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Memoria. Jerarquía de memoria. Tipos de
memoria. Memoria virtual. Memoria caché.
Jerarquía de memoria
En un ordenador hay una jerarquía de memorias atendiendo al
tiempo de acceso y a la capacidad que normalmente son factores contrapuestos por
razones económicas y en muchos casos también físicas. Comenzando desde el
procesador al exterior, es decir en orden creciente de tiempo de acceso y
capacidad, se puede establecer la siguiente jerarquía:
- Registros de procesador: Estos registros interaccionan continuamente con la
CPU (porque forman parte de ella). Los registros tienen un tiempo de acceso muy
pequeño y una capacidad mínima, normalmente igual a la palabra del procesador (1
a 8 bytes).
- Registros intermedios: Constituyen un paso intermedio entre el procesador y la
memoria, tienen un tiempo de acceso muy breve y muy poca capacidad.
- Memorias caché: Son memorias de pequeña capacidad. Normalmente una pequeña
fracción de la memoria principal. y pequeño tiempo de acceso. Este nivel de
memoria se coloca entre la CPU y la memoria central. Hace algunos años este
nivel era exclusivo de los ordenadores grandes pero actualmente todos los
ordenadores lo incorporan. Dentro de la memoria caché puede haber, a su vez, dos
niveles denominados caché on chip, memoria caché dentro del circuito integrado,
y caché on board, memoria caché en la placa de circuito impreso pero fuera del
circuito integrado, evidentemente, por razones físicas, la primera es mucho más
rápida que la segunda. Existe también una técnica, denominada Arquitectura
Harvard, en cierto modo contrapuesta a la idea de Von Newmann, que utiliza
memorias caché separadas para código y datos. Esto tiene algunas ventajas como
se verá posteriormente.
- Memoria central o principal: En este nivel residen los programas y los datos.
La CPU lee y escribe datos en él aunque con menos frecuencia que en los niveles
anteriores. Tiene un tiempo de acceso relativamente rápido y gran capacidad.
- Extensiones de memoria central: Son memorias de la misma naturaleza que la
memoria central que amplían su capacidad de forma modular. El tiempo de similar,
a lo sumo un poco mayor, al de la memoria central y su capacidad puede ser
algunas veces mayor.
- Memorias de masas o auxiliares: Son memorias que residen en dispositivos
externos al ordenador, en ellas se archivan programas y datos para su uso
posterior. También se usan estas memorias para apoyo de la memoria central en
caso de que ésta sea insuficiente (memoria virtual). Estas memorias suelen tener
gran capacidad pero pueden llegar a tener un tiempo de acceso muy lento. Dentro
de ellas también se pueden establecer varios niveles de jerarquía.
Clasificación de memorias semiconductoras de acceso aleatorio
Las memorias se clasifican, por la tecnología empleada y,
además según la forma en que se puede modificar su contenido,
A este respecto, las memorias se clasifican en dos grandes grupos:
1) Memorias RAM: Son memorias en las que se puede leer y escribir, si bien su
nombre (Random access memory) no representa correctamente este hecho. Por su
tecnología pueden ser de ferritas (ya en desuso) o electrónicas. Dentro de éstas
últimas hay memorias estáticas (SRAM, static RAM), cuya célula de memoria está
basada en un biestable, y memorias dinámicas (DRAM, dinamic RAM, en las que la
célula de memoria es un pequeño condensador cuya carga representa la información
almacenada. Las memorias dinámicas necesitan circuitos adicionales de refresco
ya que los condensadores tienen muy poca capacidad y, a través de las fugas, la
información puede perderse, por otra parte, son de lectura destructiva.
2) Memorias ROM (Read 0nly Memory): Son memorias en las que sólo se puede leer.
Pueden ser:
a) ROM programadas por máscara, cuya información se graba en fábrica y no se
puede modificar.
b) PROM, o ROM programable una sola vez.
c) EPROM (erasable PROM) o RPROM (reprogramable ROM), cuyo contenido puede
borrarse mediante rayos ultravioletas para regrabarlas.
d) EAROM (electrically alterable ROM) o EEROM (electrically erasable ROM), que
son memorias que está en la frontera entre las RAM y las ROM ya que su contenido
puede regrabarse por medios eléctricos, estas se diferencian de las RAM en que
no son volátiles. En ocasiones a este tipo de memorias también se las denomina
NYRAM (no volátil RAM).
e) Memoria FLASH, denominada así por la velocidad con la que puede
reprogramarse, utilizan tecnología de borrado eléctrico al igual que las EEPROM.
Las memorias flash pueden borrar-e enteras en unos cuantos segundos, mucho más
rápido que las EPROM.
Básicamente las memorias ROM se basan en una matriz de diodos cuya unión se
puede destruir aplicando sobre ella una sobretensión (usualmente comprendida
ente -12.5 y -40 v.). De fábrica la memoria sale con 1's en todas sus
posiciones, para grabarla se rompen las uniones en que se quieran poner 0's.
Esta forma de realizar la grabación se denomina técnica de los fusibles.
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