Arquitectura/Estructura de Computadoras Memoria Arquitectura/Estructura de Computadoras

La Memoria del Sistema La memoria del sistema se refiere a toda la memoria que encontramos en el computador. Por lo general nos referimos a “Memoria Principal” a aquella que mantiene instrucciones y datos para uso del procesador. La memoria del sistema es una parte importante de la maquina, ya que tiene que ver con el subsistema principal de proceso, el procesador, cache, la tarjeta madre y el chipset © Cesar Guisado 2004

Papel de la memoria en el computador Desempeño: La cantidad y tipo de memoria es un factor para el desempeño de la maquina, De alguna manera es mas importante que el procesador, Memoria insuficiente puede reducir el desempeño al 50% Apoyo de software: Los programas modernos son mas exigentes en memoria, si esta es insuficiente, esos programas no trabajaran como corresponde. Confiabilidad y Estabilidad. Asegurando buena calidad de memoria evita problemas y logra un PC que funciona bien. © Cesar Guisado 2004

Papel de la memoria en el computador Actualización Existen muchos tipos diferentes de memoria disponible en el mercado y algunas son mas universales que otras. Una decisión importante implica poder migrar a otros equipos y poder utilizar las memorias disponibles en la tarjeta madre. © Cesar Guisado 2004

ROM Memoria solamente de lectura. Dos razones por las cuales se utiliza Rendimiento: Los valores almacenados en ROM están siempre presente, son almacenamiento no volatil. Seguridad: El hecho que ROM no pueda ser fácilmente modificado provee una medida de seguridad. ROM es utilizado para almacenar programas a nivel de sistema que estan disponibles en el momento de encender la maquina. © Cesar Guisado 2004

ROM La razón de existir de los ROM es que su contenido no pueda ser cambiado, sin embargo, existen oportunidades donde poder cambiar el ROM es importante. ROM programable (PROM): Este es un tipo de ROM que puede ser programado utilizando equipos especiales Estos equipos escriben a un EPROM una sola vez © Cesar Guisado 2004

EPROM ROM programable que se puede borrar (EPROM): Un EPROM es un ROM que puede ser borrado y reprogramado. La pequeña ventana de vidrio permite que luz ultravioleta borre el ROM, lo que permite que sea reprogramado. © Cesar Guisado 2004

EEPROM ROM programable con borrado electrónico (EEPROM): Este ROM puede ser borrado utilizando software. Este ROM es comunmente utilizado como el “ROM BIOS” que puede ser actualizado. © Cesar Guisado 2004

RAM Random Access Memory. Memoria de Acceso Aleatorio. Es obvio que esta memoria es de lectura y escritura. Una concepción equivocada es que ROM no puede ser accedida el forma aleatoria lo que es incorrecto. ¿Qué significa acceso aleatorio? © Cesar Guisado 2004

Programadores EPROM © Cesar Guisado 2004

RAM Estática (SRAM) RAM estática es un tipo de RAM que puede mantener sus datos sin necesidad de refrescamiento externo, mientras el equipo mantenga poder. SRAM es mas rápida que DRAM SRAM es de un costo mayor que DRAM SRAM ocupa un volumen mayor que DRAM © Cesar Guisado 2004

RAM Dinámica (DRAM) RAM dinámica es la RAM que utilizamos como memoria del sistema. DRAM se caracteriza por tener que ser refrescada centenares de veces por segundo para que no pierda los valores contenidos. La lectura de esta memoria es también una forma de refrescamiento. © Cesar Guisado 2004

El Controlador de la memoria Todos los computadores contienen un controlador de la memoria que se ocupa de la lectura y escritura de la memoria. El controlador de la memoria es la interfase entre la memoria y otros dispositivos del computador. El controlador de la memoria esta integrado, por lo general, con el chipset del sistema. ¿qué es el chipset? © Cesar Guisado 2004

Acceso a la Memoria Se utiliza un procedimiento especifico para el control de acceso a la memoria, que consiste en generar las señales correctas para especificar la dirección que corresponde, tomar los datos para después dirigirla al bus de datos. © Cesar Guisado 2004

¿Como se accede a la memoria? (En un chip de 16 M bits) © Cesar Guisado 2004

SRAM Comparando DRAM y SRAM Costo: SRAM es varias veces mas cara que DRAM Tamaño: SRAM toma mucho mas espacio físico que DRAM SRAM es utilizada para memorias cache de nivel 1 y nivel 2 © Cesar Guisado 2004

SRAM Cache de nivel 1 corresponde a memoria ultrarrápida que encontramos en el interior del procesador. Cache de nivel 2 es el cache normal que encontramos entre procesador y memoria y que forma parte del chipset del procesador. SRAM se fabrica en forma similar a un procesador con alto grado de integración. Cada bit de SRAM, esta compuesto por 4 o 6 transistores. En comparación, DRAM contiene solo un transistor y un condensador © Cesar Guisado 2004

DRAM sincrónica y asincrónica DRAM asincrónica o DRAM convencional, es aquella a la cual se accede sin considerar el reloj del sistema, vale decir la orden de leer direcciones de memoria y su resultado pasan directamente al bus. En sistemas de memoria de velocidad mayor que 66 Mhz se utiliza la SDRAM o DRAM sincrónica cuyas señales están coordinadas con el reloj del sistema. © Cesar Guisado 2004

El Bus de la Memoria El Bus de la memoria es el set de lineas en la tarjeta madre que circula direcciones de memoria y datos hacia y desde RAM El Bus de la memoria conecta generalmente RAM al procesador y al chipset. El Bus de la memoria esta compuesto por dos partes: el bus de datos y el bus de direcciones. Por lo general al referirse al “bus de memoria” la gente se refiere al bus de datos que mueve datos. © Cesar Guisado 2004

El BUS de la Memoria El Bus de Direcciones es utilizado para seleccionar la dirección de la memoria por donde los datos serán escritos o leídos. . El ancho del bus de datos entrega la cantidad de datos que podrán circular por el. La velocidad del bus depende de la velocidad del reloj. El “ancho de banda” del bus de datos nos dice la cantidad de datos que pueden transferir por el, El Bandwidth es una función del ancho y velocidad del Bus © Cesar Guisado 2004

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Velocidades y el reloj Es de vital importancia entender la relación que existe entre los dos factores que controlan la verdadera velocidad de la maquina. Temporización de la Memoria: La velocidad real de la memoria es controlada por el setting en el BIOS en cuanto al tiempo que la memoria demora en escribir o leer de una posición de memoria La Velocidad de DRAM: que es el tiempo de acceso a una posición de memoria. Algunos DRAM establecen velocidad en MHz © Cesar Guisado 2004

Relación Velocidad/Reloj La relación entre estos dos factores indica que mientras mas rápida la DRAM, lo mas rápido que podemos establecer la velocidad en el BIOS. Si incrementamos la temporizacion del sistema (reduciendo la frecuencia del reloj para acceder a una posición de memoria) el sistema será mas rápido. Si se excede la velocidad en el BIOS se producirán errores. La Velocidad de DRAM no controla por si sola la velocidad del sistema, solamente indica la velocidad tope. © Cesar Guisado 2004

Fast Page Mode (FPM) DRAM RAM FPM es algo mas rápida que la DRAM convencional La memoria convencional requiere que la dirección de una celda (fila y columna)le sean entregada para cada acceso. La FPM requiere que la dirección de la fila le sea entregada solo una vez para accesos sucesivos en la misma fila A pesar de su nombre “Fast” es una de las memorias mas lentas del mercado, pero que es soportada por una variedad de máquinas. Este tipo de memoria no es recomendable en máquinas con una velocidad de bus de memoria superior a 66 Mhz.debido a que se ocuparían muchos wait states © Cesar Guisado 2004

Que es un Wait State? Wait Stte es un setting que se refiere al número de ciclos de reloj que se utilizan en el proceso de acceder a la memoria. Un wait state de 3 ciclos significa una espera extra de dos ciclos. ¿cuántos ciclos de reloj son necesarios para una maquina de zero wait state? Cual es el wait state de una memoria de tres ciclos? © Cesar Guisado 2004

Extended Data Out (EDO) DRAM El tipo mas común de DRAM Asíncrona es memoria EDO. Es un poco mas rápida que FPM. EDO RAM permite el acceso a una posición de memoria antes que el anterior haya terminado. EDO RAM no es recomendable para sistemas con una velocdad del bus de memoria superior a 75 Mhz. © Cesar Guisado 2004

Burst EDO o BEDO Burst significa “ráfaga”. En computación significa que instrucciones, procesos o en este caso accesos a memoria pueden hacerse varios de una vez. Memoria BEDO es comparable con memoria SDRAM, utilizada hoy por defecto. A pesar que BEDO RAM esta en el mercado a un costo similar a SDRAM, las máquinas actuales no la utilizan, solo porque el Intel Chipset utiliza SDRAM. © Cesar Guisado 2004

DRAM (SDRAM) Sincrónica Esta es una RAM relativamente nueva. Difiere de otras en el sentido que SDRAM trabaja en sincronía con el reloj del sistema. SDRAM ha sido diseñada para que trabaje en Burst mode. © Cesar Guisado 2004

Características de SDRAM La memoria SDRAM puede ser evaluadas en dos sentidos, Pueden tener una velocidad de acceso en nanosegundos (10, 8, 6) o pueden ser catalogadas en Mhz. Debido a que la velocidad del reloj se mide en hz., la memoria SDRAM también. ¿Que relación puede existir entre velocidad de acceso a la memoria y wait state? © Cesar Guisado 2004

Características de SDRAM Latencia: La SDRAM es RAM dinámica, por lo tanto mantiene una latencia. El primer acceso es relativamente lento y toma cerca de 5 ciclos de reloj ajustándose en sucesivas lecturas o escrituras. Por lo tanto, la velocidad que establece SDRAM es para el segundo, tercer o cuarto burst. © Cesar Guisado 2004

Características de SDRAM Circuitos de 2 o 4 relojes. Estas son un par de variables en la construcción de la SDRAM. Son casi exactamente lo mismo. Una SDRAM de 2 relojes esta estructurada para que accese a dos chips, mientras que una SDRAM de cuatro relojes accede a 4 chips. Es importante asegurar que los bloques de memoria a instalar sean del mismo numero de relojes. (Esta es hoy la tendencia) © Cesar Guisado 2004

Características de SDRAM Detector de presencia de serie. Algunas placas madres requieren el uso de módulos especiales de SDRAM, módulos SPD (serial presence detect). SPD es un EEPROM que contienen información acerca de la memoria. La placa madre utiliza este EEPROM para establecer la velocidad del sistema y realizar los ajustes necesarios © Cesar Guisado 2004

Investigar Double Data Rate SDRAM (DDR SDRAM) Direct Rambus DRAM (DRDRAM) Synchronous-Link DRAM (SLDRAM) Video RAM (VRAM) Habrán preguntas en estos tópicos en la prueba © Cesar Guisado 2004

Memoria Máxima del Sistema Todo sistema tiene una cantidad máxima de memoria que soporta, Existen varios factores limitantes: Limites de direccionalidad: Cada procesador tiene un limite en la cantidad de bytes que puede representar en relacion al ancho del bus © Cesar Guisado 2004

Address Bus Width (bits) Limites en RAM Processors Address Bus Width (bits) Maximum System RAM 8088, 8086 20 1 MB 80286, 80386SX 24 16 MB 80386DX, 80486DX, 80486SX, 80486DX2, 80486DX4, AMD 5x86, Cyrix 5x86, Pentium, Pentium OverDrive, Pentium with MMX, Pentium with MMX OverDrive, 6x86, K5, K6, 6x86MX 32 4 GB Pentium Pro, Pentium II 36 64 GB © Cesar Guisado 2004

Limites en RAM Limites del chipset: El controlador de la memoria es parte del chipset y cada chipset tiene un límite en la cantidad de memoria que puede manejar. Estos límites pueden ser pasados por alto si consideramos la posibilidad de mantener “memoria en Cache”· o memoria virtual Esta memoria virtual puede limitar la velocidad de la maquina. © Cesar Guisado 2004