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Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />1<br />Organización y Arquitectura de Computadores<br />CAPÍTULO III<b...
Organización del Computador<br />Componentes de computador y Buses<br />MEMORIA<br />Entrada/Salida<br />Bibliografía・Orga...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />3<br />OBJETIVOS<br /><ul><li>Identificarlos diferentes tipos de memor...
Conocer las jerarquía de los sistemas de memoria y así poder diferenciar capacidades, rapidez, costos.
Ejemplificar los tipos de memoria de acuerdo a la aplicabilidad y uso adecuados.</li></li></ul><li>Capítulo III<br />Arqui...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />5<br />UNIDAD DE TRANSFERENCIA<br />
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />6<br />UNIDAD DE TRANSFERENCIA<br />
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />7<br />MÉTODO DE ACCESO<br />M. cache<br />
8<br />VELOCIDAD<br />.<br />
9<br />VELOCIDAD<br />.<br />
10<br />VELOCIDAD<br />.<br />
Capítulo III<br />11<br />DISPOSITIVOS FÍSICOS<br />Los sistemas de memorias empleados en los computadores utilizan difere...
Para MEMORIA SECUNDARIA, ya que responden a la necesidad de almacenar grandes cantidades de información, se emplean:
Memorias magnéticas, cintas, discos, etc.
Memorias ópticas, utilizadas.
Memorias magneto−ópticas.</li></li></ul><li>ALTERABILIDAD. Memorias ROM (ReadOnlyMemory) y RWM (ReadWritableMemory).<br />...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />JERARQUÍA DE MEMORIA<br />“La vida es cuestión de prioridades”<br />Co...
Capítulo III<br />14<br />
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />15<br />MEMORIA SEMICONDUCTORA<br />
La CPU y la memoria tienen tiempos de acceso muy diferentes. Para mejorar la situación se inserta una memoria intermedia<b...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />LECTURA DE UNA CACHE<br />
Arquitectura de Computadores<br />19<br />
Tamaño<br />Función de correspondencia<br />Algoritmo de sustitución<br />Política de escritura<br />Tamaño del bloque<br ...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />21<br />
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />22<br /><ul><li>Correspondencia directa
Cada bloque tiene solamente un lugar donde puede</li></ul>aparecer en la cache.<br /><ul><li>Correspondencia asociativa.
Se puede colocar un bloque en cualquier parte.
Correspondencia asociativa por conjuntos.
Primero se determina un conjunto de forma directa, y</li></ul>dentro del conjunto puede ubicarse en cualquier lugar.<br />...
Si hay n bloques en un conjunto, la caché se dice</li></ul>asociativa por conjuntos de n vias (n-asociativa).<br />
Cada bloque(memoria principal) solo puede ir en una posición de la cache<br />Capítulo III<br />CORRESPONDENCIA DIRECTA<br...
FORMATO DE INSTRUCCIÓN<br />codifica el nº de línea de cache donde se realiza la búsqueda<br />codifica el nº de palabras ...
ESTRUCTURA DE LA DIRECCIÓN<br />Dirección de 24 bits<br />bloques de <br />4 bytes<br /><ul><li>Identificador de bloque de...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />26<br />MECANISMO DE BÚSQUEDA<br />
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />27<br />EJEMPLO<br />Podemos ver un ejemplo con una memoria principal ...
28<br />EJEMPLO<br />Analizando vemos que:<br />M. Principal = 32 kpalabras<br />Cache = 512 palabras<br />Cada bloque = 8...
EJEMPLO<br />Analizando vemos que:<br />M. Principal = 32 kpalabras<br />Cache = 512 palabras<br />Cada bloque = 8 palabra...
EJEMPLO<br />Analizando vemos que:<br />M. Principal = 32 kpalabras<br />Cache = 512 palabras<br />Cada bloque = 8 palabra...
EJEMPLO<br />Analizando vemos que:<br />M. Principal = 32 kpalabras<br />Cache = 512 palabras<br />Cada bloque = 8 palabra...
EJEMPLO<br />Ahora vamos a colocar los datos obtenidos en la grafica de la dirección de memoria<br />Recordemos que w = 23...
EJEMPLO<br />Ahora vamos a colocar los datos obtenidos en la grafica de la dirección de memoria<br />También teníamos que ...
EJEMPLO<br />Ahora vamos a colocar los datos obtenidos en la grafica de la dirección de memoria<br />Finalmente la etiquet...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />35<br />EJEMPLO<br />
Simple, sin algoritmos de reemplazo<br />Poco costosa<br />Hay una posición concreta para cada bloque dado:<br />Si un pro...
Cada bloque(memoria principal) puede ir en cualquier posición(línea) de cache<br />Capítulo III<br />Arquitectura de Compu...
Etiqueta indica el nº de bloque de memoria principal que se está buscando<br />Capítulo III<br />Arquitectura de Computado...
La etiqueta de 22 bits está almacenada con cada bloque de datos de 32 bits.<br />Compare el campo de etiqueta con la entra...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />40<br />MECANISMO DE BÚSQUEDA<br />
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />41<br />EJEMPLO<br />
Necesita el uso de memorias asociativas<br />Necesita algoritmos de reemplazo<br />Es la mas eficiente en la ocupación de ...
Conjunto: grupo de línea de la cache<br />Primero las líneas de memoria caché se asocian en conjuntos y la correspondencia...
Dentro de cada conjunto la correspondencia es asociativa.<br />Al número de bloques del conjunto se le llama número de vía...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />45<br />FORMATO DE LA INSTRUCCIÓN<br />codifica el nº de conjunto de c...
ESTRUCTURA DE LA DIRECCIÓN<br />Dirección de 24 bits<br />Utilice los campos de conjunto a la hora de determinar el conjun...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />47<br />MECANISMO DE BÚSQUEDA<br />
EJEMPLO<br />Un bloque determinado se hace corresponder a cualquier línea en un conjunto determinado.<br />Ejemplo: El blo...
Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />49<br />ASOCIATIVA  DE  DOS  VÍAS<br />
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Memoria del computador

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  • los manuales estan muy buenos pero quiero saber como se pueden hajar por favor
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Memoria del computador

  1. 1. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />1<br />Organización y Arquitectura de Computadores<br />CAPÍTULO III<br />“MEMORIA”<br />ING. GREYSON PAUL ALBERCA PRIETO<br />
  2. 2. Organización del Computador<br />Componentes de computador y Buses<br />MEMORIA<br />Entrada/Salida<br />Bibliografía・Organización y Arquitectura de Computadores, William Stalling<br />Capítulo III<br />2<br />CONTENIDOS<br />
  3. 3. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />3<br />OBJETIVOS<br /><ul><li>Identificarlos diferentes tipos de memoria junto con sus características principales
  4. 4. Conocer las jerarquía de los sistemas de memoria y así poder diferenciar capacidades, rapidez, costos.
  5. 5. Ejemplificar los tipos de memoria de acuerdo a la aplicabilidad y uso adecuados.</li></li></ul><li>Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />4<br />UNIDAD DE TRANSFERENCIA<br />
  6. 6. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />5<br />UNIDAD DE TRANSFERENCIA<br />
  7. 7. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />6<br />UNIDAD DE TRANSFERENCIA<br />
  8. 8. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />7<br />MÉTODO DE ACCESO<br />M. cache<br />
  9. 9. 8<br />VELOCIDAD<br />.<br />
  10. 10. 9<br />VELOCIDAD<br />.<br />
  11. 11. 10<br />VELOCIDAD<br />.<br />
  12. 12. Capítulo III<br />11<br />DISPOSITIVOS FÍSICOS<br />Los sistemas de memorias empleados en los computadores utilizan diferentes dispositivos físicos.<br /><ul><li>Para la MEMORIA PRINCIPAL se utilizan memorias semiconductoras.
  13. 13. Para MEMORIA SECUNDARIA, ya que responden a la necesidad de almacenar grandes cantidades de información, se emplean:
  14. 14. Memorias magnéticas, cintas, discos, etc.
  15. 15. Memorias ópticas, utilizadas.
  16. 16. Memorias magneto−ópticas.</li></li></ul><li>ALTERABILIDAD. Memorias ROM (ReadOnlyMemory) y RWM (ReadWritableMemory).<br />PERMANENCIA DE LA INFORMACIÓN. Relacionado con la duración de la información almacenada en memoria:<br />LECTURA DESTRUCTIVA. Memorias de lectura destructiva DRO (DestructiveReadOut) y memorias de lectura no destructiva NDRO (Non DestructiveReadOut).<br />VOLATILIDAD. corte en el suministro eléctrico. Memorias volátiles y no volátiles.<br />ALMACENAMIENTO ESTÁTICO/DINÁMICO. SRAM (StaticRandom Access Memory) DRAM (DynamicRandom Access Memory)<br />12<br />CARACTERÍSTICAS FÍSICAS<br />
  17. 17. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />JERARQUÍA DE MEMORIA<br />“La vida es cuestión de prioridades”<br />Costo por bit<br />Capacidad<br />Tiempo de acceso<br />Frecuencia de acceso<br />
  18. 18. Capítulo III<br />14<br />
  19. 19. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />15<br />MEMORIA SEMICONDUCTORA<br />
  20. 20. La CPU y la memoria tienen tiempos de acceso muy diferentes. Para mejorar la situación se inserta una memoria intermedia<br />Capítulo III<br />MEMORIA CACHÉ<br />CPU<br />CACHE<br />MEMORIA RAM<br />
  21. 21. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />
  22. 22. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />LECTURA DE UNA CACHE<br />
  23. 23. Arquitectura de Computadores<br />19<br />
  24. 24. Tamaño<br />Función de correspondencia<br />Algoritmo de sustitución<br />Política de escritura<br />Tamaño del bloque<br />Número de caches<br />Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />20<br />ELEMENTOS DE DISEÑO DE CACHE<br />
  25. 25. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />21<br />
  26. 26. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />22<br /><ul><li>Correspondencia directa
  27. 27. Cada bloque tiene solamente un lugar donde puede</li></ul>aparecer en la cache.<br /><ul><li>Correspondencia asociativa.
  28. 28. Se puede colocar un bloque en cualquier parte.
  29. 29. Correspondencia asociativa por conjuntos.
  30. 30. Primero se determina un conjunto de forma directa, y</li></ul>dentro del conjunto puede ubicarse en cualquier lugar.<br /><ul><li>Un conjunto es un grupo de bloques.
  31. 31. Si hay n bloques en un conjunto, la caché se dice</li></ul>asociativa por conjuntos de n vias (n-asociativa).<br />
  32. 32. Cada bloque(memoria principal) solo puede ir en una posición de la cache<br />Capítulo III<br />CORRESPONDENCIA DIRECTA<br />Cj Mi si i= j (mod C).<br />Siendo <br />Cj = línea j de la cache<br />Mi = bloque i de la M. principal<br />C = nº de líneas de la cache<br />
  33. 33. FORMATO DE INSTRUCCIÓN<br />codifica el nº de línea de cache donde se realiza la búsqueda<br />codifica el nº de palabras de memoria de cada bloque de memoria<br />codifica el bloque de memoria asociado a esa línea de cache<br />
  34. 34. ESTRUCTURA DE LA DIRECCIÓN<br />Dirección de 24 bits<br />bloques de <br />4 bytes<br /><ul><li>Identificador de bloque de 22 bits.</li></ul>Etiqueta de 8 bits (=22-14).<br />Ranura o línea de 14 bits.<br /><ul><li>Ninguno de los dos bloques en la misma línea tiene el mismo campo de etiqueta.</li></ul>Compruebe los contenidos de la cache mediante la búsqueda de la línea y la comprobación de la etiqueta.<br />
  35. 35. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />26<br />MECANISMO DE BÚSQUEDA<br />
  36. 36. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />27<br />EJEMPLO<br />Podemos ver un ejemplo con una memoria principal de 32 Kpalabras y una cache de 512 palabras con bloques de 8 palabras. El n°de bits de cada campo será:<br />Analizando vemos que:<br />M. Principal = 32 kpalabras<br />Cache = 512 palabras<br />Cada bloque = 8 palabras<br />
  37. 37. 28<br />EJEMPLO<br />Analizando vemos que:<br />M. Principal = 32 kpalabras<br />Cache = 512 palabras<br />Cada bloque = 8 palabras<br />Ahora para saber cuantos bloques tendrá la M. principal debemos dividir las 32 kpalabras para las 8 palabras que contiene cada bloque<br />El # de bloques de la M. principal es 4 kbloques<br />
  38. 38. EJEMPLO<br />Analizando vemos que:<br />M. Principal = 32 kpalabras<br />Cache = 512 palabras<br />Cada bloque = 8 palabras<br />para saber cuantas líneas tendrá la M. cache debemos dividir las 512 palabras para las 8 palabras que contiene cada bloque<br />El # de líneas de la cache es 64 líneas<br />
  39. 39. EJEMPLO<br />Analizando vemos que:<br />M. Principal = 32 kpalabras<br />Cache = 512 palabras<br />Cada bloque = 8 palabras<br />Tenemos:<br /># de bits<br />
  40. 40. EJEMPLO<br />Analizando vemos que:<br />M. Principal = 32 kpalabras<br />Cache = 512 palabras<br />Cada bloque = 8 palabras<br />Por ultimo debemos calcular w<br />8 palabras = 23<br />W = 23<br />
  41. 41. EJEMPLO<br />Ahora vamos a colocar los datos obtenidos en la grafica de la dirección de memoria<br />Recordemos que w = 23 es decir se necesitan 3 bits en la palabra<br />
  42. 42. EJEMPLO<br />Ahora vamos a colocar los datos obtenidos en la grafica de la dirección de memoria<br />También teníamos que la línea tiene o necesita 6 bits<br />
  43. 43. EJEMPLO<br />Ahora vamos a colocar los datos obtenidos en la grafica de la dirección de memoria<br />Finalmente la etiqueta es igual a s-r, en nuestro ejemplo 12-6 = 6<br />
  44. 44. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />35<br />EJEMPLO<br />
  45. 45. Simple, sin algoritmos de reemplazo<br />Poco costosa<br />Hay una posición concreta para cada bloque dado:<br />Si un programa accede a dos bloques que se corresponden a la misma línea de forma repetida, las pérdidas de cache son muy grandes (ocupación de cache ineficiente)<br />36<br />VENTAJAS Y DESVENTAJAS<br />
  46. 46. Cada bloque(memoria principal) puede ir en cualquier posición(línea) de cache<br />Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />37<br />CORRESPONDENCIA ASOCIATIVA<br />
  47. 47. Etiqueta indica el nº de bloque de memoria principal que se está buscando<br />Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />38<br />FORMATO DE INSTRUCCIÓN<br />
  48. 48. La etiqueta de 22 bits está almacenada con cada bloque de datos de 32 bits.<br />Compare el campo de etiqueta con la entrada de etiqueta en la cache para comprobar si ha tenido éxito.<br />La dirección de 2 bits menos significativa identifica qué palabra de 16 bits se necesita en un bloque de datos de 32 bits.<br />Ejemplo:<br />Dirección Etiqueta Datos Línea de cache<br />FFFFFC FFFFFC 24682468 3FFF<br />Capítulo III<br />ESTRUCTURA DE LA DIRECCIÓN<br />
  49. 49. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />40<br />MECANISMO DE BÚSQUEDA<br />
  50. 50. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />41<br />EJEMPLO<br />
  51. 51. Necesita el uso de memorias asociativas<br />Necesita algoritmos de reemplazo<br />Es la mas eficiente en la ocupación de la cache.<br />Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />42<br />VENTAJAS Y DESVENTAJAS<br />
  52. 52. Conjunto: grupo de línea de la cache<br />Primero las líneas de memoria caché se asocian en conjuntos y la correspondencia se establece de forma directa entre cada bloque de la memoria principal y cada conjunto de la caché.<br />Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />43<br />ASOCIATIVA POR CONJUNTO<br />
  53. 53. Dentro de cada conjunto la correspondencia es asociativa.<br />Al número de bloques del conjunto se le llama número de vías o grado de asociatividad.<br />Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />44<br />
  54. 54. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />45<br />FORMATO DE LA INSTRUCCIÓN<br />codifica el nº de conjunto de cache donde se realiza la búsqueda<br />codifica el nº de palabras de memoria<br />codifica el bloque de memoria asociado a ese conjunto<br />
  55. 55. ESTRUCTURA DE LA DIRECCIÓN<br />Dirección de 24 bits<br />Utilice los campos de conjunto a la hora de determinar el conjunto de cache que necesita para poder verlo.<br />Compare los campos de etiqueta para ver si tenemos éxito:<br />Ejemplo:<br />Dirección Etiqueta Datos Número de conjuntos<br />1FF 7FFC 1FF 12345678 1FFF<br />001 7FFC 001 11223344 1FFF<br />
  56. 56. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />47<br />MECANISMO DE BÚSQUEDA<br />
  57. 57. EJEMPLO<br />Un bloque determinado se hace corresponder a cualquier línea en un conjunto determinado.<br />Ejemplo: El bloque B puede asignarse en cualquiera de las líneas del conjunto i. <br />Ejemplo: 2 líneas por conjunto.<br />Correspondencia asociativa de 2 vías.<br />Un bloque determinado puede asignarse en una de las dos líneas en un único conjunto.<br />
  58. 58. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />49<br />ASOCIATIVA DE DOS VÍAS<br />
  59. 59. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />50<br />
  60. 60. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />51<br />EJEMPLO<br />
  61. 61. Capítulo III<br />Arquitectura de Computadores<br />52<br />EJEMPLO<br />Considere que una cache asociativa por conjuntos consta de 64 líneas divididas en conjuntos de 4 líneas. <br />La memoria principal contiene 4K bloques de 128 palabras cada uno. <br />
  62. 62. EJEMPLO<br />Primero vamos a ver de cuantos bits será el total de la memoria<br />4*1024*128 = 524288 esto equivale a 219 palabras entonces el tamaño del formato de dirección de memoria principal en bits es 19 <br />Dirección de 19 bits<br />
  63. 63. 54<br />EJEMPLO<br />Para encontrar el valor de la palabra:<br />Sabemos que la memoria principal tiene 4k bloque de 128 palabras a estas 128 debemos sacar su equivalente en 2n<br />y es 27 , entonces w = 7, es decir que se necesitan 7 bits para direccionar las palabras que están dentro del bloque de memoria<br />
  64. 64. EJEMPLO<br />Recordemos que el total de bits del es de 19 ya sabemos que la palabra es 7 entonces la diferencia entre <br /> 19 – 7 = 12.<br />12 bis son los que necesitamos para la etiqueta y el conjunto<br />Dirección de 19 bits<br />12 bits<br />
  65. 65. EJEMPLO<br />Sabemos que la cache tiene 64 líneas que están divididas en conjuntos de 4 y queremos saber cuantos conjuntos hay.<br />Esto es 24 entonces el número de conjuntos que tiene la memoria cache es de 4<br />Dirección de 19 bits<br />12 bits<br />
  66. 66. EJEMPLO<br />Finalmente restamos 4 – 12 y nos da el valor de la etiqueta que es 8<br />Dirección de 19 bits<br />12 bits<br />
  67. 67. La memoria es cara, por ello si queremos una memoria rápida deberá ser pequeña. Las memorias cada vez son más rápidas, grandes y baratas, pero no avanzan solas, las memorias cache no se quedan atrás. De todas maneras la diferencia de velocidad entre el procesador y la memoria sigue siendo un hecho, y mientras no se igualen, se seguirá usando la cache. <br />La jerarquización de la memoria en niveles no será posible sin el principio de localidad, el cual nos permite acceder lo mínimo posible a los niveles más lentos. <br />58<br />CONCLUSIONES<br />

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