Cada símbolo interpretable, que se puede almacenar en la computadora: letras del alfabeto, signos de puntuación, etc., está formado por un byte.

Transcripción

1 Medición del almacenamiento La unidad de almacenamiento tanto en discos como en cintas y en memoria de trabajo (RAM) es el Byte. Un Byte está constituido por 8 pulsos o señales, llamados bits (abreviatura de binary digit = dígito binario). Cada símbolo interpretable, que se puede almacenar en la computadora: letras del alfabeto, signos de puntuación, etc., está formado por un byte. La capacidad de almacenamiento (fijo o temporal) se mide de acuerdo a la cantidad de bytes que pueden contener los dispositivos, y suelen utilizarse las siguientes unidades de medida:

2 Unidad de medida de almacenamiento Equivalente a Byte (B) 8 bits Kilobyte (KB) 1024 Bytes (= 2 10 ) bytes Megabyte (MB) 1024 Kilobytes (= 2 20 bytes) ( bytes) Gigabyte (GB) 1024 Megabytes (= 2 30 bytes) ( bytes) Terabyte (TB) 1024 Gigabytes (= 2 40 bytes) ( bytes) Petabyte (PB) 1024 Terabytes (= 2 50 bytes) ( bytes) Exabyte (EB) 1024 Petaytes (= 2 60 bytes) ( bytes) Zettabyte (ZB) 1024 Exabytes (= 2 70 bytes) ( bytes) Yottabyte (YB) 1024 Zettabytes (= 2 80 bytes) ( bytes)

3 La Memoria de la Computadora

4 Circuitos de memoria: Existen varios tipos de memoria, a saber: a) ROM, b) RAM, y c) Caché. a) ROM. b) RAM. c) Caché.

5 Memoria ROM Los fabricantes de computadoras siempre acompañan el hardware del que nos proveen con ciertas rutinas de software básicas para comunicación con los dispositivos a bajo nivel. El Sistema Operativo maneja la comunicación con los dispositivos a través de estas rutinas. El conjunto de estas rutinas se conoce como el BIOS (Basic Input Output System = Sistema Básico de Entrada y Salida), que entra en acción desde el momento en que se enciende la computadora: Revisa la presencia y el estado de los dispositivos conectados al sistema. Revisa la cantidad de memoria disponible. Transfiere el control al registro de arranque, etc.

6 Estas rutinas son colocadas por el fabricante en un chip especial de memoria que va montado sobre la tarjeta madre (Motherboard). Por lo general el conjunto de estas rutinas no cambia y no debe ser alterado por los usuarios. Por ello ese chip especial de memoria es de solo lectura : Read Only Memory (ROM) = Memoria de solo lectura.

7 Tipos de memoria ROM Hay varios tipos de ROM que pueden ser utilizados en una computadora personal: PROM Programable Read-Only Memory = Memoria Programable de Solo Lectura. Se programa utilizando un tipo de dispositivo conocido como Quemador PROM o Programador PROM, el cual almacena permanentemente las instrucciones binarias en el chip. EPROM Erasable Programable Read-Only Memory = Memoria Borrable y Programable de Solo Lectura. Este tipo de chip puede reprogramarse. Contiene una ventana de cuarzo a través de la cuál se exponen los circuitos interiores del chip. Cuando se aplica luz ultravioleta a través de la ventana se produce una reacción química que borra el EPROM. Para hacer el borrado y la reprogramación se debe retirar el chip de la computadora.

8 EEPROM Electronically Erasable Programable Read-Only Memory = Memoria Electrónicamente Borrable y Programable de Solo Lectura. Puede reprogramarse sin ser extraído de la computadora, para lo cual debe utilizarse un software especializado. Flash ROM Soluciona el problema de la lentitud de la reprogramación de la memoria: la realiza en bloques de 512 byte. Esto impide que se puedan reprogramar solo pequeñas porciones de la ROM, pero debido a la velocidad, no es un problema. Los fabricantes permiten que se bajen las actualizaciones de las ROM desde Internet.

9 Cómo pasa el sistema, cuando se enciende, del estado de letargo al de funcionamiento? Esto se realiza mediante un proceso llamado POST. La rutina POST es una función del circuito ROM-BIOS. POST = power-on self test (autocomprobación en la conexión o en el encendido). En los equipos IBM y compatibles, cuando se aplica voltaje, lo primero que hace es ejecutar esta rutina, cuyas primeras líneas están almacenadas a partir de la dirección FFFF0 (hexadecimal).

10 La primera acción de la rutina POST es realizar la comprobación del sistema, para verificar que todos los componentes funcionan correctamente: Se comprueban las funciones de la placa principal, mientras aun no funciona el video. Si algo no funciona, se emitirán unos bips en el altavoz. Se inspecciona el sistema buscando a) las direcciones de E/S, b) las líneas IRQ y c) los canales DMA. Con ello se crea una base de datos ESCD (Extended System Configuration Data = Datos Extendidos de Configuración del Sistema) de todos estos recursos. [Las direcciones de E/S son utilizadas por los dispositivos que necesitan mover datos desde y hacia el dispositivo. Las líneas IRQ (Interrupt Request) se utilizan para comunicación de algunos dispositivos con la CPU: cuando necesitan de su atención o para alertarla si están realizando alguna tarea. El canal DMA (Direct Memory Access) se diseñó para superar la diferencia de velocidad entre la transferencia de datos de la memoria y la CPU. Así, algunos dispositivos pueden tener acceso directo a memoria sin pasar por la CPU (antiguamente más lenta)] Se realiza una búsqueda de adaptadores de video. A partir de este momento se mostrará en pantalla un indicador.

11 Qué es el CMOS? Algunas veces se le confunde con el BIOS o se les nombra indistintamente. CMOS = Complementary Metal Oxyd Semiconductor (Semiconductor Complementario de Oxido Metálico) Utilizado para almacenar la configuración de inicio de una computadora. Es capaz de almacenar la información durante muchos años con la ayuda de una batería de litio. Requiere solo la millonésima parte de un amperio para contener datos almacenados.

12 Memoria Caché El intercambio de datos entre la CPU y la memoria RAM es una de las tareas que se hacen con mayor frecuencia. Dado que la RAM es mucho más lenta que la CPU se ha incorporado a la CPU y a la Motherboard, un circuito de memoria Caché, la cuál es una memoria de alta velocidad. Esta es una de las cosas que mejora el desempeño del sistema en general. La memoria Caché es un circuito de memoria de alta velocidad en el que se almacenan bloques de instrucciones del programa en ejecución y un bloque de datos del conjunto de datos que se está utilizando. Esto bajo el supuesto de que los siguientes datos o instrucciones que se van a ejecutar están inmediatamente después de los últimos datos o instrucciones utilizados.

13 Niveles de Memoria Caché Existen dos tipos de memoria caché: Caché N1 (de Nivle 1 = L1) Caché N2 (de Nivle 2 = L2) Antiguamente, la memoria caché solo venía en circuitos montados sobre la motherboard. Actualmente, se puede encontrar memoria caché incorporada dentro del microprocesador. La caché que está más cerca del procesador es la de nivel 1. La caché de nivel 2 puede encontrarse en la motherboard, o incluso en un segundo bloque de caché dentro del procesador.

14 Memoria Caché: Funcionamiento La memoria caché funciona de la siguiente manera: Cuando un programa está ejecutándose y la CPU necesita ir a traer datos (o más instrucciones) a la RAM, primero verifica que los datos estén en la memoria caché. Si no los encuentra en la caché, traerá una copia de esos datos de la RAM a la CPU y también realizará una copia en la memoria caché. La próxima vez que los necesita, los irá a buscar a la memoria caché, de donde los podrá extraer más rápidamente. El último bloque de datos leído desde la RAM también se copia en la memoria caché. Este bloque es, con mucha probabilidad, el mismo que se necesitará en la próxima lectura de datos.

15 Esquena de utilización de la memoria caché

16 Memoria RAM La memoria que auxilia a la CPU en el procesamiento de los datos se conoce como memoria RAM (Random Access Memory = Memoria de Acceso Aleatorio). Se hace referencia a esta memoria como de acceso aleatorio debido a su capacidad de tener acceso a cada byte de forma directa. A diferencia de la memoria ROM, la RAM es volátil, es decir, pierde su contenido una vez se apaga la computadora.

17 Memorias Temporales.

18 RAM Memorias de acceso aleatorio (Random Access Memories): Cualquier localidad de memoria puede ser accesada tan rápido como otra. Diferente a un dispositivo secuencial. Memorias temporales. (Dependiente de polarización).

19 Necesidad de RAM? Circuitos electrónicos de procesamiento requiere una RAM. La cantidad de memoria depende de la aplicación. Control de Temperatura ( Pocos Bytes) Complejo Computador (Millones Bytes) La capacidad de memoria aumenta cada vez debido a la complejidad de las aplicaciones pero hacer fácil al usuario.

20 Tipos de Memoria RAM Dos grandes tipos de Memoria RAM: ESTATICAS DINAMICAS. Ambas son temporales, Cada una de ellas posee ventajas y desventajas.

21 Memorias Estáticas o SRAM. Static Memory. Antigua y simple La celda o unidad básica de almacenamiento es el FF. FF transistores MOSFET la celda se activa mediante un nivel activo a la entrada superior y los datos se cargan o se leen a través de las líneas laterales.

22 RAM Las celdas de memoria se agrupan en filas y columnas para conformar el arreglo básico de la memoria. Cada una de las filas se habilita de forma simultánea para recibir o cargar los datos del bus de entrada/salida.

23 OTRAS SRAM SRAM Sincrónica:Este tipo de memoria tiene una entrada de reloj, la cual le permite operar en sincronía con otros dispositivos. simplifica enormemente el diseño de sistemas de alta prestaciones. SRAM de Ráfaga:son sincrónicas y se caracterizan por incluir un contador que permite que la memoria genere internamente la dirección a la que debe acceder.accesos hasta cuatro posiciones de memoria con una sola dirección de referencia. (Velocidad) SRAM Pipeline: las memorias pipeline incluyen un buffer para almacenar la dirección y los datos actuales proporcionados por la memoria, De esta forma, se puede enviar la nueva dirección antes de terminar la lectura, consiguiendo así que la CPU no espere la finalización del acceso a una posición

24 Memoria RAM dinámica DRAM (Dinamic Random Access Memory). Se compone de celdas de memoria construidas con condensadores. Las celdas de memoria son de fabricación más sencillas en comparación a las celdas a base de transistores

25 DRAM La operación de la celda es similar a la de un interruptor inconveniente que tiene este tipo de memorias consiste en que hay que recargar la información almacenada en las celdas. Refresco. Circuiteria Adicional.

26 SRAM & DRAM Memoria Ventajas Desventajas SRAM La velocidad de acceso es alta. Para retener los datos solo necesita estar energizada. Son mas fáciles de diseñar. Menor capacidad, debido a que cada celda de almacenamiento requiere mas transistores. Mayor costo por bit. Mayor consumo de Potencia. DRAM Mayor densidad y capacidad. Menor costo por bit. Menor consumo de potencia. La velocidad de acceso es bajar. Necesita recargar de la información. almacenada para retenerla. Diseño complejo.

27 Aplicaciones de las Memorias Necesidad de Almacena teléfonos electrónicos, televisores, equipos de sonido y los computadores entre otros. La memoria RAM es uno de los componentes más importantes en un computador. Se utilizan en sistemas microprocesados, y en los microcontroladores, en sistemas pequeños es de lectura/escritura. En los computadores se utiliza como memoria de Cache y memoria de vídeo.

28 Uso de memoria RAM En los computadores se utiliza como memoria de Cache y memoria de vídeo. SIMM y DIMM que contienen 8, 16, 32, 64 o 128 MB cada uno

29 Un tipo de memoria que se utiliza comúnmente en las computadoras portátiles se llama SO DIMM o DIMM de delineado pequeño. La principal diferencia entre un SO DIMM y un DIMM es que el SO DIMM, debido a que su uso es para computadoras portátiles, es significativamente más chico que el DIMM estándar. Los SO DIMMs de 72 pines tienen 32 bits y los de 144 tienen 64 bits de ancho.

30 SIMMS significa Módulo sencillo de memoria en línea. Con los SIMMs, los chips de memoria se soldan sobre un conjunto de tarjetas circuitos impresos (PCB), que se insertan en un socket en la tarjeta del sistema. Los primeros SIMMs transferían 8 bits de datos a la vez. Más tarde, a medida que los CPUs comenzaron a leer datos en fragmentos de 32 bits, se desarrolló un SIMM más amplio, que podía suministrar 32 bits de datos al mismo tiempo.

31 Los Módulos duales de memoria en línea, o DIMMs, se parecen mucho a los SIMMs. Como los SIMMs, la mayoría de los DIMMs se instalan en forma vertical en los sockets de expansión. La diferencia principal entre los dos es que un SIMM, las pines de los lados opuestos de la tarjeta están unidas para formar un contacto eléctrico; en un DIMM, las pines opuestas permanecen eléctricamente aisladas para formar dos contactos separados.

32 Memoria ROM Almacenamiento de códigos de programas para el momento del arranque de dispositivos que utilizan microprocesadores. Los Computadores vienen con una memoria ROM, donde se encuentran alojados los programas del BIOS (Basic Input Output System). Apoyo a los sistemas operativos. DOS

33 LA ROM BIOS

34 Funciones matemáticas y Generadores de Señales Existen memorias que almacenan funciones trigonométricas y hallan el resultado con base en el valor binario introducido en el bus de direcciones.

35 Memorias Comerciales Capacidad de la Memoria X 20 Capacidad de 81,920 bits Numero de Palabras 20 Numero de Bits por palabra. Múltiplos de 1K =1024 Múltiplos de 1M 2 ^20 = DIP 8k, 16k, 32k, 64k, 128k, o 8M, 16M, 32M, etc.

36 Memorias funcionalidad. A0...An (Bus de direcciones):. D0...Di (Bus de Datos) CS (Chip Select) OE (Output Enable) R/W (Read/Write ) VCC y GND (Alimentación):

37 MEMORIA SRAM - MCM6264C Motorola y desarrollada con tecnología CMOS. 8K x 8. R/W 12 ns Potencia 100 mw

38 MEMORIA DRAM 4116 DRAM de 16K x 1 arreglo de 128 filas y 128 columnas donde cada uno de los bits se ubican con una dirección de 14 bits.

39 MEMORIAS PROM - 74S palabras de 8 bits.

40 MEMORIA EPROM - 27C16B 24 pines tiene una capacidad de 2048 palabras de 8 bits, es decir 2KB. Las salidas de esta memoria son triestado, lo que permite escribir o leer los datos con el mismo bus de datos.

41 MEMORIA FLASH - 27F256 La capacidad de esta memoria es de 32K X 8 y como memoria Flash tiene la característica particular de ser borrada en un tiempo muy corto (1 seg.). El tiempo de programación por byte es de 100 ms y el tiempo de retención de la información es de aproximadamente 10 años.

42 Memorias en un Procesador

43 Arquitectura de una PC

44 Arquitecturas de Microcomputadores Arquitectura Von-Neuman Los microcomputadores basados en esta arquitectura se caracterizan por tener un solo bus para direcciones y datos, es decir, que el mismo bus se emplea para enviar y recibir instrucciones y datos Arquitectura de Harvard : Esta arquitectura se caracteriza por tener por separado el bus de datos y el bus de direcciones

45 Procesadores Digitales

46 MICROCONTROLADOR