UT01 05 Almacenamiento interno

Transcripción

1 UT01 05 Almacenamiento interno Módulo: Sistemas Informáticos Tipos de almacenamiento interno Características básicas b de la memoria Tipos de memoria Encapsulado de memoria Módulos de memoria, factores de forma Nuevas propuestas tecnológicas JRG-RL / IES Barajas

2 Almacenamiento interno y externo Consideraremos almacenamiento interno a todo aquel ubicado en la tarjeta base, es decir: Registros del microprocesador Memorias caché L1 y L2 Memorias estáticas SRAM Memorias dinámicas DRAM Memorias ROM Y el resto: discos duros, memoria flash, SSD, etc. Como almacenamiento externo. En esta unidad trataremos del almacenamiento interno Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 2

3 Jerarquía a de memoria Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 3

4 Características básicas b de la memoria Alterabilidad: Esta propiedad hace referencia a la posibilidad de alterar el contenido de una memoria, las hay de lectura sólo o de lectura/escritura, ROM o RWM (Read Writable Memory ROM) Permanencia de la información: relacionado con la duración de la información almacenada en memoria. Volatilidad: esta característica hace referencia a la posible destrucción de la información almacenada en un cierto dispositivo de memoria cuando se produce un corte en el suministro eléctrico. Hay memorias volátiles y no volátiles. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 4

5 Características básicas b de la memoria Tiempo del ciclo de acceso Un dato muy importante es su velocidad de acceso, que viene determinado por los siguientes tiempos: Tiempo de acceso: tiempo que necesita la memoria para identificar y localizar la información que se pretende leer. Tiempo de carga: tiempo que se precisa para trasvasar esa información al lugar de destino. Al tiempo total requerido para efectuar toda la operación se denomina tiempo de ciclo de memoria, y es el resultado de sumar los dos tiempos anteriores. Ciclo de memoria = tiempo de acceso + tiempo de carga Se trata de tiempo muy pequeños, medidos en nanosegundos. Los fabricantes suelen indicar los tiempos de acceso de sus memorias. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 5

6 Control de errores Control de errores Es muy importante asegurar que los bits sean transferidos sin error. La forma más popular de control de errores es el bit de paridad. Un bit extra se añade a cada palabra de la RAM y comprobado (check) cada vez que es usado. Bit se añade en escritura y se recalcula en lectura Paridad par y paridad impar Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 6

7 Tipos de memoria Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 7

8 Encapsulado de memoria PCB (TARJETA DE CIRCUITOS IMPRESOS) La tarjeta verde en la que se encuentran todos los chips de memoria en realidad está formada de varias capas. Cada capa contiene conjuntos de circuitos, que facilita el movimiento de datos. En general, los módulos de memoria de calidad más alta utilizan PCB con más capas. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 8

9 Encapsulado de memoria ENCAPSULADO DE MEMORIA El término encapsulado de chips se refiere al material de cubierta alrededor del silicio. Actualmente, los encapsulados más comunes se llaman TSOP (Empaque de delineado pequeño delgado). Algunos diseños de chips anteriores utilizaban DIP (encapsulado dual en línea-) y SOJ (Guía J de delineado pequeño). Los chips más nuevos tales como RDRAM utilizan CSP (encapsulado a escala de chips). Veamos los diferentes encapsulados de chips a continuación, para que vea en qué difieren. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 9

10 Encapsulado de memoria ENCAPSULADO DE MEMORIA El término encapsulado de chips se refiere al material de cubierta alrededor del silicio. DIP Cuando era común que la memoria se instalara directamente en la tarjeta del sistema de la computadora, el encapsulado DRAM de estilo DIP era extremadamente popular. Se pueden soldar en su lugar o se instalan en sockets. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 10

11 Encapsulado de memoria SOJ (Guía J de delineado pequeño) Los empaques SOJ obtuvieron su nombre debido a las pines que salen del chip tienen forma de la letra J. Los SOJ son componentes que se montan en superficie, es decir, se montan directamente en la superficie del PCB. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 11

12 Encapsulado de memoria TSOP (ENCAPSULADO DE CONTORNO PEQUEÑO DELGADO) El empaque TSOP, otro diseño de montaje en superficie, obtuvo su nombre debido a que el encapsulado era mucho más pequeño que el diseño SOJ. TSOP primero se utilizó para hacer que los módulos de tarjeta fueran más delgados para las computadoras portátiles. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 12

13 Encapsulado de memoria TSOP (ENCAPSULADO DE CONTORNO PEQUEÑO DELGADO) Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 13

14 Encapsulado de memoria stsop (ENCAPSULADO DE CONTORNO PEQUEÑO DELGADO REDUCIDO) stsop tiene las mismas características de TSOP, pero es la mitad del tamaño. Su diseño compacto permite a los diseñadores de módulos añadir más chips de memoria utilizando la misma cantidad de espacio. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 14

15 Encapsulado de memoria CSP (PAQUETE DE ESCALA DE CHIP) A diferencia de los empaques DIP, SOJ y TSOP, el empaquetado CSP no utiliza pines para conectar el chip a la tarjeta. En lugar de esto, las conexiones eléctricas de la tarjeta se hacen a través de un BGA (Rejilla de esfera) en la parte inferior del encapsulado. Los chips RDRAM (DRAM Rambus) utilizan este tipo de empaque. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 15

16 CSP (PAQUETE DE ESCALA DE CHIP) Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 16

17 CSP (PAQUETE DE ESCALA DE CHIP) Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 17

18 Encapsulado de memoria CSP (PAQUETE DE ESCALA DE CHIP) Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 18

19 Encapsulado de memoria TSOP CSP Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 19

20 Apilamiento de chips Para módulos de capacidad más alta, es necesario apilar chips uno sobre otro para adaptarlos al PCB. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 20

21 Módulos de memoria Originalmente, los chips de memoria se conectaban directamente a la placa base o a la tarjeta de sistema de la computadora. Sockets Aumento nº de chips de memoria Importancia del ahorro de espacio La solución fue soldar los chips de la memoria a una pequeña tarjeta (PCB) es decir, un módulo desmontable que entra en un socket en la placa base. Este diseño de módulo se llamó SIMM (Módulo de memoria en línea única), y ahorró mucho espacio en la placa base. Actualmente, casi toda la memoria viene en forma de módulos de memoria y se instala en sockets localizados en la placa base del sistema. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 21

22 Factores de forma El factor de forma de cualquier módulo de memoria describe: su tamaño y su configuración de pines. La mayoría de los sistemas tienen sockets de memoria que pueden aceptar solo un factor de forma. Algunos sistemas computacionales están diseñados con más de un tipo de socket de memoria, lo que permite tener una opción entre dos o más factores de forma. Son resultado de los periodos de transición en la industria cuando no se tiene claro qué factores de forma tenderán a predominar. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 22

23 Factores de forma Módulos SIMM Significa Módulo sencillo de memoria en línea. Los chips de memoria se sueldan sobre un conjunto de tarjetas circuitos impresos (PCB), que se insertan en un socket en la tarjeta del sistema. Los primeros fueron SIMMs de 30 contactos ( 8 bits) Siguieron los SIMMs de 72 contactos (32 bits de datos al mismo tiempo) Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 23

24 Factores de forma Módulos DIMM Se parecen mucho a los SIMMs. La diferencia principal entre los dos es un SIMM, los pines de los lados opuestos de la tarjeta están unidos para formar un contacto eléctrico; en un DIMM, los pines opuestos permanecen eléctricamente aislados para formar dos contactos separados. Los DIMMs de 168 pines transfieren 64 bits de datos a la vez y normalmente usan en configuraciones de computadora que soportan un bus de 64 bits. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 24

25 Factores de forma Módulos DIMM Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 25

26 Factores de forma SO DIMMS Se llama SO DIMM o DIMM de delineado pequeño. Un tipo de memoria que se utiliza comúnmente en las computadoras portátiles. La principal diferencia entre un SO DIMM y un DIMM es que el SODIMM, debido a que su uso es para computadoras portátiles, es significativamente menor que el DIMM estándar. Los SO DIMMs de 72 pines tienen 32 bits y los de 144 tienen 64 bits de ancho. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 26

27 Factores de forma SO DIMMS Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 27

28 Inserción n de SODIMM Dado el grosor del portátil, la inserción del módulo de memoria no lo sitúa verticalmente a la placa base. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 28

29 Factores de forma RIMMs RIMM es el nombre de la marca para el módulo directo de memoria Rambus. El RIMM es similar al DIMM. Los RIMM transfieren datos en bloques de 16 bits El acceso es más rápido y la velocidad de transferencia genera más calor. Disponen de una cubierta de aluminio, llamada dispersor de calor, cubre el módulo para proteger a los chips de sobrecalentamiento. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 29

30 Factores de forma RIMMs Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 30

31 Factores de forma SO RIMMs Un SO RIMM es similar a un SO DIMM, pero utiliza tecnología Rambus. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 31

32 Factores de forma PCMC Denominadas memoria de tarjeta de crédito y de tarjeta para PCs El factor de forma es del tamaño aproximado de una tarjeta de crédito. Desarrollado a finales de los años 80. Debido a su factor de forma compacta, la memoria de tarjeta de crédito fue ideal para aplicaciones de computadoras portátiles donde el espacio es limitado. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 32

33 Tecnologías de memoria RAM Modo de trabajo básico DRAM Los computadores utilizan dos tipos básicos en su sistema de memoria SRAM (memoria estática, muy rápida) caché- DRAM (memoria dinámica) Cada chip DRAM contiene millones de celdas Las celdas están dispuestas en una matriz de filas y columnas En la periferia de la matriz existen transistores que: Leen, amplifican y transfieren datos desde las celdas al bus de memoria Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 33

34 Tecnologías de memoria RAM Memoria SRAM (estática) Memoria DRAM (dinámica) Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 34

35 Tecnologías de memoria RAM Celda SRAM 0.1 µm 2 Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 35

36 Tecnologías de memoria RAM Modo de trabajo básico DRAM Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 36

37 Tecnologías de memoria RAM Modo de trabajo básico DRAM Cada fila se denomina página Cada celda posee un condensador capaz de almacenar una carga eléctrica por un breve lapso de tiempo. Una celda cargada representa un 1 y descargada un 0 Los condensadores deben ser recargados o refrescados cientos de veces por segundo para mantener la validez de los datos Celdas de la DRAM Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 37

38 Tecnologías de memoria RAM Modo de trabajo básico DRAM El subsistema de memoria trabaja a la velocidad del bus de memoria Se accede a una celda cuando el controlador de memoria manda las correspondientes direcciones electrónicas de fila y columna. El controlador de memoria manda esas señales al chip de memoria por medio del bus de memoria El bus de memoria consiste en dos subbuses De direcciones / comandos De datos Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 38

39 Tecnologías de memoria RAM Modo de trabajo básico DRAM El bus de datos es un conjunto de líneas, cada una de ellas transporta un bit en cada instante El ancho de banda del bus de datos depende de su anchura (número de bits) y de su frecuencia. El ancho es habitualmente de 64 bits, denominado palabra La parte de direcciones del bus de direcciones/comandos identifica la ubicación de la celda La parte de comandos del bus de direcciones/comandos lleva comandos del estilo leer, escribir o refrescar Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 39

40 Tecnologías de memoria RAM FPM (Modo de localización rápida) De Fast Mode Page FPM fue la forma más común de DRAM que se encontró en las computadoras. De hecho, fue tan común que se lo llamó DRAM. FPM ofreció una ventaja sobre las tecnologías de memoria anteriores debido a que permitía un acceso más rápido a los datos localizados en la misma fila. Memoria en modo paginado Considera probable que el próximo dato a acceder esté en la misma columna ganando con ello tiempo en caso de ser así. Las transferencias de datos desde la memoria se realizan en paquetes de 4 datos denominados ráfagas (burst) Fue muy utilizada en los procesadores 384 y 486 Se presenta en formato SIMM de 30 ó 72 contactos Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 40

41 Tecnologías de memoria RAM EDO (Salida de datos extendida) En 1995, EDO se convirtió en la siguiente innovación de memorias. Era similar al FPM, pero con una pequeña modificación que permitió que ocurrieran accesos de memoria consecutivos mucho más rápido. Mientras se accede a los datos se prepara la siguiente dirección Esto significó que el controlador de memoria podía ahorrar tiempo acortando algunos pasos en el proceso de direccionamiento. EDO habilitaba la CPU para acceder a la memoria de un 10 al 15% más rápido que el FPM. Muy común en los Pentium MMX y AMD K6 Se instala sobre todo en SIMMs de 72 contactos aunque existe en forma de DIMMs de 168 Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 41

42 Tecnologías de memoria RAM BEDO DRAM (Salida de datos extendida por ráfagas) Memoria EDO trabajando en ráfagas Puede procesar cuatro direcciones de memoria a la vez (en un solo ciclo de reloj por cada uno de ellos) Mejora la velocidad de la EDO de un 30 a 35 % SDRAM (RAM dinámica síncrona) SDRAM está diseñado para sincronizarse con la temporización del CPU. Esto permitía que el controlador de memoria supiera el ciclo de reloj exacto cuando estuvieran listos los datos solicitados la CPU ya no tiene que esperar entre los accesos de memoria. Muy común en tarjetas gráficas Los módulos SDRAM vienen en distintas velocidades para sincronizarse con las velocidades de reloj de los sistemas en donde se estarán utilizando. Por ejemplo, el SDRAM PC100 corre a 100MHz, la SDRAM PC133 corre a 133MHz y así sucesivamente. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 42

43 Tecnologías de memoria RAM SDRAM DDR (Double Data Rate) Permite duplicar la velocidad al utilizar el flanco de subida y bajada del reloj de la CPU Por ejemplo, con DDR SDRAM, una velocidad de reloj de bus de memoria a 133MHz genera una velocidad de datos efectiva de 266MHz SDRAM DDR de doble canal FSB de 800 MHz Ancho de banda de 6,4 Gb/s Utiliza dos canales de transferencia La memoria DDR no es compatible con SDRAM Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 43

44 Tecnologías de memoria RAM RDRAM De Rambus (diseño propietario) En lugar de cómo DIMM o SIMM, se distribuye como RIMM (placa difusora calor) Se transfieren datos a velocidades hasta 800MHz sobre un bus estrecho de 16 bits llamado canal Direct Rambus. No ha sido bien aceptada por los fabricantes de memorias debido a su bus propietario 10 veces más rápida que la SDRAM SLDRAM Aunque se considera obsoleta hoy en día, SLDRAM la desarrolló un grupo de fabricantes de DRAM como una alternativa a la tecnología Rambus al final de la década de los 90. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 44

45 Memoria ROM Características No volátil De sólo lectura Acceso más lento que a la memoria RAM Se suele utilizar la técnica del Shadowing PROM Se programa una sóla vez No puede reescribirse con técnica alguna EPROM Se puede volver a programar El borrado es incidiendo una luz ultravioleta Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 45

46 Memoria ROM EEPROM Memoria de sólo lectura programable y borrable en forma eléctrica Un chip de memoria que retiene el contenido de datos después de haber quitado la energía. EEPROM se puede borrar y volver a programar dentro de la computadora o en forma externa. Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 46

47 Otros tipos de memoria Flash EEPROM Memoria no volátil Puede reescribirse, es modificable Memoria caché Principio de cercanía Memoria de alta velocidad Tecnología SDRAM Más rápida que la memoria principal tipo DRAM Volátil, de L/E Estructurada en dos niveles L1 y L2 L1 encapsulada en el microprocesador L2 a la misma frecuencia que el microprocesador interna o externa al microprocesador de mayor tamaño más lenta que L1 Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 47

48 Otros tipos de memoria Memoria caché Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 48

49 Nuevos desarrollos: MRAM MRAM (Magnetic Random Access Memory - Memoria Magnética de Acceso Aleatorio) IBM Efecto magnetorresistivo en estructuras delgadas (en investigación desde 1989) y en curso en muchos fabricantes y centros de investigación. Memoria RAM no volátil. Utiliza campos magnéticos. No necesita ciclos de refresco. Permite una alta densidad. Consultar: Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 49

50 Nuevos desarrollos: MRAM Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 50

51 Nuevos desarrollos: PRAM Dispone de dos estados, cristalino y amorfo, al que se han añadido dos estados nuevos. Su estado puede ser leído en función de las propiedades resistivas del estado. No volátil y de Lectura/Escritura Prototipo de Samsung Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 51

52 Memorias - Ejercicio Realizar el ejercicio contenido en: UT0105 Almacenamiento interno.doc Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 52

53 Fin presentación Almacenamiento de la información (I) - JRGR-L 53