Tipo De Memorias Arquitectura De Computadores

Memorias

Las memoras de los computadores, aunque parezcan conceptualmente sencillas, presentan tal vez la más amplia diversidad de tipos, tecnología, estructura, prestaciones y coste, de entre todos los componentes de un computador. Ninguna tecnología es óptima para satisfacer las necesidades de un computador. En consecuencia, un computador convencional está equipado con una jerarquía de subsistemas de memoria algunos internos (directamente accesibles por el procesador), y otros externos (accesibles por el procesador mediante módulos entrada/salida).ra

Características clave de los sistemas de memoria de computadores

Ubicación Prestaciones

Procesador Tiempo de acceso

Interna (principal) Tiempo de ciclo

Externa (secundaria) Velocidad de transferencia

Capzacidad Dispositivo físico

Tamaño de la palabra Semiconductor

Numero de palabras Soporte magnético

Unidad de transferencia Soporte óptico

Palabra Magneto-óptico

Bloque Características físicas

Método de acceso Volátil/ no volátil

Acceso secuencial Borrable/ no borrable

Acceso directo Organización

Acceso aleatorio

Acceso asociativo

Características de las memorias caché

El objetivo de la memoria caché es lograr que la velocidad de la memoria sea lo mas rápida posible, consiguiendo al mismo tiempo un tamaño grande al precio de memorias semiconductoras menos costosas. El concepto se ilustra en la Figura 4.3. Hay una memoria principal relativamente grande y mas

Lenta, junto con una memoria caché más pequeña y rápida. La caché contiene una copia de partes de la memoria principal. Cuando el procesador intenta leer una palabra de memoria, se hace como comprobación para determinar si la palabra está en la caché. Si es así, se entrega dicha palabra al procesador. Si no, un bloque de memoria principal, consistente en un cierto número de palabras se transfiere a la caché y después la palabra es entregada al procesador. Debido al fenómeno de localidad de las referencias, cuando un bloque de datos es capturado por la caché para satisfacer una referencia a memoria simple, es probable que se hagan referencias futuras a la misma posición de memoria o a otras palabras del mismo bloque.

La Figura 4.4 describe la estructura de un sistema de memorias caché/principal. La memoria principal consta hasta 2n palabra direccionables, teniendo cada palabra una única dirección de n bits. Esta memoria la consideramos dividida en número de bloques de la longitud fija, de K palabras por bloque. Es decir, hay M=2n/K bloques. La cache consta de C líneas. Cada línea contiene K palabras, más una etiqueta de cuantos bits: denominándose tamaño de línea al número de palabras que hay en la línea. El número de líneas es considerablemente menor que el número de bloques de memoria principal (C<<M). en todo momento, un subconjunto de los bloques de memoria reside en líneas de la caché. Si se lee una palabra de un bloque de memoria, dicho bloque es transfiriendo a una de las líneas de la caché. Ya que hay más bloques que líneas, una línea dada no puede dedicarse univoca y permanentemente a un bloque. Por consiguiente, cada línea incluye una etiqueta que identifica que bloque particular almacena. La etiqueta es usualmente una porción de la dirección de memoria principal, como describiremos más adelante en esta sección.

La Figura 4.5 ilustra una operación de lectura. El procesador genera la dirección, RA, de una palabra a leer. Si la palabra está en la caché es entregada al procesador. Si no, el bloque que contiene dicha palabra se encarga en la caché y la palabra después es llevada al procesador. La Figura 4.5 indica como estas dos últimas operaciones se realizan en paralelo y refleja la organización mostrada en la Figura 4.6 que es típica en las organizaciones de caché actuales. En ella la caché se conecta con el procesador mediante líneas de datos, de control y de direcciones. Las líneas de datos y de direcciones conectan también con buffers de datos y de direcciones que las comunican con un bus del sistema a través del cual se accede a la memoria principal. Cuando ocurre un acierto de caché, los buffers de datos y de direcciones se inhabilitan, y la comunicación tiene lugar solo entre el procesador y cacheé, sin tráfico en el bus. Cuando ocurre un fallo de caché, la dirección deseada se carga en el bus del sistema y el dato es llevado a través del buffer de datos, tanto a la caché como al procesador. En otras formas de organización, la caché se interpone físicamente entre el procesador y la memoria principal para todas las líneas de datos, direcciones y control. En este caso, frente a un fallo de caché, la palabra deseada es primero leída por la caché y después transferida desde esta al procesador.

Tamaños de caché de algunos procesadores

Memorias internas

El elemento básico de una memoria semiconductora es la celda de memoria. Aunque se utilizan diversas tecnologías electrónicas todas las celdas de memoria semiconductoras comparten ciertas propiedades:

• Presentan dos estados estables (o semiestables), que pueden emplearse para representar el 1 y el 0 binarios.

• Puede escribirse en ellas (al menos una vez) para fijar su estado.

• Pueden leerse para detectar su estado.

La Figura 5.1 describe el funcionamiento de una celda de memoria. Lo más común es que la celda tenga tres terminales para transportar señales eléctricas. El terminal de selección como su nombre lo indica si se trata de una lectura o de uno a cero. En una lectura, el tercer terminal proporciona l se utiliza como salida del estado de la celda. Los detalles sobre estructura interna, funcionamiento y temporización de la celda de memoria, dependen de la tecnología específica de circuito integrado.

DRAM Y SRAM

Las palabras individuales de la memoria son accedidas directamente mediante lógica de direccionamiento cableada interna.

La tabla 5.1 lista los tipos principales de memorias semiconductoras. Las mas común es la denominada memoria de acceso aleatorio (RAM, Random Access Memory). Este es, por supuesto, un mal uso del término ya que todas las memorias listadas en la tabla son de acceso aleatorio. Una característica distintiva de las RAM es que es posible tanto leer datos como escribir rápidamente nuevos datos en ellas. Tanto la lectura como la escritura se ejecutan mediante señales eléctricas.

La otra característica distintiva de una RAM es

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