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CLASIFICACIÓN Y FUNCIÓN DE LAS MEMORIAS EN EL ORDENADOR

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Lucia Bustos

on 11 May 2014

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CLASIFICACIÓN Y FUNCIÓN DE LAS MEMORIAS EN EL ORDENADOR
Historia
Antecedentes y precursores
Evolución a partir de la aparición de nuevas tecnologías y soportes físicos
Clasificación jerárquica de las memorias en el ordenador
Definiciones
Parámetros de caracterización
Existen diversos y variados parámetros para caracterizar y clasificar las memorias en el ordenador, entre los cuales destacamos el tiempo de acceso, la naturaleza física del almacenamiento, el modo de acceso a la información y el mantenimiento de la información.
Parte de los componentes que integran una computadora. Son dispositivos físicos capaces de retener datos informáticos e información, durante algún intervalo de tiempo.

Es uno de los componentes fundamentales de todas las computadoras modernas que, unido
a una unidad central de procesamiento (CPU),
contiene lo fundamental del modelo de computadora de Arquitectura de von
Neumann, usado desde la década de 1940.
Memoria
Memoria Volatil
Memorias que pierden su contenido cada vez que se desconecta el ordenador. Requiere energía eléctrica para almacenar datos. Se le llama también memoria de acceso aleatorio. La memoria volátil de una computadora, contrario a memoria no volátil, es aquella memoria cuya información se pierde al interrumpirse el flujo eléctrico.
RAM, DRAM, SRAM
Memoria no volatil
Es la contraria a la memoria volátil. Es un tipo de memoria que no necesita energía para perdurar. Almacenan los datos cuando el ordenador o computador está desconectado. La información almacenada en ellas no se pierde al desconectarlas de la fuente de alimentación. Los datos de estas memorias solo se pueden leer y utilizar, no modificar, por lo que son memorias de solo lectura.
BD-ROM, BD-R, BD-RW; CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW; Cinta magnética; DVD; Diskette; Disco duro; EPROM; EEPROM; Flash; MRAM; PROM; NVRAM; PRAM; ROM.
Memoria dinámica
Memoria dinámica: memoria volátil que además requiere que de forma periódica se refresque la información almacenada, o leída y reescrita sin cambios.
Generalidades
Direccionamiento
Localización e interpretacion
Tiempo de acceso
Se mide el intervalo de tiempo que transcurre desde que se solicita un dato a la memoria y ésta lo devuelve.

Tipos de memoria según su tiempo de acceso sea:
Bajo: por ejemplo, memorias tipo SRAM (caché), DRAM ROM (generalmente las de tipo semiconductor)

Alto: por ejemplo, memorias como las unidades ópticas y magnéticas
También se pueden ordenar en..
Memorias de acceso aleatorio: en las que el tiempo que transcurre desde que se especifica una dirección de memoria hasta que el dato o bien ha sido almacenado o bien está disponible para su uso.
Memorias de acceso secuencial/directo: que es el tiempo que se tarda en situar el mecanismo de lectura/escritura sobre la posición deseada.
Naturaleza física del almacenamiento
Dependen del material y/o materiales, tipo de material de construcción, la forma física del almacenamiento, el origen, etc.
Semiconductor
Almacenan la información en forma electrónica, mediante circuitos simples integrados basados en semiconductores, que pueden ser construidos automáticamente y en forma masiva. Estas memorias son volátiles.

Se accede a los datos por medio de una dirección de memoria binaria aplicada a pines de dirección del chip.
Magnético
usan diferentes patrones de magnetización sobre una superficie cubierta con una capa magnetizada para almacenar información. Las memorias magnéticas son no volátiles.
En el funcionamiento, la memoria magnética se basa en la propiedad que poseen los toros o anillos de ferrita de crear un campo magnético cuando son atravesados por un conductor por el cual se hace pasar una corriente eléctrica, el sentido el campo magnético dependerá del sentido de la corriente según la “regla de la mano derecha”.
Óptico
Las memorias en disco óptico almacenan información usando agujeros minúsculos grabados con un láser en la superficie de un disco circular. La información se lee iluminando la superficie con un diodo láser y observando la reflexión.
Son no volátiles y de acceso secuencial.
1833-1842
1896
70's
1928 - 60's
1801
1725
Charles Babbage
Herman Hollerith
Usada en las máquinas tabuladoras mecánicas en el censo de 1890 de Estados Unidos de América, era un trozo de cartulina de alrededor de 90 mm por 215 mm, con orificios redondos y 24 columnas

Aplicó esta tecnología a la compañía que él mismo fundó, la Tabulating Machine Company
Formato de tarjeta IBM
Tenía hoyos rectangulares, 80 columnas con 12 lugares de perforación cada una, y un carácter para cada columna.

Esta empresa fue la mayor empresa de manufactura y desarrollo de las tarjetas perforadas hasta que en la década de los 60 el desarrollo de la tecnología magnética propició su gradual desaparición frente al desarrollo de las cintas magnéticas.
Su uso fue cada vez menor, en trabajos de programación
e introducción de datos fue latente hasta que el disco
duro magnético tomo un papel determinante propiciado
por la disminución de su coste.
Basille Bouchon y Jean-Baptiste Falcon
Necesidad de controlar las secuencias
mecánicas de los telares dentro de la
industria textil. Lyon
Joseph Marie Jacquard
Perfeccionó el sistema
Inventó el Telar de Jacquard,
permitía introducir distintos
patrones de hilos para la
confección de textiles
tarjetas perforadas
Linea del tiempo
Su máquina de calcular
realizaba los cálculos a
partir de secuencias
binarias implementadas
sobre estos soportes
papel.
Tecnología Óptica
Surgieron con Philips a finales de los 70.
1970 desarrollo completo
1980 alizanza Philipps - Sony
CD
Solo lectura
(CD-ROM, DVD-ROM)
Grabable
(CD-R, DVD-R, DVD+R)
Regrabable
(CD-RW, DVD-RW, DVD+RW)
Tecnología Magnética
Inicio: forma de almacenamiento de datos la aparición del RAMAC I, fabricado por IBM
Gran coste por: grandes dimensiones y complejidad técnica.
Evolución fugaz desde los 60
Disco magnético
Disquete
Disco duro
Tecnología de los semiconductores
Revolución: capacidad de transmitir información a velocidades mucho mayores que mediante dispositivos mecánicos
1920 - 1970 técnica basada en el control de procesos mediante la gestión automatizada combinando el uso de materiales semiconductores y dispositivos electromecánicos.
70: surge la electrnica, dejando de lado los elementos electromecánicos tradicionales y relevandolos por una técnica basada unicamente por elementos constituidos por semiconductores
Cinta magnética
De esto se encarga la unidad de control
Estos modos de direccionamiento tienen como
finalidad reducir el número de bits del campo del operando y, por otra parte, facilitar la
manipulación de estructuras de datos complejos
Implicito o inherente
No es necesario explicitar ninguna dirección puesto que el operando se
especifica en la propia definición de la instrucción.
Inmediato o literal
El campo que contiene la dirección de memoria es sustituida por
el propio operando
Directo o absoluto
La transformación del campo del operando para hayar la dirección efectiva es nula. Así pues, es el modo más sencillo puesto que el
campo del operando es, en realidad, el campo de dirección de memoria.
Indirecto
El campo del operando implicado hace referencia directamente a la localización real del operando.
Directo por registro
Es un tipo de direccionamiento directo en el que uno de los registros del procesador almacena el operando.
Relativo
Usa la proximidad entre las direcciones de memoria usadas por los programas, de ese modo, no se usan todos los bits para el direccionamiento puesto que es suficiente referenciar a una dirección de memoria conocida la distancia al operando deseado.
Es una de las características que permite tomar un criterio de clasificación entorno a las computadoras. Así pues, a mayor capacidad de memoria hablaremos de máquinas más potentes y viceversa.
La capacidad de memoria de la memoria principal es la capacidad de almacenaje de palabras o bytes.
Memoria Primaria
Capacidad del ordenador de ejecutar
acciones de forma simultánea. Esta memoria es de carácter volátil, por lo tanto esta será borrada en el momento en que la máquina deje de recibir alimentación.
Memoria Secundaria
Cantidad de información que una máquina es capaz de almacenar de forma permanente. Este tipo de memoria es de tipo no volátil, por lo tanto permanecerá en la máquina mientras el usuario lo desee.
Capacidad de memoria
Bivalencia en función del tipo de memoria al que se refiera
Lectura y escritura RAM
Lectura ROM
Es adecuado para la utilización de sistemas extraíbles
Tienen una alta capacidad, gran potencial de almacenamiento, fácil transporte y alta resistencia a los factores del medio.
Sus prestaciones son inferiores a las de los discos duros, por lo que se han convertido en medios complementarios a éste, pero no excluyentes.
Modo de acceso
Acceso secuencial
La información se almacena en forma de bloques o registros organizados secuencialmente.

El tiempo necesario para acceder a un registro es variable, en función de su posición. Ej.: unidad de cinta, cintas.
Acceso Directo
Los bloques de información se organizan en regiones (pistas).

El tiempo de acceso es variable, aunque es más rápido que el acceso secuencial. Ej.: discos, como el CD y derivados.
Aleatorio (acceso random)
Se puede acceder a cualquier byte sin acceder a
bytes previos.

El tiempo de acceso a una posición es independiente de su dirección o de la secuencia de accesos previos. Ej.: memoria principal, RAM,
ROM...
Acceso Asociativo
De acceso aleatorio. En ella, las palabras no están
ordenadas por dirección. Cada palabra tiene asociada una marca o tag y para acceder a una determinada dirección de memoria es necesario comparar la dirección a la que se desea acceder con cada una de las marcas de todas las palabras de memoria. Ej.: memoria caché.
Volátiles
Pierden la información almacenada transcurrido un cierto tiempo y/o
si se desconecta de la fuente de alimentación de la memoria.

Ej. DRAM, RAM.
No volátiles
La información almacenada perdura, no se pierde en el tiempo, sin depender de la alimentación del dispositivo o que se le desconecte dicha alimentación. Dura hasta que la información almacenada sea sustituida por una nueva.

Ej.: NVRAM, FLASH, Magnéticas, Ópticas.
Mantenimiento de la información
Otros parámetros
Tiempo de acceso
Ubicación
Ancho de banda o velocidad de transferencia
Tamaño de memoria
Coste por byte
Unidad de transferencia
Clasificación Jerárquica
Los puntos básicos relacionados con la memoria son la capacidad, la velocidad y el coste. Por consiguiente, los tres factores compiten entre sí, por lo que hay que encontrar un equilibrio, de la forma que: a menor tiempo de acceso mayor coste, a mayor capacidad menor coste por bit y a mayor capacidad menor velocidad.
0: Registros
1: Memoria Caché
2: Memoria Principal
3: Memoria Flash (secundaria)
4: Disco duro
5: Cintas magnéticas
6: Redes
Niveles de memoria
Registros
Tipo de memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que permite guardar temporalmente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas.

Son la manera más rápida que tiene el sistema de almacenar datos. Se miden habitualmente por el número de bits que almacenan.

Banco de registros: grupo de registros que pueden ser directamente indexados como operandos de una instrucción, como está definido en el conjunto de instrucciones.
De datos
Usados para guardar números enteros.
De memoria
Usados para guardar exclusivamente direcciones de memoria.

Eran muy empleados en la arquitectura Harvard.
De propósito general
Pueden guardar tanto datos como direcciones.

Fundamentales en la arquitectura de von Neumann.

La mayor parte de las computadoras modernas los usan.
De coma flotante
Usados para guardar datos en formato de coma flotante.
Constantes
Tienen valores creados por hardware de sólo lectura.
De propósito específico
Guardan información específica del estado del sistema, como el puntero de pila o el registro de estado por ejemplo.
Tipos
Memoria principal
Se almacenan temporalmente los datos de los programas que el procesador va a procesar o está procesando.
Siempre unida a CPU
Es volatil
También se la conoce como memoria interna.
Tipos
Memoria de lectura. Memoria ROM.
Esta situada en la placa base
Se puede eliminar su información mediante un procedimiento especial
Se usa desde hace 40 años.
Memorias de lectura escritura RAM
Para el trabajo cotidiano del ordenador
Cuando un ordenador se enciende, el sistema operativo se carga en la memoria RAM con un permiso para conceder al usuario acceder a los programas que contiene el ordenador. Una vez que se ha llevado a cabo este proceso inicial, e usuario puede arrancar los programas que la crea conveniente, programas que ocuparan espacio a la memoria RAM.
Ram Dinámica DRAM
RAM estática
SRAM
Tipos
necesita actualizarse miles de veces por segundo
No necesita actualizarse, por lo que es más rápida, aunque también más cara
Memoria secundaria
Es el conjunto de dispositivos y medios de almacenamiento que conforman el
subsistema de memoria de un ordenador, junto a la memoria principal.
Es un tipo de almacenamiento masivo y permanente (no volátil), que se utiliza para guardar los datos (Programas,imágenes videos música).
Magnética
Por medio de bobinas electromagnéticas en sus superficies
Ópticas
Por medio de un rayo laser en su superficie plástica.

La información queda grabada en la superficie de manera física, por lo que solo el calor y las ralladuras pueden producir la pérdida de los datos, en cambio es inmune a los campos magnéticos y la humedad.
Memorias Flash
Permite la lectura y la escritura de múltiples posiciones de memoria en una misma operación. Funciona mediante impulsos eléctricos.
Formas de almacenar datos
Capacidad de almacenamiento grande.
No pierde información a falta de alimentación
Altas velocidades de transferencia de información
Es independiente a la CPU y a la memoria principal
◦ Disquetes de 8".
◦ Videocasetes VHS
◦ CD-ROM: Discos de solo lectura.
◦ CD-R: Discos de escritura y múltiples lecturas.
Memoria de Redes
Para conectar servidores,matrices de discos y librerías de soporte.

Proporcionan mejoras en el rendimiento, en la gestión y el acceso mediante estas tecnologías a la información.
Entre servidor y almacenamiento
Es el modelo tradicional de interacción,
aunque en el caso de una red de almacenamiento puede ser accedido por
múltiples servidores.
Entre servidores
Puede usarse meditante medios de comunicación.
Entre dispositivos de almacenamiento
Formas de compartir información
Las memorias de redes permiten la transferencia de datos entre sistemas de
almacenamiento sin interacción directa de los servidores.
Podemos encontrar diferentes usos:
• Gestión centralizada.
• Compartición de datos
• Protección de datos
• Alta disponibilidad
• Continuidad de negocios
Estas memorias pueden alcanzar una memoria de 100 gigas de memoria o incluso más. Permite compartir videos y e imágenes de forma sencilla y rápida.

La principal desventaja de este tipo de memoria es que son muy costosas.
Ventajas y desventajas
0: Registros
1: Memoria Caché
2: Memoria Principal
3: Memoria Flash (secundaria)
4: Disco duro
5: Cintas magnéticas
6: Redes
Niveles de memoria
0: Registros
1: Memoria Caché
2: Memoria Principal
3: Memoria Flash (secundaria)
4: Disco duro
5: Cintas magnéticas
6: Redes
Niveles de memoria
0: Registros
1: Memoria Caché
2: Memoria Principal
3: Memoria Flash (secundaria)
4: Disco duro
5: Cintas magnéticas
6: Redes
Niveles de memoria
0: Registros
1: Memoria Caché
2: Memoria Principal
3: Memoria Flash (secundaria)
4: Disco duro
5: Cintas magnéticas
6: Redes
Niveles de memoria
Memoria caché
Es un sistema especial de almacenamiento de alta velocidad.
Complementa a la RAM.
Son extremadamente rápidas, con la venaja de no tener latencia.
Es un tipo de memoria muy cara
Tipos
Memoria cache
Parte de memoria RAM estática de alta velocidad (SRAM) más rápida que la RAM dinámica usada como memoria principal.
Caché de disco
Tiene los mismos principios y fundamentos que la memoria caché, pero usa la memoria principal.
0: Registros
1: Memoria Caché
2: Memoria Principal
3: Memoria Flash (secundaria)
4: Disco duro
5: Cintas magnéticas
6: Redes
Niveles de memoria
Caché de 1er nivel L1
Caché integrada en el núcleo del procesador, trabaja a la misma velocidad que este.
Caché 2º nivel L2
también integrada en el procesador, tiene las mismas ventajas que la caché L1. Suele ser mayor que la caché L1.
Es secundaria a la CPU y mas lenta que L1
Caché de 3er nivel L3
Tipo de memoria caché más lenta que la L2, muy poco utilizada actualmente.
Se usa para alimentar a la memoria caché L2, y generalmente es más rápida que la memoria principal del sistema, pero todavía más lenta que la memoria caché L2.
Niveles de memoria caché
Diseño y tipos
Política de ubicación
Politica de extracción
Política de remplazo
Lucía Bustos Moro
Manuel Fran Abadía
Jose Antonio Montero Martín
Arnau Ricart de la Fuente
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