Conceptos básicos de las computadoras: memoria primaria

Se requiere memoria en las computadoras para almacenar datos e instrucciones. La memoria está organizada físicamente como una gran cantidad de celdas que son capaces de almacenar un bit cada una. Lógicamente se organizan como grupos de bits denominadoswordsque tienen asignada una dirección. Se accede a los datos e instrucciones a través de estosmemory address. La velocidad con la que se puede acceder a estas direcciones de memoria determina el costo de la memoria. Cuanto más rápida sea la velocidad de la memoria, mayor será el precio.

Se puede decir que la memoria de la computadora está organizada de manera jerárquica donde la memoria con las velocidades de acceso más rápidas y los costos más altos se encuentra en la parte superior, mientras que las que tienen las velocidades más bajas y, por lo tanto, los costos más bajos están en la parte inferior. Según este criterio, la memoria es de dos tipos:primary y secondary. Aquí veremos la memoria primaria en detalle.

Las principales características de la memoria primaria, que la distinguen de la memoria secundaria son:

• Se accede directamente por el procesador
• Es la memoria más rápida disponible
• Cada palabra se almacena así como
• Es volátil, es decir, su contenido se pierde una vez que se apaga

Como la memoria primaria es cara, se desarrollan tecnologías para optimizar su uso. Estos son tipos amplios de memoria primaria disponibles.

RAM

RAM significa Random Access Memory. El procesador accede a todas las direcciones de memoria directamente, independientemente de la longitud de la palabra, lo que agiliza el almacenamiento y la recuperación. La RAM es la memoria más rápida disponible y, por tanto, la más cara. Estos dos factores implican que la RAM está disponible en cantidades muy pequeñas de hasta 1 GB. La RAM es volátil pero puede ser de cualquiera de estos dos tipos

DRAM (RAM dinámica)

Cada celda de memoria en una DRAM está compuesta por un transistor y un capacitor, que almacenan un bit de datos. Sin embargo, esta celda comienza a perder su carga y, por lo tanto, los datos se almacenan en menos de una milésima de segundo. Por lo tanto, debe actualizarse mil veces por segundo, lo que consume tiempo del procesador. Sin embargo, debido al pequeño tamaño de cada celda, una DRAM puede tener una gran cantidad de celdas. La memoria principal de la mayoría de las computadoras personales está hecha de DRAM.

SRAM (SRAM)

Cada celda en SRAM está hecha de un flip flop que almacena un bit. Conserva su parte hasta que la fuente de alimentación está encendida y no necesita actualizarse como DRAM. También tiene ciclos de lectura-escritura más cortos en comparación con DRAM. SRAM se utiliza en aplicaciones especializadas.

ROM

ROM significa Read Only Memory. Como sugiere el nombre, la ROM solo puede ser leída por el procesador. No se pueden escribir datos nuevos en la ROM. Los datos que se almacenarán en la ROM se escriben durante la propia fase de fabricación. Contienen datos que no necesitan ser alterados, como la secuencia de arranque de una computadora o tablas algorítmicas para aplicaciones matemáticas. La ROM es más lenta y, por tanto, más barata que la RAM. Conserva sus datos incluso cuando se desconecta la alimentación, es decir, no es volátil. La ROM no se puede alterar de la misma forma que la RAM, pero hay tecnologías disponibles para programar estos tipos de ROM:

PROM (ROM programable)

PROM se puede programar usando un dispositivo de hardware especial llamado programador PROM o quemador PROM.

EPROM (ROM programable borrable)

La EPROM se puede borrar y luego programar mediante señales eléctricas especiales o rayos UV. Las EPROM que se pueden borrar con rayos ultravioleta se denominan UVEPROM y las que se pueden borrar con señales eléctricas se denominan EEPROM. Sin embargo, manejar las señales eléctricas es más fácil y seguro que los rayos UV.

Memoria caché

La pequeña pieza de memoria volátil de alta velocidad disponible para el procesador para un procesamiento rápido se llama cache memory. La caché puede ser una parte reservada de la memoria principal, otro chip en la CPU o un dispositivo de almacenamiento de alta velocidad independiente. La memoria caché está hecha de SRAM de alta velocidad. El proceso de mantener algunos datos e instrucciones en la memoria caché para un acceso más rápido se llamacaching. El almacenamiento en caché se realiza cuando se accede una y otra vez a un conjunto de datos o instrucciones.

Siempre que el procesador necesita algún dato o instrucciones, primero verifica la caché. Si no está disponible allí, se accede a la memoria principal y finalmente a la memoria secundaria. Como la caché tiene una velocidad muy alta, el tiempo que se dedica a acceder a ella cada vez es insignificante en comparación con el tiempo que se ahorra si los datos están realmente en la caché. La búsqueda de datos o instrucciones en la caché se denominacache hit.