a Terabytes. ·

Nivel 4: Almacenamiento en redes.

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Jerarquía de las Memorias: Capacidad, Velocidad y Precio

Tema 7. Conceptos basicos de memorius

7 2 Jerarquia de las memorias

Capacidad Velocidad Precio por byte

Nivel 0 Registros

Nivel 1 Memoria Caché (L1,L2 y L3)

Nivel 2 Memoria Principal (RAM)

Nivel 3 Almacenamiento secundario (Memoria Virtual)

Nivel 4 Almacenamiento en Red

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Clasificación de Memorias

Tema 7 Conceptos básicos de memorias

Tema 7: Conceptos básicos de memorias

• Introducción
• Jerarquía
• Clasificación
• Direccionamiento

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7 3 Clasificación

Tema 7: Conceptos básicos de memorias

7.3 Clasificación

• En una computadora se van a tener dos tipos básicos de memoria, las de sólo lectura (ROM - Read Only Memory), y las de escritura/lectura (RAM - Random Access Memory). Dependiendo de sus características se van a poder realizar una clasificación:
• Naturaleza física del almacenamiento: .

Semiconductor (RAM, ROM, Flash, etc.)

• Magnético (Cinta, disco, etc.)
• Óptico (CD, DVD, etc.)
• Duración de la información: .

Memorias permanentes: Son memorias que contienen siempre la misma información y no pueden borrarse (por ej. ROM, CD, etc.).

• Memorias volátiles: Para mantener la información precisan de suministro de energía continuo (por ej. RAM).
• Memorias de lectura destructiva: Su lectura implica el borrado de la información, por lo que después de leer hay que volver a escribir (por ej. Memorias de ferrita).
• Memorias con refresco: La información sólo dura un cierto tiempo, para que no desaparezca hay que regrabar la información de forma periódica (por ej. DRAM).

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Clasificación de Memorias: Modo de Acceso y Capacidad

Tema 7: Conceptos basicos de memorias

7.3 Clasificación

• Modo de acceso: .

Acceso aleatorio: Se accede directamente a una posición de memoria en un tiempo independiente a la dirección accedida (por ej. RAM)

• Acceso secuencial: Se llega a la posición deseada a través de una secuencia de posiciones, que depende de donde está la información en el momento que se quiere acceder a ella (por ej. Cinta magnética)
• Posibilidad de cambiar la información: .

Memorias de lectura/escritura (por ej. RAM, Disco duro, etc.)

• Memorias de sólo lectura (por ej. ROM, CD, etc.)
• Capacidad, tiempo de acceso, tasa de transferencia, etc .: .

Capacidad: Otra de las características de las memorias es la cantidad de información que pueden almacenar.

• Tiempo de acceso: Es el tiempo que transcurre desde que se envía una operación de acceso a memoria y el instante en el que se dispone de la primera información buscada.
• Tasa de transferencia: Es la cantidad de información capaz de transmitir por unidad de tiempo. Esto, junto al tiempo de acceso, da una medida de la velocidad de la memoria.

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Tipos de Memorias

7.3 Clasificación

Tema 7 Conceptos básicos de memorias

MEMORIAS

De sólo lectura De Lectura y Escritura

ROM No Programables No Volátiles

Volátiles

PROM Programables

Acceso Aleatorio Acceso Aleatorio Acceso Secuencial

Otras

EPROM EEPROM FLASH

SRAM DRAM

LIFO/FIFO CAM, ...

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Direccionamiento de Memorias

Tema 7 Conceptos básicos de memorias

Tema 7: Conceptos básicos de memorias

• Introducción
• Jerarquía
• Clasificación
• Direccionamiento

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7.4 Direccionamiento

Tema 7 Conceptos basicos de memorias

7.4 Direccionamiento

• La información en las memorias está divida en unidades de información y pueden ser accedidas de manera individual e unívoca a través de su dirección de memoria.
• La memoria se puede ver como un conjunto de celdas que almacena datos e instrucciones.
• Si se tuviese una memoria de 8bit, con capacidad de 8 bytes, para identificar cada uno de las celdas se necesitarían 3 bits (8=23).

Dirección (3 bits) Memoria (8 bytes) 000-+ 01101000 001-+ 01101111 010- 01101100 011-+ 01100001 100- 00000000 101-+ 00000000 110- 00000000 111- 00000000

Bus de datos PROCESADOR MEMORIA Bus de direcciones Señal de Control (L/E)

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Memoria Semiconductora

Tema 8: Memoria Semiconductora

COMPUTADORES I 2022/2023 1º GRADO EN INGENIERÍA INFORMÁTICA DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA Y AUTOMÁTICA UNIVERSIDAD DE SALAMANCA

VNIVERSIDAD DSALAMANCA

Tema 8: Memoria Semiconductora

Tema 8: Memoria Semiconductora

1. Organización y funcionamiento
2. Buses de direcciones, datos y control
3. Tipos y tecnologías de memoria
   1. Memoria no volátil
      1. Sólo lectura
         1. ROM
         2. PROM
      2. Lectura / Escritura
         1. EPROM
         2. EEPROM
         3. FLASH
   2. Memoria Volátil
      1. SRAM
      2. DRAM
4. Mapa de memoria

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Organización y Funcionamiento de Memoria Semiconductora

Tema 8: Memona Semiconductora

Tema 8: Memoria Semiconductora

1. Organización y funcionamiento
2. Buses de direcciones, datos y control
3. Tipos y tecnologías de memoria
   1. Memoria no volátil
      1. Sólo lectura
         1. ROM
         2. PROM
      2. Lectura / Escritura
         1. EPROM
         2. EEPROM
         3. FLASH
   2. Memoria Volátil
      1. SRAM
      2. DRAM
4. Mapa de memoria

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Tema 8: Memoria Semiconductora

8 1 Organización y funcionamiento

8.1 Organización y funcionamiento

• Las memorias van a tener como unidad mínima de almacenamiento el bit, y la estructura física que lo soporta se denomina celda básica. Esta celda estará implementada de una manera u otra según el tipo de memoria y tecnología empleada (biestables, condensadores, etc.).
• Estas celdas básicas se van a agrupar en bloques llamados palabras (8, 16, 32, etc.) a los que se va a acceder de manera conjunta y es lo que va a almacenar los datos (por ej. en una palabra de 8 bits se puede almacenar un carácter alfanumérico en ASCII).
• El acceso a los datos de las memorias se va a realizar a través de los buses de direcciones, datos y control.

Bus de direcciones: con k bits (A(A1A2 ... Ak-1) es posible direccionar 2k palabras de n bits.

• Bus de datos: se van a tener n líneas para el acceso a palabras de n bits (DOD1D2 ... Dn-1) ya sea operaciones de lectura o escritura.
• Bus de control: se va a emplear para dar instrucciones a la memoria, por ejemplo indicarle si se quiere leer o escribir.
• La organización de las palabras se va a poder realizar bien longitudinalmente o bien de manera matricial, más eficiente, con lo cual tendremos una decodificación por filas o una decodificación por filas y columnas.

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Decodificación por Filas en Memoria Semiconductora

8. 1 Organización y funcionamiento

Tema 8: Memoria Semiconductora

• Decodificación por filas .

Es el método más directo, indicando en las líneas de direcciones la posición deseada (A)A1A2 ... Ak-1) a través de un decodificador de k a 2k, este activará una sola línea de salida, correspondiente a la dirección seleccionada, y quedarán accesibles todos los bits de la palabra direccionada para su lectura/escritura a través del bus de datos (DOD1D2 ... Dn-1).

Palabra (n bit)

Celda Básica (1 bit)

Palabra 0 <<<<<

DECODIFICADOR

Palabra 1 (de k a 2')

Palabra 2 .

. Palabra 2'-1

AK-T

Bus de Direcciones (A.A,A,A3 .... A.1)

BUFFERS (n bits)

DO D, D2 D3

Bus de Datos (D.D,D2D3 .... D.1)

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Decodificación Matricial en Memoria Semiconductora

Tema 8: Memoria Semiconductora

8 1 Organización y funcionamiento

. Decodificación matricial (filas x columnas)

• En este caso, en vez de un direccionamiento lineal, lo que se va a tener es un direccionamiento dentro de un plano de coordenadas mediante la indicación de la fila y la columna. Con esto lograremos seleccionar un elemento.
• Si cada elemento tuviese n bits lo que tendríamos sería una imagen de memoria tridimensional.
• Matriz de 2k-l filas x 2' columnas x n bits

Línea de bit n-1 0

Línea de palabra 2ª-1

Celda seleccionada

... 2-1

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