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La Memoria Principal es la zona de la unidad
central de sistema que almacena la información, en forma de programas y datos,
que se va a procesar seguidamente o va a servir de apoyo a las diferentes
operaciones que se van a efectuar por la computadora.
La posibilidad del proceso inmediato de la
información que almacena la memoria principal es su característica fundamental,
ya que, mientras que los datos existentes en la memoria principal pueden ser
procesados de inmediato por la unidad central de proceso, la información
contenida en la memoria auxiliar (discos, cintas, etc.) no puede ser procesada
directamente por la unidad central de proceso.
La memoria principal está conectada directamente a
los buses, que son su medio de comunicación con la unidad central de proceso del sistema
informático. La cantidad de memoria existente en una computadora se verá
limitada por la capacidad de direccionamiento del bus; esto forma el Mapa de
Memoria.
La memoria principal está compuesta lógicamente por
una serie de celdas de bits que permiten almacenar en cada una de ellas un bit
de información en código binario (0, 1) que será parte de un dato o una
instrucción.
Para poder identificar cada una de las celdas de la
memoria, éstas se numeran; a este número se le llama dirección y es el medio a
través del cual la unidad de control puede manejar la información.
Las direcciones de la memoria se localizan a través
del mapa de memoria. La dirección de cada celda de la memoria se establece por
una matriz en la que los parámetros son el número total de
direcciones y la longitud de palabra que maneja el sistema informático. Esto
supone una limitación, ya que la computadora sólo puede manejar un número
limitado de bits de dirección en sus operaciones de direccionamiento.
La Palabra representa la cantidad de bits de
información manejada en paralelo por la computadora. Tamaños típicos de
palabras son 8 bits, 16 bits, 32 bits, etc.
Una vez localizada la dirección de la celda de
memoria se podrán realizar dos operaciones: leer la información existente en
ella o bien escribir nueva información para poder ser almacenada y
posteriormente procesada.
Para poder determinar si el sistema informático va
a leer o escribir se utiliza el registro de datos. El registro de datos es un
bit que, según el valor de la información que contenga (0,1) indica a la unidad
de control si se va a leer o escribir en el acceso a la memoria que se esté
realizando en ese momento. En ambos casos, esta operación se realiza a través
del bus de datos.
Cuando la unidad de control lee de la celda de
memoria, necesita que se le proporcione una dirección a la cual ir a leer. La
información existente en la celda no se destruye.
Cuando la unidad de control escribe en la celda de
memoria, debe recibir dos informaciones: la dirección de la memoria donde
escribir y la información que se debe escribir propiamente dicha. La
información existente en la celda de memoria previamente se destruye, ya que lo
que había escrito se sustituye por una nueva información.
La memoria principal se divide fundamentalmente en
dos partes: Volátil y No Volátil.
La Memoria Volátil pierde la información almacenada
en su interior si el sistema informático que la soporta es apagado. Esta parte
de la memoria principal se conoce como RAM (Memoria de Acceso Aleatorio o
Random Access Memory).
La parte de la Memoria principal que No es Volátil
es la ROM (Memoria de Sólo Lectura o Read Only Memory). Esta memoria es de sólo
lectura y la computadora no puede escribir sobre ella. Su función principal es
el arranque del sistema informático.
Las Memorias Volátiles pueden ser estáticas,
también llamadas RAM (Memorias de Acceso Aleatorio o Random Access Memory), o
dinámicas, denominadas en este caso DRAM (Memorias Dinámicas de Acceso
Aleatorio o Dinamic Random Access Memory). Más adelante se verán más
detenidamente.
Las Memorias No Volátiles se dividen en memorias de
Sólo Lectura (ROM) y en otras que permiten la Manipulación de la Información
que contienen por diversos medios especiales que se verán más adelante.
Existen dos modos distintos de Acceso a la Memoria:
• Acceso por Palabras.
• Acceso por Bloques.
1. Acceso por Palabras.
También se le denomina acceso aleatorio. La
operación de acceso se realiza sobre una sola palabra de información.
Recuérdese que palabra es la cantidad de bits que maneja el sistema informático
al mismo tiempo.
Este tipo de acceso únicamente se utiliza con
memorias estáticas (RAM) ya que el tiempo de acceso empleado es siempre el
mismo.
2. Acceso por Bloques.
Es el modo de acceso utilizado en las memorias
dinámicas. Consiste en empaquetar en un bloque un conjunto de datos al que se
añade una cabecera para identificarlo. El acceso se realizará a la cabecera del
bloque y una vez en ella se accederá a la información que contiene.
El acceso en las memorias dinámicas se realiza por
bloques, debido a que tardan más tiempo que las estáticas en acceder a una zona
de la memoria. La ventaja es que una vez que acceden a la zona donde se sitúa
el bloque son muy rápidas en acceder a la información existente.
Generalmente, la memoria que posee una computadora
recién adquirida no es la máxima que el bus puede direccionar, por lo que la
memoria principal puede ampliarse incrementando el número de unidades de
memoria conectadas. Conviene recordar que las placas de memoria son un factor
fundamental en el costo total de adquisición del sistema informático.
Debe tenerse en cuenta que si la cantidad de
memoria principal del sistema informático no es muy grande el procesador se
verá restringido en su potencia por la limitada capacidad de manipulación y acceso a
los datos.
Las Tecnologías para fabricar memorias se
caracterizan por:
• Coste.
• Tiempo de acceso.
• Capacidad de almacenamiento.
La Optimización se consigue con una gran capacidad
de almacenamiento, un tiempo de acceso muy corto y un costo pequeño.
Las memorias se dividen físicamente en:
1. Soporte de Almacenamiento de la Información.
Generalmente son de naturaleza magnética. Está
compuesto por pequeños dipolos que pueden tomar dos estados en los que la
información toma un valor en cada uno de ellos. Cada estado se obtiene por
medio de la aplicación de una señal eléctrica exterior generada por el elemento
de lectura y escritura.
2. Elemento de Escritura y Lectura.
Este dispositivo introducirá y obtendrá la
información de la memoria.
Para Escribir el dispositivo produce una corriente
eléctrica local que provoca un cambio estable en el campo magnético de la celda
de memoria.
Para Leer el dispositivo determinará el campo
magnético de la celda de memoria y sabrá cual es el valor existente.
3. Mecanismo de Direccionamiento.
Pueden ser de dos tipos dependiendo de que las
memorias sean estáticas o dinámicas.
En las Memorias Estáticas el direccionamiento es un
cableado directo a la celda de memoria.
En las Memorias Dinámicas se utiliza una
información de control almacenada con los datos que configuran el circuito para
direccionar la lectura o escritura al lugar donde se almacena la información.
La memoria se divide en varias capas o niveles con
una estructura cuya forma puede recordarnos a una estructura piramidal.
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Nombre
|
Tamaño Máximo
|
Tiempo de Acceso
|
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Registros
|
Hasta 200 Bytes
|
Menos de 10 Nanosegundos
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Memoria Caché
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Hasta 512 Bbytes
|
Entre 10 y 30
Nanosegundos
|
|
Memoria
Principal
|
Más de 1
Gigabyte
|
Entre 30 y 100
Nanosegundos
|
El vértice de la pirámide sería una pequeña
cantidad de memoria, los registros, que se caracterizan por una capacidad de
almacenamiento de información muy pequeña, pero que poseen la ventaja de tener
un tiempo de acceso muy reducido, inferior a los 10 nanosegundos.
La base de nuestra hipotética pirámide es la
memoria principal, donde existe una mayor cantidad de espacio (puede llegar
hasta 1 gigabyte, esto es, mil millones de bytes), pero que tiene la desventaja
de que el tiempo de acceso es muy superior, lo que la convierte en mucho más lenta
que los registros.
Entre ambas se situaría una zona de memoria que se
llama memoria caché. La memoria caché es una zona especial de memoria que sirve
para optimizar los tiempos de acceso a la memoria RAM por métodos estadísticos.