Dispositivos de memoria

Un recuerdo es como un cerebro humano. Se utiliza para almacenar datos e instrucciones. La memoria de la computadora es el espacio de almacenamiento en la computadora donde se procesan los datos y se almacenan las instrucciones requeridas para el procesamiento.

La memoria se divide en una gran cantidad de partes pequeñas. Cada parte se llama celda. Cada ubicación o celda tiene una dirección única que varía desde cero hasta el tamaño de la memoria menos uno.

Por ejemplo, si la computadora tiene 64k palabras, entonces esta unidad de memoria tiene 64 * 1024 = 65536 ubicación de memoria. La dirección de estas ubicaciones varía de 0 a 65535.

La memoria es principalmente de dos tipos

  • Internal Memory - memoria caché y memoria primaria / principal

  • External Memory - disco magnético / disco óptico, etc.

Las características de la jerarquía de la memoria se siguen cuando vamos de arriba hacia abajo.

  • Aumenta la capacidad en términos de almacenamiento.
  • El costo por bit de almacenamiento disminuye.
  • La frecuencia de acceso a la memoria por parte de la CPU disminuye.
  • El tiempo de acceso por parte de la CPU aumenta.

RAM

Una RAM constituye la memoria interna de la CPU para almacenar datos, programas y resultados del programa. Es memoria de lectura / escritura. Se llama memoria de acceso aleatorio (RAM).

Dado que el tiempo de acceso a la RAM es independiente de la dirección de la palabra, cada ubicación de almacenamiento dentro de la memoria es tan fácil de alcanzar como cualquier otra ubicación y toma la misma cantidad de tiempo. Podemos acceder a la memoria de forma aleatoria y extremadamente rápido, pero también puede ser bastante caro.

La RAM es volátil, es decir, los datos almacenados en ella se pierden cuando apagamos el ordenador o si hay un corte de energía. Por lo tanto, un sistema de energía ininterrumpida de respaldo (UPS) se usa a menudo con las computadoras. La RAM es pequeña, tanto por su tamaño físico como por la cantidad de datos que puede contener.

La RAM es de dos tipos

  • RAM estática (SRAM)
  • RAM dinámica (DRAM)

RAM estática (SRAM)

La palabra staticindica que la memoria retiene su contenido mientras permanezca encendida. Sin embargo, los datos se pierden cuando se corta la energía debido a la naturaleza volátil. Los chips SRAM utilizan una matriz de 6 transistores y no condensadores. Los transistores no requieren energía para evitar fugas, por lo que no es necesario actualizar SRAM de forma regular.

Debido al espacio adicional en la matriz, SRAM usa más chips que DRAM para la misma cantidad de espacio de almacenamiento, lo que aumenta los costos de fabricación.

La RAM estática se utiliza ya que la memoria caché debe ser muy rápida y pequeña.

RAM dinámica (DRAM)

DRAM, a diferencia de SRAM, debe estar continuamente refreshedpara que pueda mantener los datos. Esto se hace colocando la memoria en un circuito de actualización que reescribe los datos varios cientos de veces por segundo. La DRAM se utiliza para la mayoría de la memoria del sistema porque es barata y pequeña. Todas las DRAM están formadas por celdas de memoria. Estas celdas están compuestas por un capacitor y un transistor.

ROM

ROM significa memoria de solo lectura. La memoria de la que solo podemos leer pero no podemos escribir en ella. Este tipo de memoria no es volátil. La información se almacena permanentemente en tales memorias durante la fabricación.

Una ROM almacena las instrucciones necesarias para iniciar la computadora cuando se enciende la electricidad por primera vez; esta operación se denomina bootstrap. Los chips ROM no solo se utilizan en la computadora, sino también en otros elementos electrónicos como la lavadora y el horno microondas.

A continuación se muestran los distintos tipos de ROM:

MROM (ROM enmascarada)

Las primeras ROM eran dispositivos cableados que contenían un conjunto de datos o instrucciones preprogramados. Este tipo de ROM se conocen como ROM enmascaradas. Es una ROM económica.

PROM (memoria programable de solo lectura)

PROM es una memoria de solo lectura que un usuario puede modificar solo una vez. El usuario compra una PROM en blanco e ingresa el contenido deseado usando un programador PROM. Dentro del chip PROM hay pequeños fusibles que se abren durante la programación. Se puede programar una sola vez y no se puede borrar.

EPROM (memoria de solo lectura programable y borrable)

La EPROM se puede borrar exponiéndola a luz ultravioleta durante un período de hasta 40 minutos. Por lo general, un borrador EPROM logra esta función. Durante la programación, una carga eléctrica queda atrapada en una región de puerta aislada. La carga se retiene durante más de diez años porque la carga no tiene ruta de fuga. Para borrar esta carga, se hace pasar luz ultravioleta a través de una ventana de cristal de cuarzo (tapa). Esta exposición a la luz ultravioleta disipa la carga. Durante el uso normal, la tapa de cuarzo se sella con una pegatina.

EEPROM (memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente)

La EEPROM se programa y borra eléctricamente. Se puede borrar y reprogramar unas diez mil veces. Tanto el borrado como la programación tardan entre 4 y 10 ms (milisegundos). En EEPROM, cualquier ubicación se puede borrar y programar de forma selectiva. Las EEPROM se pueden borrar un byte a la vez, en lugar de borrar todo el chip. Por tanto, el proceso de reprogramación es flexible pero lento.

Memoria de acceso serial

El acceso secuencial significa que el sistema debe buscar en el dispositivo de almacenamiento desde el principio de la dirección de memoria hasta que encuentre el dato requerido. El dispositivo de memoria que admite dicho acceso se denomina memoria de acceso secuencial o memoria de acceso en serie. La cinta magnética es un ejemplo de memoria de acceso en serie.

Memoria de acceso directo

Memoria de acceso directo o Memoria de acceso aleatorio, se refiere a las condiciones en las que un sistema puede ir directamente a la información que el usuario desea. El dispositivo de memoria que admite dicho acceso se denomina memoria de acceso directo. Los discos magnéticos, los discos ópticos son ejemplos de memoria de acceso directo.

Memoria caché

La memoria caché es una memoria semiconductora de muy alta velocidad que puede acelerar la CPU. Actúa como un búfer entre la CPU y la memoria principal. Se utiliza para contener aquellas partes de datos y programas que la CPU utiliza con más frecuencia. Las partes de datos y programas se transfieren del disco a la memoria caché por el sistema operativo, desde donde la CPU puede acceder a ellos.

Ventajas

  • La memoria caché es más rápida que la memoria principal.
  • Consume menos tiempo de acceso en comparación con la memoria principal.
  • Almacena el programa que se puede ejecutar en un corto período de tiempo.
  • Almacena datos para uso temporal.

Desventajas

  • La memoria caché tiene una capacidad limitada.
  • Es muy caro.

La memoria virtual es una técnica que permite la ejecución de procesos que no están completamente disponibles en la memoria. La principal ventaja visible de este esquema es que los programas pueden ser más grandes que la memoria física. La memoria virtual es la separación de la memoria lógica del usuario de la memoria física.

Esta separación permite proporcionar una memoria virtual extremadamente grande a los programadores cuando solo hay disponible una memoria física más pequeña. A continuación se presentan las situaciones en las que no es necesario cargar el programa completo en la memoria principal.

  • Las rutinas de manejo de errores escritas por el usuario se usan solo cuando ocurre un error en los datos o en el cálculo.

  • Es posible que algunas opciones y funciones de un programa se utilicen en raras ocasiones.

  • A muchas tablas se les asigna una cantidad fija de espacio de direcciones, aunque en realidad solo se utiliza una pequeña cantidad de la tabla.

  • La capacidad de ejecutar un programa que está solo parcialmente en la memoria contrarrestaría muchos beneficios.

  • Se necesitaría menos cantidad de E / S para cargar o intercambiar cada programa de usuario en la memoria.

  • Un programa ya no estaría limitado por la cantidad de memoria física disponible.

  • Cada programa de usuario podría ocupar menos memoria física, se podrían ejecutar más programas al mismo tiempo, con el correspondiente aumento en la utilización y el rendimiento de la CPU.

Memoria auxiliar

La memoria auxiliar tiene un tamaño mucho mayor que la memoria principal, pero es más lenta. Normalmente almacena programas del sistema, instrucciones y archivos de datos. También se conoce como memoria secundaria. También se puede utilizar como memoria de desbordamiento / virtual en caso de que se haya superado la capacidad de la memoria principal. Un procesador no puede acceder directamente a las memorias secundarias. Primero, los datos / información de la memoria auxiliar se transfieren a la memoria principal y luego la CPU puede acceder a esa información. Las características de la memoria auxiliar son las siguientes:

  • Non-volatile memory - Los datos no se pierden cuando se corta la energía.

  • Reusable - Los datos permanecen en el almacenamiento secundario de forma permanente hasta que el usuario no los sobrescribe ni los borra.

  • Reliable - Los datos del almacenamiento secundario son seguros debido a la alta estabilidad física del dispositivo de almacenamiento secundario.

  • Convenience - Con la ayuda de un software de computadora, las personas autorizadas pueden localizar y acceder a los datos rápidamente.

  • Capacity - El almacenamiento secundario puede almacenar grandes volúmenes de datos en conjuntos de varios discos.

  • Cost - Es mucho menos costoso almacenar datos en una cinta o disco que en la memoria primaria.