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U2S1: Memoria Principal (Aspectos Generales)

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Instituto Tecnológico Superior de Teziutlán
Arquitectura de Computadoras

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U2S1: Memoria Principal (Aspectos Generales)

  1. 1. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE TEZIUTLÁN MATERIA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS ENERO - JUNIO 2017
  2. 2. ASPECTOS GENERALES MEMORIA PRINCIPAL DEL SISTEMA
  3. 3. INTRODUCCIÓN Sistema Digital Una característica importante de un Sistema Digital es la habilidad de Almacenar Información, a diferencia de los sistemas analógicos. Circuito Analógico Circuito Digital
  4. 4. Memoria Principal La memoria es el sitio de la computadora donde se guardan las instrucciones o los programas, al igual que los datos de entrada y salida. En los modelos von Neumann y Harvard, la memoria principal es, junto al CPU, uno de los elementos más importantes en una computadora. INTRODUCCIÓN
  5. 5. MEMORIA PRINCIPAL Medición del Almacenamiento La unidad de almacenamiento, tanto en memorias de trabajo (Cache, RAM, ROM), como el almacenamiento secundario o terciario Discos Flexibles, Duros y demás, es el Byte. Un Byte está constituido por 8 bits
  6. 6. JERARQUÍA DE MEMORIAS MEM. INTERNA ns μs ms s MEM. EXTERNA
  7. 7. PROPIEDADES GENERALES DEL DIRECCIONAMIENTO Orden de los Bytes en Memoria (Endianness) Expresa el orden en cómo se ordenan los bytes en las localidades de la memoria. El ingeniero Danny Cohen establece dos modos de ordenamiento denominados Big Endian y Little Endian. Dr. Danny Cohen
  8. 8. Orden de los Bytes en Memoria (Endianness) En este modo los bytes más significativos se almacenan en las posiciones más altas de la memoria y los bytes menos significativos se almacenan en las posiciones más bajas. Little Endian Ej. A = 12 34 56 78 h POSICIÓN DATO 0 78 1 56 2 34 3 12 LSB MSB PROPIEDADES GENERALES DEL DIRECCIONAMIENTO
  9. 9. En este modo los bytes más significativos se almacenan en las posiciones más bajas de la memoria y los bytes menos significativos se almacenan en las posiciones más altas. Ej. A = 12 34 56 78 h POSICIÓN DATO 0 12 1 34 2 56 3 78 LSB MSB PROPIEDADES GENERALES DEL DIRECCIONAMIENTO Orden de los Bytes en Memoria (Endianness) Big Endian
  10. 10. CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN MEMORIA PRINCIPAL Método de Acceso Soporte Físico Alterabilidad Volatilidad Duración de la Información Ubicación en la Computadora Acceso Aleatorio (RAM) Acceso Secuencial (SAM) Acceso Directo (DAM) Asociativo (CAM) Lectura, Escritura (Temporal) Sólo Lectura (Permanente) Flash Semiconductoras Magnéticas Ópticas Magneto-Ópticas Volátiles No Volátiles Estática Dinámica Integrada Interna Externa
  11. 11. MÉTODOS DE ACCESO CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE MEMORIAS
  12. 12. MÉTODOS DE ACCESO Los métodos de acceso de una memoria hacen referencia a los modos en cómo se obtienen o se leen los datos en los sectores o celdas de almacenamiento. Métodos de Acceso
  13. 13. Acceso Secuencial (SAM) Tiempo de acceso dependiente de la posición de memoria D1 D2 D3 MÉTODOS DE ACCESO
  14. 14. Acceso Directo (DAM) Acceso directo a un sector con tiempo de acceso dependiente del sector, y acceso secuencial dentro del sector D1 D2 D3 DECODIFICADOR MÉTODOS DE ACCESO Sector 1 Sector 2 Sector 3 Sector 4
  15. 15. Acceso Aleatorio (RAM) Acceso directo a cualquier sector y tiempo de acceso constante e independiente de la posición en memoria D1 D2 D3 DECODIFICADOR Dirección: Sector 02, Posición 07 0 0 1 0 0 1 1 1 Sector Posición MÉTODOS DE ACCESO
  16. 16. Acceso Por Contenido o Asociativo (CAM) Tipo especial de memoria que realiza una búsqueda a altas velocidades en todas las localidades y devuelve las direcciones o sectores donde se encuentran los datos solicitados y, en algunas arquitecturas, el dato mismo. D1 D2 D3 MÉTODOS DE ACCESO
  17. 17. SOPORTE FÍSICO CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE MEMORIAS
  18. 18. El soporte físico de una memoria hace referencia al fenómeno físico que se utiliza para que la información se lea, se escriba, se almacene o se represente; es decir, cómo se registran o se muestran los 1’s y 0’s, o los estados Altos y Bajos. SOPORTE FÍSICO Métodos de Acceso
  19. 19. Las memorias a base de semiconductores son las memorias de mayor utilidad para el almacenamiento temporal de datos y de instrucciones. Están construidas a base de transistores MOSFET, Capacitores o Fusibles. Los bits se representan eléctricamente mediante niveles de voltaje o existencia o ausencia de carga eléctrica. Memorias Semiconductoras Memorias EPROM o EEPROM Memorias SRAM o DRAM Memorias Caché SOPORTE FÍSICO
  20. 20. Las memorias a base de materiales magnéticos tienen la finalidad de que la información que se guarde sea principalmente en forma permanente y/o transportable. Los bits se representan mediante niveles magnéticos en materiales especiales sobre los que se induce un campo magnético que se conserva por periodos muy largos de tiempo. Memorias Magnéticas SOPORTE FÍSICO Discos Duros Floppys 3 ½ Floppy 5 ¼
  21. 21. Las memorias de lectura y escritura óptica requieren de un sistema que emita un láser óptico para leer los relieves de un material fotosensible. Los 1’s y 0’s se representan mediante dichos relieves, donde un 0 es un hueco o sector, y un 1 es una sección lisa o un sector de menor profundidad. Memorias Ópticas SOPORTE FÍSICO
  22. 22. ALTERABILIDAD CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE MEMORIAS
  23. 23. La alterabilidad de una memoria tiene que ver con las acciones que tiene una memoria para manipular o leer los datos almacenados en su estructura o sus sectores. Dependiendo del tipo de soporte físico o la información contenida, se determina si la memoria puede modificar el contenido o sólo leerlo. ALTERABILIDAD Alterabilidad de la Información
  24. 24. Las memorias a base de semiconductores y magnéticas (Registros, Caché, RAM, HDD’s, etc.) permiten que la computadora pueda leer los datos almacenados en sectores cargados, escribir en sectores vacíos y sobrescribir el contenido de los mismos. Memorias de Lectura/Escritura ALTERABILIDAD Algunas memorias semiconductoras, al igual que algunos dispositivos ópticos, se consideran de sólo lectura, porque la información contenida en sus sectores sólo está disponible para ser leída. Para poder escribir en ellas existen técnicas de borrado o quemado, sin embargo, algunos dispositivos, una vez realizando escritura sobre ellos, no pueden modificarse Memorias de sólo Lectura
  25. 25. VOLATILIDAD CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE MEMORIAS
  26. 26. Una propiedad relacionada con la Alterabilidad de la información de una memoria es la Volatilidad de su contenido, lo que se traduce como la capacidad que tienen una memoria para conservar su información. VOLATILIDAD Volatilidad
  27. 27. Memoria Volátil Requiere de energía constante para mantener la información almacenada; por tanto, si ocurre una caída de tensión o un corte en el suministro, los datos alojados se pierden. (Registros, Caché, RAM) Memorias Semiconductoras Memoria No Volátil Memoria que retiene la información almacenada incluso en ausencia de corriente eléctrica; se utiliza para configuraciones y almacenamientos a largo plazo. (ROM, HDD, Discos, Flash, etc) Memorias Semiconductoras, Magnéticas, Ópticas VOLATILIDAD
  28. 28. Celda Básica de una Memoria Volátil Celda Básica de una Memoria No Volátil VOLATILIDAD
  29. 29. DURACIÓN DE LA INFORMACIÓN CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE MEMORIAS
  30. 30. La volatilidad de una memoria se debe principalmente a que ciertos datos deben ser susceptibles de modificarse por requerimientos del procesador. Así mismo, algunos datos deben durar periodos razonables de tiempo. Las memorias semiconductoras, dependiendo de sus celdas, consumirán su carga eléctrica a una determinada velocidad, o bien, se mantendrán cargadas durante un determinado periodo de tiempo. DURACIÓN DE LA INFORMACIÓN Duración o Conservación de la Información
  31. 31. Una memoria es estática si la información que contiene no requiere de mucha energía para conservar la información y su información se conserva más o menos de forma perdurable. Sus celdas de memoria están fabricadas a base de FET’s o MOSFETS, los cuales no requieren de mucho voltaje para mantenerse encendidos. Almacenamiento Estático DURACIÓN DE LA INFORMACIÓN Celda Estática
  32. 32. DURACIÓN DE LA INFORMACIÓN Celda Estática
  33. 33. Celda Dinámica Una memoria es dinámica si la información que contiene se pierde al transcurrir el tiempo. Para que éste escenario no ocurra, se requiere Recargar el contenido o Refrescarlo mediante una señal o pulso que fije en corriente alta en caso de los 1’s o corriente baja en el caso de los 0’s. A éste proceso se le denomina REFRESH. Sus celdas de memoria están hechas en su mayoría por transistores y capacitores, los cuales conservan una carga, pero la consumen de forma más rápida. Almacenamiento Dinámico DURACIÓN DE LA INFORMACIÓN
  34. 34. DURACIÓN DE LA INFORMACIÓN Celda Dinámica
  35. 35. UBICACIÓN FÍSICA EN LA COMPUTADORA CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE MEMORIAS
  36. 36. Memoria Integrada La integran los registros internos y las memorias caché, que forman parte del mismo procesador Memoria Interna Contempla la memoria principal (RAM y ROM) la cual se hallan próximas al CPU. Memoria Externa La ubicación física de una memoria con respecto a la ubicación del procesador está en función de los datos que almacenen, y la celeridad con la que el CPU requiere de dicha información. UBICACIÓN FÍSICA Son los elementos que no están próximos al procesador o no forman parte de la computadora. (HDD’s, Flash, Discos.)

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