Dispositivos de Memoria

Dispositivos de Memoria

Ahora estudiaremos los dispositivos y sistemas de memoria que se usas mas frecuentemente. Ya estamos familiarizados con los Flips-Flops que es un dispositivo de memoria electrónico y un grupo de FFs llamado registro es un medio de almacenamiento de información de alta velocidad. Adelantos en la tecnología LSI y VLSI han hecho posible contar con grandes cantidades de FFs en un solo CI dispuestas en distintos formatos. Estas memorias de semiconductor bipolares y MOS son los dispositivos mas veloces de que se dispone yi su costo ha venido disminuyendo a medida que se mejora la tecnología de los LSI.

Las memorias de semiconductores se utilizan como la memoria interna de una computadora, donde la rapidez de la operación es importante. La memoria interna de la computadora es llamada memoria interna o de trabajo y está en constante comunicación con la CPU mientras se ejecuta un programa.

Otra forma de almacenamiento en una computadora se efectúa con la memoria auxiliar, la cual está separada de la memoria interna, la memoria auxiliar, llamada también de almacenamiento masivo, tiene la capacidad para almacenar enormes cantidades de datos sin necesidad de que haya corriente eléctrica y funciona a una velocidad mucho menor que la memoria interna y almacena programas y datos que no se utilizan en ese momento en la CPU. Las memorias auxiliares comunes son disco magnético, cinta magnética y memoria de burbuja magnética de semiconductor (MBM)

Terminología de la Memoria

Celda de memoria dispositivo o circuito electrónico que se utiliza para almacenar un solo bit (0 o 1). Ejemplo. FFs, un capacitor con carga, un solo canal en cinta o disco.

Palabra de memoria grupo de bits o celdas en una memoria que representa instrucciones o datos de algún tipo, el tamaño de una palabra en las computadoras varía de 4 a 64 bits, según la dimensión de la computadora.

Byte término especial que se usa para una palabra de 8 bits.

Capacidad forma de especificar cuantos bits pueden almacenarse en un dispositivo de memoria particular o bien en un sistema de memoria completo. Para ilustrar esto, suponga que tenemos una memoria para almacenar 4096 palabras de 20 bits que representa una capacidad total de 81.290 bits, también podríamos expresar esta capacidad como 4096 x 20 , cuando se expresa de esta forma el primer número (4096) es el número de palabras y el segundo (20) el tamaño de la palabra. El número de palabras contenidas en una memoria a menudo es un múltiplo de 1024. Es común utilizar la designación “1K” para representar 1024 = 210 cuando nos referimos a la capacidad de memoria. Una memoria de 4K x 20 tiene una capacidad de 4096 palabras de 20 bits. Así mismo la designación “1M” representa 220 = 1.048.576 palabras, así una memoria que tiene una capacidad de 2M x 8 tiene una capacidad en bits de 2.97.152 x 20. La letra M se lee como mega, así la memoria anterior es de dos mega.

Sea el siguiente problema. Una memoria se especifica con 2K x 8. ¿Cuantas palabras puede almacenarse en este circuito? ¿Cual es el tamaño de la palabra? ¿Cuantos bits puede almacenar este circuito?

2K = 2 x 1024 = 2048 palabras

Cada palabra tiene 8 bits, por tanto, el número total de bits es 2048 x 8 = 16.384 bits.

Densidad es otro término de capacidad. Cuando se dice que un dispositivo de memoria tiene mayor densidad que otro, significa que puede almacenar más bits en la misma cantidad de espacio. Es más densa.

Dirección número que identifica una localidad de memoria. Cada palabra almacenada en un dispositivo de memoria o sistema de memoria tiene una dirección única. Las direcciones se especifican con un número binario, aunque es común usar la representación decimal o hexadecimal para el efecto. Siempre que nos referimos a una localidad específica usamos su código de dirección para identificarla.

Operación de lectura la operación por medio de la cual la palabra almacenada en una localidad (dirección) específica de la memoria es captada y después transferida a otro dispositivo. La operación de lectura se conoce también como extracción (fetch) ya que se extrae una respuesta de la memoria.

Operación de escritura operación que permite colocar una palabra en cierta localidad de la memoria, también se conoce como operación de almacenar. Siempre que una palabra nueva se escribe en una localidad de la memoria, ésta reemplaza la palabra que se encontraba anteriormente.

Tiempo de acceso medida de la velocidad de operación de la memoria. Es la cantidad de tiempo que se requiere para realizar una operación de lectura. Es el tiempo que transcurre entre la recepción de una nueva dirección en la entrada de la memoria y la disposición de los datos en la salida. Se designa por tACC

Memoria volátil cualquier tipo de memoria que requiere la aplicación de energía eléctrica a fin de almacenar información. Muchas memorias semiconductoras son volátiles, mientras que todas las memorias magnéticas son no volátiles, lo que significa que puede almacenar información sin necesitar energía eléctrica.

Memoria de Acceso Aleatorio (RAM – Random Access Memory) memoria en la cual la localización física real de una palabra de memoria no tiene efecto sobre el tiempo que se tarda en leer de esa localidad o bien escribir en ella. En otras palabras, el tiempo de acceso es el mismo para cualquier dirección en la memoria.

Memoria de Acceso Secuencial (SAM) tipo de memoria en el que el tiempo de acceso no es constante, sino que varía según la localidad de la dirección. Cierta palabra, almacenada, es hallada por sucesión a través de todas las localidades de direcciones hasta que se llega a la dirección deseada. Esto produce tiempos de acceso que son mucho más largos que los de memoria RAM. Ejemplo, disco magnético, cinta, memoria de burbuja magnética.

Memoria de lectura y escritura (RWM) cualquier memoria de la que se puede leer información o bien escribir en ella con la misma facilidad.

Memoria de solo lectura (ROM – Read Only Memory) en este tipo de memorias sólo puede escribirse (programarse) una sola vez y esta operación normalmente se efectúa en la fábrica. Posteriormente, la información solo puede leerse de la memoria. Toda memoria ROM es no volátil y almacena los datos aun cuando se desconecte la energía.

Dispositivos de Memoria Estática. Memoria de tipo semiconductor en los que los datos almacenados se quedarán permanentemente guardados en tanto se aplique energía, sin necesidad de escribir los datos periódicamente en la memoria.

Dispositivos de Memoria Dinámica, memoria de tipo semiconductor en los que los datos almacenados no se quedarán permanentemente guardados, aún con energía aplicada, a menos que se reescriban en forma periódica en la memoria. Esta operación se conoce como operación de refresco.

Memoria interna, o memoria principal o memoria de trabajo, en ella se guardan las instrucciones y datos sobre las cuales trabaja la CPU. Es la memoria más rápida de la computadora y siempre es un semiconductor.

Memoria secundaria, también conocido como memoria auxiliar, almacena grandes cantidades de información externa a la memoria interna de la computadora. Es más lenta que la interna y siempre es no volátil. Ejemplo, cinta y disco.

Operaciones generales en la memoria

Cada tipo de memoria es diferente en su operación interna, pero ciertos principios básicos son los mismos para todos los sistemas de memoria y antes de entrar a estudiar los dispositivos de memoria individuales veremos estos principios.

Todo sistema de memoria requiere varios tipos diferentes de líneas de entrada y salida para desempeñar las siguientes funciones:

1. Seleccionar la dirección de la memoria a la que se quiera tener acceso para una operación de lectura o escritura.

2. Seleccionar ya sea una operación de lectura o bien de escritura.

3. Proporcionar los datos de entrada a ser almacenados en la memoria durante una operación de escritura.

4. Retener los datos de salida que vienen de la memoria durante una operación de lectura.

5. Habilita la memoria de manera que responda a las entradas de dirección y al comando de lectura/escritura.

En la figura se muestran las funciones básicas de una memoria de 32 x 4, durante una operación de escritura los datos que se almacenarán en la memoria tiene que ser aplicados a las líneas de entrada de datos y durante una operación de lectura la palabra que es leída de la memoria figura en las líneas de salida de datos.

Entrada para direcciones dado que la memoria es de 32 palabras, es decir de 32 direcciones diferentes que van de 00000 a 11111, en consecuencia existen cinco entradas para direcciones que van de A0 hasta A4. En general, se requiere de N direcciones de entrada para una memoria que tiene una capacidad de 2N palabras.

La memoria de la figura puede considerarse como un array de 32 registros de 4 bits cada uno, por ejemplo la palabra 0110 está almacenada en la dirección 00000 y la palabra 1001 en la dirección 00001 y así sucesivamente.

Entrada esta entrada controla qué operación llevará a cabo la memoria: lectura o escritura. La barra sobre la W indica que la operación de escritura tiene lugar cuando esta entrada es 0.

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