SISTEMAS DE MEMORIA DEL COMPUTADOR LECCIÓN 1. DISEÑO DE SISTEMAS DE MEMORIA Departamento de Informática. Curso 2005-2006

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MEMORIA (I) Capacidad : Mide la cantidad de información que se puede almacenar en la memoria. Las unidades de medida son el Kbyte, el Mb y el Gb. Longitud de palabra : Es la mínima información accesible en una memoria. Se mide en bits. Unidad de transferencia Indica el tamaño del bloque de memoria que puede ser leído o escrito en cada operación. Puede no coincidir con la longitud de palabra. Departamento de Informática. Curso 2005-2006

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MEMORIA (II) Tiempo de acceso : Mide el tiempo medio necesario para realizar una operación de lectura o de escritura . Se mide en ns, s, ms, o seg. Ancho de banda (tasa de trasferencia) Mide la velocidad de los intercambios entre la memoria y la CPU o los subsistemas de E/S. Se mide en bits/seg ó palabras/seg Coste por bit Mide la repercusión del precio del dispositivo en función de su capacidad. Departamento de Informática. Curso 2005-2006

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MEMORIA (III) Método de acceso Nos indica cómo accede a la información almacenada: Acceso secuencial: El tiempo de acceso depende de la posición que ocupa. Acceso aleatorio: El tiempo de acceso es independiente de la posición (memorias Random Access Memory) Acceso directo: Es un caso intermedio entre los dos anteriores (primero es aleatorio y luego es secuencial. Ej los discos duros) Orden de almacenamiento: El orden en el que se almacenan los bytes puede ser de izquierda a derecha (big endian) ó de derecha a izquierda (little endian) Departamento de Informática. Curso 2005-2006

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MEMORIA (IV) Características físicas: Alterabilidad: Posibilidad de modificar el contenido de una memoria (memoria Read Only Memory). Volatilidad: Algunas memorias pierden su contenido al suspender el suministro de energía. Lectura destructiva: Algunas memorias (ferritas) pierden su contenido al leerlas y precisan de reescritura. Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 MEMORIAS RAM ESTÁTICAS SRAM (biestable) DINÁMICAS DRAM (condensador) DRAM EDO (Extended Data Output) DRAM sincrónica SDRAM Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 MEMORIAS ROM Programadas por máscara PROM EPROM EEPROM Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 JERARQUÍA DE MEMORIAS Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 JERARQUÍA DE MEMORIAS Departamento de Informática. Curso 2005-2006

PROPIEDADES DE UN SISTEMA DE MEMORIAS Inclusión: Si tenemos los niveles M1, M2, ... Mn de memoria , se verifica que M1  M2, M2  M3, ........, Mn-1  Mn. Coherencia Esta propiedad exige que todas las copias de una misma información que estén en los diferentes niveles de memoria sean consistentes. Write-trough : los cambios en Mi se actualizan inmediatamente en M i+1 Write-back : los cambios Mi se actualizan con retardo en Mi+1, cuando se cumple determinada condición. Localidad: Es una propiedad que describe una forma de comportamiento de los programas, la mayor parte de las referencias a memoria están localizadas en bloques compactos. Departamento de Informática. Curso 2005-2006

PARÁMETROS DE MEDIDA DE UN SISTEMA DE MEMORIAS Indice de aciertos (Hit ratio) Para un nivel Mi se define el índice de aciertos hi como la probabilidad de que una determinada información se encuentre en el nivel Mi. Frecuencia de acceso a un nivel Mi se define como: Fi = (1- h1 ) (1- h2 ) .... (1- hn ) hi y nos mide la probabilidad de que una información esté en el nivel Mi y no esté en los anteriores. Tiempo de acceso efectivo Teff se define como: Teff =  Fi ti Coste total de una jerarquía de memorias CTOTAL =  ci si siendo c el parámetro coste por bit y s la capacidad en bits. Departamento de Informática. Curso 2005-2006

CIRCUITO LATCH SR COMO CELULA ELEMENTAL DE MEMORIA Departamento de Informática. Curso 2005-2006

CIRCUITO ELEMENTAL DE MEMORIA Departamento de Informática. Curso 2005-2006

CELULA ELEMENTAL DE MEMORIA Departamento de Informática. Curso 2005-2006

ESTRUCTURA DE LA MEMORIA Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 CHIP DE MEMORIA Departamento de Informática. Curso 2005-2006

DISEÑO DE UNA MEMORIA CENTRAL Lo habitual es que la memoria requerida no coincida con ningún chip de memoria disponible: Longitud de palabra múltiplo de la del chip Nº de palabras direccionables mayor que las del chip. Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 EJEMPLO Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 DISEÑO DE LA MEMORIA RAM : Como los chips son de 64Kx4 necesitamos 16 circuitos. ( 4x64 = 256K asociados de 4 en 4 para tener la longitud de palabra apropiada) ROM : En este caso los chips son de 32Kx8 luego necesitamos 8 circuitos ( 4x32 = 128K asociados de 2 en dos para tener la longitud de palabra adecuada) Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 MAPA DE MEMORIA Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 DECODIFICADOR Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006

OTROS TIPOS DE MEMORIAS COLAS: Memorias de tipo F.I.F.O donde los datos guardan a la salida el mismo orden que tenían a la entrada. Hardware : Se suele usar para compensar la diferencia de velocidad de la CPU y los periféricos ( como buffer de entrada) Software: Se implementa en memoria principal con ayuda de dos punteros que apuntan a la primera posición libre y al primer dato introducido ( ejemplo: buffer de teclado) Departamento de Informática. Curso 2005-2006

Departamento de Informática. Curso 2005-2006 OTROS TIPOS DE MEMORIA PILAS : Memorias de tipo L.I.F.O donde los datos a la salida tienen orden inverso de la entrada. Hardware: Por ejemplo la pila del coprocesador matemático en Intel Software: Mediante un puntero se señala al último dato introducido . La entrada y salida de datos se hace mediante las operaciones PUSH y POP. Departamento de Informática. Curso 2005-2006

OTROS TIPOS DE MEMORIAS Memorias entrelazadas : Disposición de memoria que permite el acceso simultáneo a varias palabras . Memorias asociativas: Son memorias direccionables por su contenido. quell Departamento de Informática. Curso 2005-2006