La memoria de un ordenador
La memoria del ordenador es el santuario de los datos, el almacén de la información y el cimiento sobre el cual se construye nuestra experiencia digital. Es aquí donde los programas encuentran su hogar temporal, donde los archivos reposan hasta ser invocados y donde las operaciones se realizan a la velocidad de la luz. En este artículo, vamos a adentrarnos en el mundo de la memoria informática, explorando sus tipos, funciones y cómo contribuye en cada clic, cada comando y cada tarea que realizamos.
Bienvenidos a un mundo donde el pasado y el presente se unen para crear un futuro sin límites, donde la información nunca se desvanecerá en la oscuridad del olvido.
¡Comencemos este emocionante recorrido por la memoria digital!
Jerarquía de las Memorias:
Toda la memoria del sistema se organiza dependiendo de la capacidad, velocidad y coste. Los niveles superiores estarán constituidos por memorias más rápidas, de menor capacidad, tiempo de acceso mínimo y coste alto.
Registros de la CPU:
Memorias de baja capacidad pero de alta velocidad integradas en el procesador, que permiten guardar y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas. El tiempo de acceso es inferior a 1 ns ( 10-9 s).
Memoria caché:
De baja capacidad, muy rápidas y con tiempos de acceso inferiores a los 5 ns. Se interponen entre el procesador y la memoria principal. Permite acelerar el acceso a los datos, trasladándolos a un medio más rápido cuando va a utilizarse pronto.
Cuando se accede por primera vez a un dato, se guarda en caché para los accesos posteriores logrando así mejorar el tiempo de acceso al dato y el rendimiento del ordenador. Almacena las próximas instrucciones a ejecutar y los últimos datos calculados de forma que el procesador no tiene que ir a buscarlas ni a memoria ni a disco.
Se divide en varios niveles (L1, L2, L3) con diferentes capacidades y tiempos de acceso, además, puede llegar hasta los 20MB.
Memoria Principal (RAM):
Es más lenta y de mayor capacidad que la caché.
* Se tratará en un artículo del curso más adelante.
Memoria Secundaria:
Son de alta capacidad pero de tiempos de acceso más lentos. Son utilizadas para guardar los datos como tal, programas y archivos. Puede destinarse parte de esta memoria como Memoria Virtual para apoyar a la Memoria Principal.
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Tipos de memoria:
Según la volatilidad del dato:
Existen principalmente dos tipos de memoria según la volatilidad del datos, cada uno con un uso diferente según las necesidades. Básicamente son:
Memorias volátiles:
Este tipo de memoria se diferencia por que la información que se almacena temporalmente en la memoria se borra o desaparece cuando reinicia o apaga su computadora. Dentro de estás memorias están la RAM, la caché y los registros.
Memorias no volátiles:
Las memorias no volátiles son aquellas en que la información se almacena de forma permanente en el chip. Estas memorias no dependen de la corriente eléctrica para guardar los datos. La memoria ROM de la BIOS es una memoria no volátiles. La memoria no volátil se utiliza en las partes de la computadora que no cambian, como la porción de arranque inicial del software o las instrucciones del firmware que hacen funcionar a la impresora. Apagar la computadora no tiene ningún efecto sobre la ROM. Los usuarios no pueden cambiar la memoria no volátil.
Según su situación:
Memoria Interna:
Dentro de las memorias internas podemos diferenciar dos tipos principales:
• RAM (Random Access Memory): Es posible almacenar y modificar información, se le conoce como memoria principal y se uso para tener más accesible los datos. Se borra al apagar el ordenador.
• ROM ( Read Only Memory): Es una memoria de solo lectura y por lo tanto su información no puede ser modificada. Sirve básicamente para encender el ordenador y guardar algunos datos como la fecha y la hora o las claves de acceso de usuarios.
Memoria RAM:
La Memoria Principal o Memoria RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio) se utiliza para almacenar dos tipo de información:
• El programa o secuencia de instrucciones a ejecutara
• Los datos que manejan dichas instrucciones
La gestión y control de esta información es realizada por la CPU, más específicamente por la UC. Todo lo que se tiene que procesar pasa por la memoria principal.
La memoria RAM está formada por un conjunto de casillas de memoria capaces de almacenar un dato o instrucción. Cada casilla contiene 8 bits, de manera que si la RAM es de 1 KB (1024 bytes = 210) dispondrá de 1024 celdas de memoria y podrá almacenar 1024 caracteres. Si la memoria es de 1 MB, podrá almacenar 220 bytes o 1.048.576 caracteres.
En la memoria RAM es donde se almacenan los datos y los programas que se están ejecutando en este momento, cuando se apaga el ordenador el contenido de la RAM desaparece, por eso se dice que es memoria volátil.
Cada casilla que forma la memoria se identifica con un número, lo que se llama dirección de memoria. Para realizar las operaciones de lectura o escritura en una celda de memoria, entrarán en juego el RDM (Dirección de memoria), el RIM (Intercambio de memoria) y el descodificador.
Ejecución de una instrucción:
La CPU ejecuta los programas que se encuentras cargados en la memoria principal, estos están formados por un conjuntos de instrucciones que se ejecutan en dos fases:
1. Fase de búsqueda: Consiste en localizar la instrucción a ejecutar dentro de la memoria principal y llevarla a la UC para procesarla.
2. Fase de ejecución: Es la realización de las acciones que llevan asociadas las instrucciones.
Componentes:
Los elementos que componen estas memorias son:
• Registro de direcciones: Contiene la posición de la celda a la que se va a acceder.
• Registro de intercambio: Recibe los datos de lectura y almacena los datos de escritura.
• Selector de memoria: Conecta la posición de memoria con el registro de intercambio.
• Señales de control: indica si la operación es de lectura o escritura.
La memoria principal está formada por componentes electrónicos (bio-estables) capaces de almacenar información en forma de ceros y unos según se cargue o no el bio-estable, creando un sistema binario. Cada dato recibe el nombre de bit, cada 8 bit es un byte. Cada conjunto de 8 bits representa un carácter. Estos condensadores se van descargando, por lo que el sistema necesita re-cargarlos, esto se conoce como refresco de memoria.
*Más adelante se hablará sobre los sistemas de información y codificación.
Tipos de Memoria RAM:
• DRAM (Dynamic RAM): Está construida mediante condensadores. Cada condensador es un bit, si el bit está cargado es un 1 y si está descargado es un 0. Esta memoria necesita refrescarse, así que el sistema recarga con energía los condensadores a 1, de hay el concepto de Dinámico. DRAM es más lenta pero más barata que la SRAM.
• SRAM (Static RAM): No necesita refrescarse. Debido a su alto coste de fabricación suele utilizarse como memoria caché.
• SDRAM (Synchronous Dynamic RAM): Incorpora la capacidad de DRAM y le velocidad de SRAM, necesito refresco de sus celdas pero con mayor intercambio de tiempo. Muy extendida.
• DDRAM (Double Data Rate): memoria de doble recarga o de doble tasa de trasferencia. Compuesta por memorias SDRAM, se recarga dos veces por impulso de reloj. Es el doble de rápida que todas las anteriores.
Una de las características más buscada en la Memoria RAM es la velocidad con la que se puede leer y escribir y la capacidad. La mayoría de las placas madres tienen varios slots para Tarjetas de Memoria con tecnología Dual aunque puede variar dependiente del tamaño y capacidad de la placa. Es importante tener esto en cuenta a la hora de comprarlas pues será más rápido si la placa es Dual Channel poner dos RAM de 8 GB que una tarjeta de 16G, deberá buscarse las especificaciones en el manual de cada dispositivos hardware.
* Se hablará más adelante de esto en el curso de Fundamentos de Hardware.
Hay otras memorias RAM específicas para determinados Hardware, como pueden ser:
• VRAM: memoria de Video
• SGDRAM (Super Graphics Dynamic Random Access Memory): utilizada en las Tarjetas gráficas y destinadas al procesamiento de gráficos, tienen una alta velocidad y consumo eléctrico.
• CDRAM: actúa entre el procesador y el periférico correspondiente, algunas veces actúan como memorias caché.
Memoria ROM
La memoria ROM, es aquella memoria que es de sólo lectura y que suele contener programas esenciales que sirven para cargar e iniciar el arranque del ordenador. En ella se encuentra almacenada toda la información referente a los componentes hardware de los que consta nuestro equipo.
El software que integra la memoria ROM forma el BIOS(Basic Input Output System). Se encuentra físicamente en varias partes del ordenador. El componente principal está en la placa base.
Este software básicamente es un código que localiza y carga el sistema operativo en la RAM, instalado en una pequeña ROM de la placa base. Proporciona las órdenes indispensables para poner en funcionamiento el hardware para encender el ordenador. Como mínimo maneja el teclado y proporciona datos de salida mediante pitidos por el altavoz de ordenador.
En resumidas cuentas, la BIOS es una memoria que se utiliza para guardar los datos básicos sobre el hardware y la configuración(fecha/hora).
Tipos de memorias Rom:
• PROM(Programmable Read Only Memory): evolución de la memoria ROM, son programables una vez y despúes de haber sido montadas en placa.
• EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory): es la usada en la actualidad, permite cambiar al configuración asignada previamente.
• CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor): se caracteriza por consumir muy poca energía.
Para que la CMOS mantenga la información debe tener corriente eléctrica, por eso se utiliza una pila en la placa base. Así aunque esté el ordenador apagado, la CMOS sigue guardando la información.
Para acceder a la BIOS de nuestro ordenador, normalmente se realizará antes de que arranque el sistema operativo y dependiendo de la marca y el modelo de la placa se hará con unas teclas u otras (F2 o Supr). Hoy en día existe la versión UEFI, que son los sistemas de BIOS modernos.
* Se hablará más en profundidad más adelante en el curso.
Memoria externa
Se conoce como memoria externa a aquellos dispositivos o soportes de almacenamiento, ya que son capaces de almacenar información. Son memorias externas: discos duros, disquetes, cintas DAT, pen drives; y aunque estén físicamente dentro de la carcasa del ordenador se siguen considerando memorias externas.
En la vasta extensión de la tecnología, la memoria es verdaderamente el tesoro oculto que da vida a nuestras acciones digitales. Hasta la próxima aventura en el fascinante mundo de la informática. ¡Mantén tus pensamientos frescos y tus datos almacenados en la eternidad digital!
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¡Hasta Pronto!
→ Capítulo siguiente: Estructura Funcional de un Sistema Informático, Parte 3: Sistema de Entrada / Salida - Curso General, Capítulo 7
En el siguiente capítulo continuaremos el curso hablando sobre el Sistema de Entrada / Salida.
→ Capítulo Anterior: Estructura Funcional de un Sistema Informático, Parte 1: La CPU - Curso General, Capítulo 5
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