Piramide memorias

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Piramide memorias

  1. 1. Integrantes Nombre No. de Control Materia Semestre Christian Magallón García 09460364 Arquitectura de computadoras Séptimo Natanael Chávez Ortiz 09460315 Arquitectura de computadoras Séptimo Erick Alejandro Sandoval Flores 09460414 Arquitectura de computadoras Séptimo
  2. 2. Registros • Es una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas. • Los registros están en la cumbre de la jerarquía de memoria, y son la manera más rápida que tiene el sistema de almacenar datos. Los registros se miden generalmente por el número de bits que almacenan; por ejemplo, un "registro de 8 bits" o un "registro de 32 bits". Los registros generalmente se implementan en un banco de registros, pero antiguamente se usaban biestables individuales, memoria SRAM o formas aún más primitivas.
  3. 3. Características • Los Registros son un medio de ayuda a las operaciones realizadas por la unidad de control y la unidad aritmética y lógica. • Permiten almacenar información, temporalmente, para facilitar la manipulación de los datos por parte de la CPU.
  4. 4. Tipos de registros • Los registros de datos son usados para guardar números enteros. En algunas computadoras antiguas, existía un único registro donde se guardaba toda la información, llamado acumulador. • Los registros de memoria son usados para guardar exclusivamente direcciones de memoria • Los registros de propósito general pueden guardar tanto datos como direcciones. Son fundamentales en la arquitectura de von Neumann. • Los registros de coma flotante son usados para guardar datos en formato de coma flotante. • Los registros constantes tienen valores creados por hardware de sólo lectura. • Los registros de propósito específico guardan información específica del estado del sistema, como el puntero de pila o el registro de estado.
  5. 5. Memoria Caché • La memoria de un computador tiene una organización jerárquica. En el nivel superior están los registros del procesador. Después se encuentran uno o más niveles de cache, posteriormente la memoria principal, normalmente construida con memorias dinámicas de acceso aleatorio. Todas ellas se consideran memorias internas del computador. La jerarquía prosigue con la memoria externa, siendo el siguiente nivel usualmente un disco duro fijo, y uno o más niveles de soportes extraíbles (discos ópticos, cintas magnéticas). • su objetivo es lograr que la velocidad de la memoria sea lo más rápida posible, consiguiendo lo anterior con un menor costo económico. La caché es una memoria más diminuta y rápida, la cual almacena copias de datos ubicados en la memoria principal que se utilizan con más frecuencia.
  6. 6. • Es un conjunto de datos duplicados de otros originales, con la propiedad de que los datos originales son costosos de acceder, normalmente en tiempo, respecto a la copia en la caché. Cuando se accede por primera vez a un dato, se hace una copia en el caché; los accesos siguientes se realizan a dicha copia, haciendo que el tiempo de acceso medio al dato sea menor. • Cuando el procesador necesita leer o escribir en una ubicación en memoria principal, primero verifica si una copia de los datos está en la caché. Si es así, el procesador de inmediato lee o escribe en la memoria caché, que es mucho más rápido que de la lectura o la escritura a la memoria principal.
  7. 7. • Los sistemas de memoria caché usan una tecnología conocida por caché inteligente en la cual el sistema puede reconocer cierto tipo de datos usados frecuentemente. Las estrategias para determinar qué información debe de ser puesta en el caché constituyen uno de los problemas más interesantes en la ciencia de las computadoras.
  8. 8. Tipos de memoria caché • Existen dos tipos de memoria cache; interna y externa. La primera, denominada también cache primaria, caché de nivel 1 o simplemente caché L1. La segunda se conoce también como cache secundaria, cache de nivel 2 o cache L2. • Cache interna: Es una innovación relativamente reciente; en realidad son dos, cada una con una misión específica: Una para datos y otra para instrucciones. Están incluidas en el procesador junto con su circuitería de control. • Cache externa: Es una memoria de acceso rápido incluida en la placa base, que dispone de su propio bus y controlador independiente que intercepta las llamadas a memoria antes que sean enviadas a la RAM. La caché externa típica es un banco SRAM de entre 128 y 256 KB. Esta memoria es considerablemente más rápida que la DRAM convencional, aunque también mucho más cara
  9. 9. Niveles de cache • Memoria L1: se encuentra integrada dentro de los circuitos del microprocesador y eso la hace más cara y más complicado el diseño, pero también mucho más eficiente por su cercanía al microprocesador, ya que funciona a la misma velocidad que él. Esta a su vez se subdivide en 2 partes. L1 DC: "Level 1 date cache": se encarga de almacenar datos usados frecuentemente y cuando sea necesario volver a utilizarlos, inmediatamente los utiliza, por lo que se agilizan los procesos. • - L1 IC: "Level 1 instruction cache": se encarga de almacenar instrucciones usadas frecuentemente y cuando sea necesario volver a utilizarlas, inmediatamente las recupera, por lo que se agilizan los procesos.
  10. 10. • Memoria L2: esta es la que viene en forma de tarjetas de memoria, para ser insertada en una ranura (Slot) especial de la tarjeta principal (Motherboard) y funciona a la velocidad de trabajo de la misma. Actualmente la memoria L2 viene integrada en el microprocesador, se encarga de almacenar datos de uso frecuente y agilizar los procesos; determina por mucho si un microprocesador es la versión completa ó un modelo austero. • Memoria L3: esta memoria es un tercer nivel que soportan principalmente los procesadores de la firma AMD®. Con este nivel de memoria se agiliza el acceso a datos e instrucciones que no fueron localizadas en L1 ó L2. Si no se encuentra el dato en ninguna de las 3, entonces se accederá a buscarlo en la memoria RAM.
  11. 11. Características • SRAM Static Random Access Memory (SRAM), o Memoria Estática de Acceso Aleatorio es un tipo de memoria basada en semiconductores que a diferencia de la memoria DRAM, es capaz de mantener los datos, mientras esté alimentada, sin necesidad de circuito de refresco. Sin embargo, sí son memorias volátiles, es decir que pierden la información si se les interrumpe la alimentación eléctrica. • Una memoria SRAM tiene tres estados distintos de operación: standby, en el cual el circuito está en reposo, reading o en fase de lectura, durante el cual los datos son leídos desde la memoria, y writing o en fase de escritura, durante el cual se actualizan los datos almacenados en la memoria.
  12. 12. • La memoria SRAM es más cara, pero más rápida y con un menor consumo • Son memorias caras y por lo tanto de muy poco uso. • Cuentan regularmente con 80 pines que se insertan en una ranura especial. • Tienen por lo general muy poca capacidad de almacenamiento, pero son muy veloces. • Puede convivir con otro tipo de memorias en la misma tarjeta principal. • Actualmente se les clasifica en niveles, por lo que se les identifica como L1, L2 y L3.
  13. 13. Ejemplos de memorias cache
  14. 14. Memoria principal • La función de la memoria principal es almacenar datos e instrucciones de programa de forma temporal. Es estación obligada en todas las operaciones de entrada y salida y, por supuesto, de los resultados parciales o finales del proceso. • La memoria está estructurada en forma de una colección de celdas, en cada una de las cuales cabe una unidad específica de información: octetos o palabras. El contenido de cada una de las posiciones de memoria podrá ser bien dato o instrucción. Cada celda tiene asignada una posición relativa con respecto a un origen, cuyo valor numérico constituye la dirección de la misma y que no se encuentra almacenado en ella.
  15. 15. • Con la misión de garantizar estabilidad y seguridad en las operaciones, la dirección y datos deben mantenerse en registros durante ese tiempo. En la memoria nos encontramos con: • Registro de dirección de memoria en la que almacena temporalmente la dirección sobre la que efectúa la selección. • Registro de Información de memoria en donde se almacena el dato durante las fases de lectura o escritura en la celda señalada por el registro anterior.
  16. 16. Tipos de memorias principales Las memorias principales son clasificadas en 3 tipos. Ellos son: • Memoria de acceso aleatorio (RAM) • Memoria de sólo lectura (ROM) • Memoria virtual o swap
  17. 17. Memoria de acceso aleatorio: • El RAM es una memoria volátil es decir, los datos almacenados y los programas serán borrados, inmediatamente cuando el suministro de energía es apagado. Esto es una memoria temporal y sostiene la información mientras hay energía eléctrica, pero suelta datos almacenados cuando el suministro de energía es cortado. • Por lo tanto los programas y los datos pueden ser almacenados en el RAM. De manera similar el contenido de RAM pueden ser borrado pronto después de la finalización de la ejecución de programa corriente. Los resultados del cálculo pueden ser escritos en ello. Es justo como un bloc de apuntes donde la información puede ser almacenada y borrada.
  18. 18. Memoria de sólo lectura • La ROM, cuando el nombre sí mismo indica es una memoria que realiza la operación leída sólo. Esto no permitirá escribir la operación. De ahí los contenidos de ROM no pueden ser cambiados. La información binaria almacenada en la ROM es hecha permanente durante las producciones de artículo difíciles de la unidad de ROM y no puede ser modificada o borrada escribiendo palabras de datos diferentes en ello. • La ROM es una memoria permanente la ROM no desaparecerá cuando la energía es apagada. Los datos binarios almacenados en la ROM durante su producción de hardware son fundidos o mosted tal que ello siempre permanente independientemente de presencia o ausencia de la energía eléctrica suministrada.
  19. 19. La memoria virtual ó memoria Swap • No se trata de memoria RAM como tal, sino de una emulación (simulación funcional), esto significa que se crea un archivo de grandes dimensiones en el disco duro ó unidad SSD, el cuál almacena información simulando ser memoria RAM cuándo esta se encuentra parcialmente llena, así se evita que se detengan los servicios de la computadora.
  20. 20. Características de la memoria principal • Las magnitudes importantes que caracterizan la Memoria Central son: • Capacidad o tamaño de la misma. Es decir, el número de miles de posiciones que contiene. Normalmente se expresan en K. Palabras, aunque en los ordenadores personales al ser las palabras de 8 bits se expresan en K-bytes. En la actualidad, el tamaño de la palabra es múltiplo del byte, ya que de esta forma el acceso a la misma puede hacerse desde uno al ancho máximo del bus de datos, ahorrando en muchos casos tiempo. Así tendremos palabras de 8, 16, 32, 64 bits y capacidades de siempre medidas en potencia de dos: 8, 16, 64, 128 K...etc(siendo 1K igual a 1025). • Tiempo de Acceso. Es el tiempo que invierte el ordenador desde que se emite la orden de lectura-escritura, hasta que finaliza la misma. Este tiempo es muy pequeño, y de el depende la potencia del ordenado. Son típicos tiempos del orden de microsegundos e incluso del orden de 2 a 10 nanosegundos.
  21. 21. • El tamaño de la celda define su anchura de palabra, y viene fijado por el ancho del registro de información de memoria. Si la palabra interna es superior a la de la memoria, necesitara hacer más de un acceso para conseguir toda la información. • Su ventaja sobre las SRAM es la simplicidad de su estructura: sólo un transistor y un capacitor son requeridos por bit, comparado a los cinco transistores en las SRAM. Esto permite a las DRAM alcanzar muy alta densidad. • Las DRAM fueron creadas por el Dr. Robert Dennard en el centro de investigación de IBM Thomas J. Watson en 1966 y patentadas en 1968.
  22. 22. Ejemplos de memorias principales
  23. 23. Almacenamiento en discos • Los dispositivos o unidades de almacenamiento de datos son componentes que leen o escriben datos en medios o soportes de almacenamiento, y juntos conforman la memoria o almacenamiento secundario de la computadora. • Estos dispositivos realizan las operaciones de lectura o escritura de los medios o soportes donde se almacenan o guardan, lógica y físicamente, los archivos de un sistema informático.
  24. 24. Tipos de almacenamiento en disco • discos duros: tienen una gran capacidad de almacenamiento de información, pero al estar alojados normalmente dentro de la computadora (discos internos), no son extraíbles fácilmente. Para intercambiar información con otros equipos (si no están conectados en red) se tienen que utilizar unidades de disco, como los disquetes, los discos ópticos (CD, DVD), los discos magneto-ópticos, memorias USB o las memorias flash, entre otros. • El disco duro almacena casi toda la información que manejamos al trabajar con una computadora. En él se aloja, el sistema operativo que permite arrancar la máquina, los programas, archivos de texto, imagen, vídeo, etc. Dicha unidad puede ser interna (fija) o externa (portátil), dependiendo del lugar que ocupe en el gabinete o caja de computadora. • Un disco duro está formado por varios discos apilados sobre los que se mueve una pequeña cabeza magnética que graba y lee la información.
  25. 25. Las características principales de un disco duro son: • Capacidad: Se mide en gigabytes (GB). Es el espacio disponible para almacenar secuencias de 1 byte. La capacidad aumenta constantemente desde cientos de MB, decenas de GB, cientos de GB y hasta TB. • Velocidad de giro: Se mide en revoluciones por minuto (RPM). Cuanto más rápido gire el disco, más rápido podrá acceder a la información la cabeza lectora. Los discos actuales giran desde las 4.200 a 15.000 RPM, dependiendo del tipo de ordenador al que estén destinadas. • Capacidad de transmisión de datos: De poco servirá un disco duro de gran capacidad si transmite los datos lentamente. Los discos actuales pueden alcanzar transferencias de datos de 3 GB por segundo.
  26. 26. Disquetera • La unidad de 3,5 pulgadas permite intercambiar información utilizando disquetes magnéticos de 1,44 MB de capacidad. Aunque la capacidad de soporte es muy limitada si tenemos en cuenta las necesidades de las aplicaciones actuales se siguen utilizando para intercambiar archivos pequeños, pues pueden borrarse y reescribirse cuantas veces se desee de una manera muy cómoda, aunque la transferencia de información es bastante lenta si la comparamos con otros soportes, como el disco duro o un CD-ROM. • Cabe destacar que el uso de este soporte en la actualidad es escaso o nulo, puesto que se ha vuelto obsoleto teniendo en cuenta los avances que en materia de tecnología se han producido.
  27. 27. Lectora de CD-ROM: • La unidad de CD-ROM permite utilizar discos ópticos de una mayor capacidad que los disquetes de 3,5 pulgadas: hasta 700 MB. Ésta es su principal ventaja, pues los CD-ROM se han convertido en el estándar para distribuir sistemas operativos, aplicaciones, etc. • El uso de estas unidades está muy extendido, ya que también permiten leer los discos compactos de audio. • Una característica básica de las unidades de CD-ROM es la velocidad de lectura, que normalmente se expresa como un número seguido de una «x» (40x, 52x,..). Este número indica la velocidad de lectura en múltiplos de 128 kB/s. Así, una unidad de 52x lee información de 128 kB/s × 52 = 6,656 kB/s, es decir, a 6,5 MB/s.
  28. 28. Unidad de CD-RW • Las unidades de CD-ROM son de sólo lectura. Es decir, pueden leer la información en un disco, pero no pueden escribir datos en él. Una regrabadora puede grabar y regrabar discos compactos. Las características básicas de estas unidades son la velocidad de lectura, de grabación y de regrabación. En los discos regrabables es normalmente menor que en los discos que sólo pueden ser grabados una vez. Las regrabadoras que trabajan a 8X, 16X, 20X, 24X, etc., permiten grabar los 650, 700 o más megabytes (hasta 900 MB) de un disco compacto en unos pocos minutos.
  29. 29. Lectora de DVD • Las unidades de DVD-ROM son aparentemente iguales que las de CD-ROM, pueden leer tanto discos DVD-ROM como CDROM. Se diferencian de las unidades lectoras de CD-ROM en que el soporte empleado tiene hasta 17 GB de capacidad, y en la velocidad de lectura de los datos. La velocidad se expresa con otro número de la «x»: 12x, 16x... Pero ahora la x hace referencia a 1,32 MB/s. Así: 16x = 21,12 MB/s. • Las conexiones de una unidad de DVD-ROM son similares a las de la unidad de CD-ROM: placa base, fuente de alimentación y tarjeta de sonido. La diferencia más destacable es que las unidades lectoras de discos DVD-ROM también pueden disponer de una salida de audio digital. Gracias a esta conexión es posible leer películas en formato DVD.
  30. 30. • • • • Unidad de DVD-RW Puede leer y grabar y regrabar imágenes, sonido y datos en discos de varios gigabytes de capacidad, de una capacidad de 650 MB a 9 GB. Unidad de disco magneto-óptico La unidad de discos magneto-ópticos permiten el proceso de lectura y escritura de dichos discos con tecnología híbrida de los disquetes y los discos ópticos, aunque en entornos domésticos fueron menos usadas que las disqueteras y las unidades de CD-ROM, pero tienen algunas ventajas en cuanto a los disquetes: Por una parte, admiten discos de gran capacidad: 230 MB, 640 Mb o 1,3 GB. Además, son discos reescribibles, por lo que es interesante emplearlos, por ejemplo, para realizar copias de seguridad.
  31. 31. Lector de tarjetas de memoria: • El lector de tarjetas de memoria es un periférico que lee o escribe en soportes de memoria flash. Actualmente, los instalados en computadores (incluidos en una placa o mediante puerto USB), marcos digitales, lectores de DVD y otros dispositivos, suelen leer varios tipos de tarjetas. • Una tarjeta de memoria es un pequeño soporte de almacenamiento que utiliza memoria flash para guardar la información que puede requerir o no baterías (pilas), en los últimos modelos la batería no es requerida, la batería era utilizada por los primeros modelos. Estas memorias son resistentes a los rasguños externos y al polvo que han afectado a las formas previas de almacenamiento portátil, como los CD y los disquetes.
  32. 32. Ejemplos de almacenamiento en disco
  33. 33. Almacenamiento en cinta • Cinta Magnética. Soporte flexible de almacenamiento o medio utilizado para guardar información, esta se graba en pistas sobre una banda plástica donde se deposita una fina película magnética, generalmente óxido de hierro • Las cintas magnéticas de almacenamiento de datos han sido usadas para el almacenamiento de datos durante los últimos 50 años. En este tiempo se han hecho varios avances en la composición de la cinta, la envoltura, y la densidad de los datos. La principal diferencia entre el almacenamiento en cintas y en discos es que la cinta es un medio de acceso secuencial, mientras que el disco en un medio de acceso aleatorio.
  34. 34. • Hay dos características clave para clasificar las tecnologías de cintas magnéticas. La primera es la anchura de la cinta. • La anchura más común de una cinta de alta capacidad ha sido como máximo de media pulgada. Existen muchos otros tamaños y la mayoría han sido desarrollados para tener menor encapsulado o mayor capacidad. • La segunda clasificación es según el método de grabación. Más específicamente, la diferencia radica en si los datos son escritos linealmente o por escaneo 'helical'. El método lineal ordena en pistas paralelas a la longitud de la cinta. El escaneo 'helical' escribe pequeñas pistas curvada desde un borde de la cinta hasta el otro. Originalmente, la grabación lineal significaba ocupar completamente la anchura de la cinta y escribiendo o leyendo todas las pistas a la vez. Una variación de esta tecnología, es la llamada grabación lineal 'serpentine' que solo graba una fracción de las pistas en la cinta a la vez. Después de realizar una pasada completa, la cabeza se desplaza ligeramente y hace otra pasada en la dirección contraria. Este procedimiento es repetido hasta que todas las pistas han sido leídas o escritas.
  35. 35. Características Las cintas magnéticas son dispositivos de almacenamiento de tipo secuencial y esto es su principal inconveniente, ya que no soportan el acceso aleatorio a los datos, por lo que la unidad de lectura ha de buscar en la cinta hasta hallar la información específica. Presenta menor rapidez de acceso que los discos, por tanto mientras mayor sea la capacidad de almacenamiento, mayor será longitud de la cinta y, por tanto, mayor tiempo de acceso. • Almacenamiento de datos de forma compacta, y que en cualquier momento puede ser requerida. • Respaldo de seguridad o backup de los datos almacenados en discos magnéticos, con cierta frecuencia. • Procesamiento de archivos que se trabajan de forma secuencial. Intercambiar datos en grandes cantidades mediante cintas suele ser más económico y funcional que hacerlo a través de las líneas de comunicación. • Transportar, distribuir y cargar programas extensos de software.
  36. 36. Tipos de almacenamiento en cintas Carrete de Cinta Magnética • Tiene forma de cinta continúa y se arrolla en un carrete, en el que está contenida al inicio y se va transfiriendo a otro tras una operación de lectura o escritura. Sus dimensiones más comunes son de unos 0.5 pulgadas de ancho por varios cientos de pies de largo. La cinta es de material plástico revestido de una capa de óxido magnético sobre la que se puede registrar datos en forma de series de puntos magnetizados. Los formatos dependen del fabricante y no tienen un estándar. Las pistas se fragmentan en unidades lógicas llamadas bloques, cada cual puede contener una docena de sectores, uno a continuación del otro. Después de éstos se incluyen códigos de corrección de errores. El formato para numerar los bloques, crear directorios y tablas de asignación de archivos varía considerablemente. Algunos formatos requieren que la cinta esté preformateada.
  37. 37. Cartucho de Cinta Las características son similares a los carretes o bobinas de cinta pero en un área más reducida. Contienen placas con base de aluminio que facilitan un posicionamiento más preciso de la cinta. Disponen de un mecanismo de tensión que evita que la cinta se fuerce. Su principal inconveniente es la falta de estándares al respecto, que impiden que una cinta grabada por un sistema pueda ser leída por otro distinto. En el mercado existen cartuchos con diferentes medidas, por ejemplo de cuatro por seis por cinco octavos de pulgada, dos por tres por media pulgada. Los formatos que principalmente se pueden encontrar son: • Cartuchos estándar DC 6000 • Cartuchos de 0.5 pulgadas • Mini cartuchos DC 2000 • Cintas blandas
  38. 38. Cintas de Audio Digital (DAT) • Pueden grabar hasta varios Gigabytes de información en un único cartucho. Son dispositivos de pequeñas dimensiones, económicos y rápidos, sin embargo sus unidades lectoras son caras y tienen el inconveniente que no existen estándares al respecto. La técnica de grabación empleada en estas cintas se basa en que la unidad de lectura / escritura utiliza un tambor giratorio que solapa las pistas de grabación, en lugar de la cabeza de grabación estática que se emplea con las unidades de cinta anteriores.
  39. 39. Cintas de 8 mm o Hexabyte • Las cintas de 8 mm pueden almacenar varios Gigabytes de información en un único cartucho, pero como sucede con las de audio digital, sus unidades lectoras tienen precios muy altos. Su aspecto es similar al de las cintas empleadas en los sistemas de vídeo.
  40. 40. Ejemplos de Almacenamiento en Cintas
  41. 41. Referencias • Memoria caché, recuperado el 07/10/12 desde http://www.zator.com/Hardware/H5_2.htm • Memoria principal, recuperado el 07/10/12 desde http://www.pchardware.org/memorias/central.php • Almacenamiento en cintas, recuperado el 07/10/12 desde http://www.ecured.cu/index.php/Cintas_magnéticas • José Manuel Mendias Cuadros, Organización de la memoria recuperando el 07/11/12 desde http://www.dacya.ucm.es/mendias/512/docs/tema12.pdf
  42. 42. • Stallings, W. (2005) Organización y Arquitectura de Computadores (7a. Ed.) Pearson Educación, S.A., Madrid • Quiroga, P.(2010) Arquitectura de computadoras (1a. Ed.) Alfaomega grupo editor argentino., Buenos Aires. • Memorias recuperado el 07/10/12 desde http://www.mercadolibre.com.mx/

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