El concepto de la memoria del equipo

Introducción

En informática, la memoria (también llamada almacenamiento) se refiere a los componentes de una computadora, dispositivos y medios de almacenamiento que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo. Las memorias de computadora proporcionan unas de las principales funciones de la computación moderna, la retención o almacenamiento de información. Es uno de los componentes fundamentales de todas las computadoras modernas que, acoplados a una unidad central de procesamiento (CPU por su sigla en inglés, central processing unit), implementa lo fundamental del modelo de computadora de Von Neumann, usado desde los años 1940.

En la actualidad, memoria suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido conocido como memoria RAM (memoria de acceso aleatorio, RAM por sus siglas en inglés Random Access Memory) y otras veces se refiere a otras formas de almacenamiento rápido pero temporal. De forma similar, se refiere a formas de almacenamiento masivo como discos ópticos y tipos de almacenamiento magnético como discos duros y otros tipos de almacenamiento más lentos que las memorias RAM, pero de naturaleza más permanente. Estas distinciones contemporáneas son de ayuda porque son fundamentales para la arquitectura de computadores en general. Además, se refleja una diferencia técnica importante y significativa entre memoria y dispositivos de almacenamiento masivo, que se ha ido diluyendo por el uso histórico de los términos "almacenamiento primario" (a veces "almacenamiento principal"), para memorias de acceso aleatorio, y "almacenamiento secundario" para dispositivos de almacenamiento masivo. Esto se explica en las siguientes secciones, en las que el término tradicional "almacenamiento" se usa como subtítulo por conveniencia.

Memoria concepto

La memoria es un componente imprescindible del ordenador que mantiene disponibles las instrucciones para que el microprocesador o CPU pueda ejecutarlas. También la memoria se encarga de almacenar temporalmente el resultado de los procesos ejecutados.

El proceso completo para que la CPU pueda realizar una operación es como sigue: la CPU lee las instrucciones necesarias desde un dispositivo de entrada, las carga en la memoria y las ejecuta. El resultado queda almacenado de nuevo en la memoria y posteriormente se podrá visualizar a través de un periférico de salida (monitor, impresora...).

Para almacenar información, la memoria está formada por un conjunto de casillas o células llamadas posiciones de memoria, en las que coloca instrucciones y datos. Para que el ordenador pueda acceder a los que necesite en cada momento, cada una de las posiciones de memoria está identificada por un número, denominado dirección de memoria.

Cada posición de memoria almacena un byte. Para medir el número tan elevado de células de memoria que necesita un ordenador se emplean los megabytes y los gigabytes.

Tipos de memoria

El ordenador tiene dos tipos de memoria

Memoria ROM (Read Only Memory)

Esta memoria es de solo lectura, es decir, no se puede escribir en ella. Su información fue grabada por el fabricante al construir el equipo y no desaparece al apagar el ordenador. Esta memoria es imprescindible para el funcionamiento del ordenador y contiene instrucciones y datos técnicos de los distintos componentes del mismo.

Memoria RAM (Random Access Memory)

Esta memoria permite almacenar y leer la información que la CPU necesita mientras está ejecutando un programa, Además, almacena los resultados de las operaciones efectuadas por ella. Este almacenamiento es temporal, ya que la información se borra al apagar el ordenador.

La memoria RAM se instala en los zócalos que para ello posee la placa base

La memoria y el poder de computo

La cantidad de RAM en una computadora puede tener un gran efecto en la potencia de la computadora. Por una parte, más RAM significa que la computadora puede usar programas más grandes y más potentes; de igual forma estos programas pueden tener acceso a archivos de datos más grandes.

Más RAM también puede hacer que la computadora corra más rápido. La computadora no necesariamente tiene que cargar un programa entero en la memoria para correrlo, pero entre más del programa pueda caber en la memoria, más rápido correrá el programa. Por ejemplo, una PC con 12 MB de RAM es capaz de ejecutar Microsoft Windows 98, aun cuando el programa en realidad ocupe cerca de 50 MB de espacio de almacenamiento en el disco. Cuando corre Windows, el programa no necesita cargar todos los archivos en memoria para correr de manera apropiada. Carga sólo las partes más esenciales en memoria. Cuando la computadora necesita tener acceso a otras partes del programa en el disco, puede descargar; o intercambiar por extracción, partes no esenciales de la RAM de vuelta al disco duro. Entonces la computadora puede cargar, o intercambiar por introducción, el código del programa o los datos que necesita. Sin embargo, si su PC tiene 16 MB de RAM o más, notará la gran diferencia en lo rápido que corre Microsoft Windows 98 debido a que la CPU necesitará sustituir instrucciones de programa entre la RAM y el disco duro con mucho menor frecuencia.

Por suerte, si decide que necesita más RAM de la que tiene, puede comprar más, abrir su computadora y conectarla. En las computadoras actuales, los chips están agrupados por lo general en pequeños tableros de circuitos llamados Módulos Simples de Memoria en Línea (Single In-Line Memory Modules: SIMM) o Módulos de Memoria Doble en Línea (Dual In-Line Memory Modules: DIMM). Cada SIMM o DIMM puede mantener entre 1 MB y 64 MB de RAM y conectarse a la tarjeta madre con conexiones de 30 o 72 pins. El costo de la actualización de memoria de una computadora oscila entre 10 y 25 dólares por megabyte, así que con frecuencia es la forma más efectiva y económica para obtener más velocidad de su computadora.

El reloj interno de las computadoras

Toda microcomputadora tiene un reloj del sistema, pero el propósito principal del reloj no es mantener la hora del día. Como la mayor parte de los relojes de pulsera modernos, el reloj es accionado por un cristal de cuarzo. Cuando se aplica electricidad, las moléculas en el cristal vibran millones de veces por segundo, con un ritmo que nunca cambia. La velocidad de la vibración es determinada por el grosor del cristal. La computadora usa las vibraciones del cuarzo en el reloj del sistema para medir sus operaciones de procesamiento.

Con los años, las velocidades de los relojes se han incrementado en forma constante. Por ejemplo, la primera PC operaba a 4.77 megahertz. Hertz es una medida de ciclos por segundo. Un ciclo de reloj es el tiempo que le toma a un transistor apagarse y encenderse de nuevo. Megahertz (MHz) significa "millones de ciclos por segundo". Las velocidades de reloj de 400MHz y superiores son comunes. Las velocidades de procesador están incrementándose con rapidez. Para el momento en que usted lea esto, es probable que las velocidades de reloj hayan excedido los 500 MHz. Los expertos predicen que las velocidades de reloj de 1 GHz (gigahertz) se lograrán poco después de que acabe el siglo. Si todos los otros factores permanecieran iguales (aunque nunca lo están), una CPU operando a 300 MHz puede procesar datos más del doble de rápido que la misma operando a 133 MHz.

El bus

En las microcomputadoras, el término bus se refiere a las rutas entre los componentes de una computadora. Hay dos buses principales en una computadora: el bus de datos y el bus de direcciones. Del que más se habla es del bus de datos, así que cuando la gente sólo dice "el bus", por lo general se refiere al bus de datos.

El bus de datos

El bus de datos es una ruta eléctrica que conecta la CPU, la memoria y los otros dispositivos de hardware en la tarjeta madre. En realidad, el bus es un grupo de cables paralelos. El número de cables en el bus afecta la velocidad a la que pueden viajar los datos entre los componentes del hardware, como el número de carriles en una autopista afecta el tiempo que le toma a la gente llegar a su destino. Debido a que cada cable puede transferir un bit a la vez, un bus de ocho cables puede mover ocho bits a un tiempo, lo cual es un byte completo. Un bus de 16 bits puede transferir dos bytes y un bus de 32 bits puede transferir cuatro bytes a la vez.

Los buses de la PC están diseñados para igualar las capacidades de los dispositivos conectados a ellos. Cuando las CPU sólo podían enviar y recibir un byte de datos a la vez, no tenía caso conectarlas a un bus que pudiera mover más datos. Sin embargo, conforme mejoró la tecnología de los microprocesadores, fueron construidos chips que podían enviar y recibir más datos a la vez, y los diseños de buses mejorados crearon rutas más anchas por las que podían fluir los datos.

Cuando IBM introdujo la PC-AT en 1984, la mayor mejora fue un bus de datos aumentado que fue igualado con las capacidades de un microprocesador introducido en 1982, el Intel 80286. El bus de datos de la AT tenía un ancho de 16 bits y de inmediato se convirtió en la norma dentro de la industria. Todavía es usado por dispositivos de PC que no requieren de un bus de más de 16 bits. El bus AT es conocido comúnmente como el bus de Arquitectura Estándar de la Industria (Industry Standard Architecture: ISA).

Dos años después, sin embargo, cuando los primeros chips 80386 (por lo común abreviados como 386) empezaron a distribuirse, fue necesaria una nueva norma para el bus de 32 bits de la 386. El primer competidor fue el bus de Arquitectura de Microcanal (Micro Channel Architecture: MCA), de IBM. Luego vino el bus de Arquitectura Industrial Extendida Estándar (Extended Industry Standard Architecture: EISA) de un consorcio de desarrolladores de hardware que se opuso a la nueva norma de IBM debido a que no tenía compatibilidad decreciente. El ganador de la guerra de buses no fue ni MCA ni EISA. Fue el bus de Interconexión de Componentes Periféricos (Peripheral Component Interconnect: PCI). Intel diseñó el bus PCI de manera específica para hacer más fácil integrar nuevos tipos de datos, como sonido, vídeo y gráficos.

Estándares de bus

El Bus es la ruta electrónica por la cual se envían las señales desde una parte de la computadora a otra. Una computadora personal contiene varios buses (entre dispositivos), cada uno de los cuales se usa para un propósito diferente:

El BUS de dirección asigna las direcciones de memoria.

El BUS de datos (data BUS) transporta los datos entre el procesador y la memoria.

El BUS de control (control BUS) transporta las señales desde la unidad de control.

El maestro pone en el bus la dirección deseada, y supone que el esclavo, a su vez, pone el dato en el bus en el tiempo T, momento en el que el maestro lo toma.

Escritura síncrona. El maestro pone en el bus la dirección y el dato, y supone que el esclavo toma esta información antes de cierto tiempo T.

Lectura asíncrona. El maestro pone en el bus la dirección deseada, y se queda esperando hasta que el esclavo conteste, confirmando que ha puesto el dato en el bus, o bien hasta que la espera sobrepase determinado tiempo, en cuyo caso se genera una señal de error.

Escritura asíncrona. El maestro pone en el bus la dirección y el dato, y se queda esperando que el esclavo confirme que ha tomado esta información. Si la espera sobrepasa un cierto intervalo, el maestro genera un error.

Transferencia en ciclo partido

Muy similar a la operación de ciclo completo tan sólo está dividida en fase de inicio de la transferencia y fase de fin de transferencia, ocupando cada una de ellas una ranura.

La transferencia la inicia un maestro, empleando una de las ranuras del bus, y la finaliza el esclavo, empleando otra ranura, por lo que los esclavos deben tener la capacidad de solicitar y emplear ranuras del bus, para poder finalizar adecuadamente las transferencias. Como ya hemos visto antes si existen varios maestros potenciales, a la solicitud enviada por el bus deberá incluir la identificación del maestro, de forma que el esclavo pueda contestar adecuadamente.

Memoria de cache

Mover datos entre la RAM y los registros de la CPU es una de las operaciones que debe desempeñar una CPU que consumen más tiempo, simplemente porque la RAM es mucho más lenta que la CPU.

Una solucion parcial a este problema es incluir una memoria caché en la CPU. La memoria caché es similar a la RAM, excepto que es muy rápida comparada con la memoria normal, y se usa en una forma diferente.

Cuando u programa está corriendo y la CPU necesita leer datos o instrucciones desde la RAM, la CPU verifica primero para ver si los datos estan en la memoria caché. Si los datos que necesita no estan ahi, lee los datos desde la RAM a sus registros, pero tambien carga una copia de los datos en la memoria caché. La siguiente vez que la CPU necesite los mismos datos, los encontrará en la memoria caché y ahorrará el tiempo necesario para cargar los datos desde la RAM. Conociendo el tamaño de la mayor parte de los programas y muchos archivos de datos, usted podria pensar que las probabilidades de que la CPU encuentre los datos que necesita en la memoria caché son pequeñas, pero en realidad encuentra los datos que necesita con la frecuencia suficiente para mejorar el desempeño de una PC.

Las instrucciones de programas a menudo se encuentran en la memoria caché. Con frecuencia, los programas piden a la computadora que haga la misma operacion de manera repetida hasta que se cumpla una condicion particular. En lenguaje de computadora, este proceso repetitivo se llama ciclo (loop). Por ejemplo, cuando un programa procesador de palabras busca una palabra específica, debe revisar cada palabra en el documento hasta que encuentra una igual. Si las instrucciones que le dicen a la unidad logica aritmetica cómo encontrar una pareja estan en la memoria caché, la unidad de control no tiene que cargarlas desde la RAM cada vez. Como resultado, la busqueda se completa más rapido.

Desde fines de la decada de 1980, la memoria caché ha sido incorporada en la mayor parte de las CPU de las PC. Las primeras caché de CPU venian con 0.5 KB, luego 8 KB, luego 16 KB, luego 32 KB. En la actualidad, algunos chips tienen hasta 64 KB incorporados. Además de la memoria caché incorporada en la CPU, ahora la caché tambien se agrega a la tarjeta madre. Muchas PC vendidas hoy en dia tienen 512 KB o 1 024 KB de memoria caché en la tarjeta matriz. Es claro que la memoria caché brinda beneficios de desempeño, así que usted puede esperar que los nuevos chips y nuevas tarjetas madre continuen superando a las viejas con más memoria caché.

Conclusión

Podríamos decir que la memoria de la computadora es uno de los elementos más importantes para que todo funcione correctamente, es más, sin ella la PC ni siquiera podrá arrancar, tal es la importancia que este componente electrónico tiene en la estructura de nuestra computadora. La palabra Memoria es un término genérico usado para designar las partes de la computadora o de los dispositivos periféricos donde todos los datos y programas son almacenados.

Bibliografía

Editorial: OCEANO. Introducción a la Informática y tecnología. Informática 2º ciclo Anaya educación.

...