Arquitectura de memorias RAM, ROM Y CACHE

En este material encontrarás información sobre la organización y arquitectura de las memorias RAM, ROM, CACHE, ejemplos.

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE
VALLADOLID
ARQUITECTURAS DE MEMORIAS
Memoria RAM
Memoria ROM
Memoria Caché
Elaborado por la docente: M.E. Yesenia Cetina

2. •La memoria principal o RAM (Random Access Memory o Memoria
de acceso aleatorio)
•Esdondeelcomputadorguardaorecuperalosdatosqueestá
utilizandoenelmomento.Elalmacenamientoesconsiderado
temporalporquelosdatosyprogramaspermanecenenella
mientrasquelacomputadoraesteencendida.
•sobrelaquesepuedenefectuaroperacionesdelecturay
escritura.
Definición:
MEMORIA RAM

3. CARACTERÍSTICAS
Localización:Interna(seencuentraenlaplacabase)
Capacidad:HoyendíanoesraroencontrarordenadoresPCequipadoscon8,16ó32
GbdememoriaRAM.
Métododeacceso:LaRAMesunamemoriadeaccesoaleatorio.
Velocidaddeacceso:ActualmentesepuedenencontrarsistemasdememoriaRAM
capacesderealizartransferenciasafrecuenciasdelordendelosGbps(gigabitspor
segundo).
Volátil:Esdecir,requieredealimentacióneléctricaparamantenerlainformación.

4. Ventajas de la memoria RAM
Acceso a un mayor número de aplicaciones
y juegos que requieren más memoria.
Económicas.
Baja potencia.
No sufrir reducciones de velocidad al
tener muchos programas abiertos.
Desventajas de la memoria RAM
Son utilizadas como memoria
principal yes mucho más lenta que
la memoriacaché
No puedes usarla en una PC
antigua

5. ARQUITECTURA DE LA MEMORIA RAM

6. FUNCIONAMIENTO DE LA MEMORIA RAM
•La memoria principal o RAM es donde el
ordenador guarda los datos que está utilizando
en el momento presente.
•Es de acceso aleatorio

7. PROCESO DE CARGA EN LA MEMORIA RAM
•Cuando las aplicaciones se ejecutan,
primeramente deben ser cargadas en
memoria RAM.
•El procesador entonces efectúa accesos a
dicha memoria para cargar instrucciones y
enviar o recoger datos.

8. PROCESO DE CARGA EN LA MEMORIA RAM
•Esunamemoriadinámica,loqueindicala
necesidadde“recordar”losdatosala
memoriacadapequeñosperiodosdetiempo,
paraimpedirqueestapierdalainformación.
•EsosellamaRefresco.Cuandosepierdela
alimentación,lamemoriapierdetodoslos
datos.“RandomAccess”,accesoaleatorio,
indicaquecadaposicióndememoriapuede
serleídaoescritaencualquierorden.

9. PROCESO DE CARGA EN LA MEMORIA RAM
Lasposicionesdememoriaestánorganizadas
enfilasyencolumnas.
•EnesemomentolaRAMcolocalosdatosde
esaposiciónenlasalida,sielaccesoesde
lecturaocogelosdatosylosalmacenaenla
posiciónseleccionada,sielaccesoesde
escritura en predeterminado.

10. PROCESO DE CARGA EN LA MEMORIA RAM
•CadaceldadelaRAMtieneunaubicacióno
nombreenunanomenclaturaaceptadapor
lacomunidad científica:elsistema
hexadecimal.Cadadepósitodeundatoenla
memoria(operando,resultado,etc.)seubica
porunadirecciónenhexadecimal

13. Ejemplos de memoria RAM

14. PC100
SDR
(1998)
Tipo : DRAM
Velocidad:100 MHz (PC100)
Transferencia:800
MB/s.
Pines:168
PC1600
DDR
(2001)
Tipo : DRAM
Velocidad:100 MHz
Transferencia:2664MB/s
Pines:240
DDR2-
333
(2006)
DDR2-
1200
(2006)
Tipo : DDR
Velocidad:100 MHz
Transferencia:1600 MB/s.
Pines:184
DDR3-
1066
(2007)
DDR3-
2200
(2007)
DDR4
(2013)
Tipo : DRAM
Velocidad:300MHz
Transferencia:8530
MB/s.
Pines:240
Tipo : DRAM
Velocidad:133MHz
Transferencia:9600 MB/s.
Pines:240
Tipo : DRAM
Velocidad:350 MHz
Transferencia:18000 MB/s.
Pines:240
Tipo : SDRAM
Velocidad:333 MHZ
Transferencia:21300 MB/s.
Pines:288

15. DDR5
(2017)
Tipo : SDRAM
Velocidad:
Transferencia:
Pines:

16. MEMORIA ROM
•UnamemoriaROMesaquellamemoriade
almacenamientoquepermitesólolalecturadela
información y no su destrucción,
independientementedelapresenciaonodeuna
fuentedeenergíaquelaalimente
•ROMesunasiglaeninglésquerefierealtérmino
"ReadOnlyMemory"o"MemoriadeSóloLectura".
Setratadeunamemoriadesemiconductorque
facilitalaconservacióndeinformaciónquepuede
serleídaperosobrelacualnosepuededestruir.
Definición:

17. •Laescrituraserealizaunasolavez
•LaInformaciónquedagrabado,aunqueseleretirelaenergía
eléctrica
•lacapacidaddelamemoriaROMdeunordenador:seencuentra
entre8Ka16K,unnumerosuficientementegrandeparaqueesté
justificadoasombrarseantelacantidaddeinformaciónnecesaria
parallenartalcantidaddeposiciones,.
CARACTERÍSTICAS:

18. •Aumentodeespacioenla
memoriainterna,menos
aplicacionesenelprocesoy
porlotantoaumentodel
rendimiento,disminuyeel
consumo debatería.
Ventajas: Desventajas:
•SenecesitaunamemoriaROM
específicadeacuerdoal
dispositivo,sepierdetodoslos
datosdelacomputadorasino
hay ROM.
MEMORIA ROM

19. Funcionamiento de la Memoria ROM
•Almacenaenformapermanentelosmicroprogramasquerealizan
lasfuncionesprimariasdelaPC.
•Mantenersiempreactivalasfuncionesdelordenador,pero
principalmenteencuantoserefierealascaracterísticasdel
procesadorasícomodeotrosdispositivoscomosonlosdiscos
durosylatarjetagráfica.EstosoloesposiblemediantelaBIOSque
contienetodoordenador,mismoqueseencuentraalmacenadaen
elchipROMqueseencuentraenlaplacamadredelordenador.

20. EJEMPLOS DE MEMORIA ROM
LaROMestándar.Enprincipioseescribe
sobreellaunasolavezysepueden
cambiarlosbitsdelestadoinicialaotro
estado,peronoalrevés.

21. MEMORIAPROM
PROM:(Programmable Read-Only
Memory)Memoriaquepermiteuna
programaciónyposteriormenteunnumero
indeterminadodelecturasperonopuede
sermodificada

22. MEMORÍAEPROM
EPROM:(ErasableProgrammableRead-
OnlyMemory)
SeborraexponiendolaROMalaluz
ultravioleta

23. MEMORIA EEPROM
EEPROM:(ElectricallyErasableProgrammableRead-
OnlyMemory)seborraysepuedereprogramar
aplicandounasseñalesdecontrol.

24. MEMORIA FLASH
FLASH:esunaEEPROM.Sepuedeprogramaren
bloques.SeempleaenlasBIOSdelosequipos,
enlosPendrivesolascámaras,teléfonos.

25. MEMORIA CACHE.
Literalmente,setratadeunapalabraenfrancésquequiere
decir“escondido”u“oculto”.Perotieneunusoenla
informáticaquelehadadonombreauntipoparticularde
memoria.
Definición:

26. CARACTERÍSTICAS.
•Lamemoriacachédeunprocesador,esuntipodememoriavolátil
(comolamemoriaRAM),peromuyrápida.
Sufunciónesalmacenarinstruccionesydatosalosque
elprocesadordebeaccedercontinuamente.
¿Cuálessufinalidad?Puesqueestetipodedatossean
deaccesoinstantáneoparaelprocesador,yaquese
tratadeinformaciónrelevanteyquedebeestarala
manodemaneramuyfluida.Lossistemasdehardware
ysoftwarellamadoscaché,almacenanestetipode
datosdemaneraduplicadayporestarazónsuacceso
estanveloz.

27. VENTAJAS
•Permiteacelerarelprocesamientode
lasinstruccionesdememoriaenla
CPU.
•Losordenadorestiendenautilizarlas
mismasinstruccionesy(enmenor
medida) los mismos datos
repetidamente,porellolacaché
contienelasinstruccionesmasusadas.
•Amayorinstruccionesydatosdela
CPU,puedaobtenerdirectamentedela
memoriacaché,tantomasrápidoserá
elfuncionamientodelaCPU.
DESVENTAJAS
•Mayor razón de desaciertos
por competencia por
bloque específico.
•La caché mientras mas
grandes mas lentas son.
•Circuiteríacompleja.

28. ARQUITECTURA DE MEMORIA CACHÉ
•Lamemoriacachéestádentrodelprocesadorporloquelainformación
tienequeviajarmuypocohastallegarallugardondeseprocesa,porlo
queeltiempoquesenecesitaparaaccederaellaesmuchomás
reducidoqueenelcasodelaRAM.
•LacantidaddeestamemoriaesminúsculaencomparaciónconlaRAM,
unPCdegamaaltaactualpuedetener32GBomásdeRAMperola
cantidaddecachémáximaestáentrelos6MBy20MBgeneralmente.
Estotambiéntienesuimportanciayaqueeltiempoquesenecesitapara
accederaundatoenlamemoriaesproporcionalalacantidaddeesta.
Portanto,tenemosqueelaccesoalacachéesmuchomásrápidoqueel
accesoalaRAMyademásestámáscercaylosdatostienenqueviajar
menosdistancia.

29. Laorganizaciónjerárquicadelamemoriasebasaenunacaracterísticaque
poseenlamayoríadelosprogramas(almenosdentrodeciertoslímites).
Estapropiedadsedenominaprincipiodelocalidad.
Elprincipiodelocalidadestablecequelosprogramasaccedenauna
porciónrelativamentereducidadelespaciodedireccionesenun
determinadolapsodetiempo.
LocalidadTemporal:cuandoseconsultaundato,seguramenteserá
consultadopocodespués
LocalidadEspacial:cuandoseconsultaundato,seguramente
otros cercanos serán consultados poco después.
PRINCIPIO DE LOCALIDAD

30. ARQUITECTURA DE MEMORIA CACHÉ
MemoriaCacheL1
•LaLesde“level”oencastellanonivel.Enestecasose
dividelamemoriaenvariosbloques.Existeun
controladorelcualseencargadeponerlainformación
quemásseusamáscercadelprocesador.
•Normalmenteesteprimernivelsedivideendospartes
unaparadatosyotraparainstrucciones.Deestaforma
seintentaconseguirqueelprocesadorestealimentado
almenosconinstruccionessinningúnproblema.
Lamemoriacachédelprocesadorestáorganizadaenvariosniveles,lamayoríadelos
procesadoresactualestienentresnivelesdeestamemoria,esloqueseconocecomo
cachéL1,L2yL3.

31. ARQUITECTURA DE MEMORIA CACHÉ
MemoriaCacheL2
•Normalmenteespornúcleoynodistingue
entredatoseinstrucciones.Setardamás
enaccederalacachedeL2peroes
muchomásgrande.
•Eltiempoquetardasenencontrarun
determinadodatoenestasmemoriases
proporcionalaltamañodeestas.Debidoa
estolascachesaumentandetamaño
segúnsubimosalajerarquía.

32. ARQUITECTURA DE MEMORIA CACHÉ
MemoriaCacheL3
•SetardamásenaccederalacachedeL2peroes
muchomásgrande.Normalmentelosfabricantes
sólotedaneltamañodelaúltimamemorialaque
sellamaLastLevelCachequesueleserladenivel
dosotres.
•Sueletenervariosuntamañodevariosmegases
decirmilesdevecesmáspequeñaquelamemoria
RAM.