CMO FUNCIONA LA MEMORIA RAM?

La memoria principal o RAM (acrnimo de Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que est utilizando en el momento presente. Se llama de acceso aleatorio porque el procesador accede a la informacin que est en la memoria en cualquier punto sin tener que acceder a la informacin anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantemente mientras el ordenador est en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga. Proceso de carga en la memoria RAM: Cuando las aplicaciones se ejecutan, primeramente deben ser cargadas en memoria RAM. El procesador entonces efecta accesos a dicha memoria para cargar instrucciones y enviar o recoger datos. Reducir el tiempo necesario para acceder a la memoria, ayuda a mejorar las prestaciones del sistema. La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o discos duros, es que la RAM es mucho ms rpida, y se borra al apagar el ordenador. Es una memoria dinmica, lo que indica la necesidad de recordar los datos a la memoria cada pequeo periodos de tiempo, para impedir que esta pierda la informacin. Eso se llama Refresco. Cuando se pierde la alimentacin, la memoria pierde todos los datos. Random Access, acceso aleatorio, indica que cada posicin de memoria puede ser leda o escrita en cualquier orden. Lo contrario sera el acceso secuencial, en el cual los datos tienen que ser ledos o escritos en un orden predeterminado. Las memorias poseen la ventaja de contar con una mayor velocidad, mayor capacidad de almacenamiento y un menor consumo. En contra partida presentan el CPU, Memoria y Disco Duro. Los datos de instrucciones cuando se carga un programa, se carga en memoria. (DMA) El inconveniente es de que precisan una electrnica especial para su utilizacin, la funcin de esta electrnica es generar el refresco de la memoria. La necesidad de los refrescos de las memorias dinmicas se debe al funcionamiento de las mismas, ya que este se basa en generar durante un tiempo la informacin que contiene. Transcurrido este lapso, la seal que contena la clula biestable se va perdiendo. Para que no ocurra est perdida, es necesario que antes que transcurra el tiempo

mximo que la memoria puede mantener la seal se realice una lectura del valor que tiene y se recargue la misma. Es preciso considerar que a cada bit de la memoria le corresponde un pequeo condensador al que le aplicamos una pequea carga elctrica y que mantienen durante un tiempo en funcin de la constante de descarga. Generalmente el refresco de memoria se realiza cclicamente y cuando est trabajando el DMA. El refresco de la memoria en modo normal est a cargo del controlador del canal que tambin cumple la funcin de optimizar el tiempo requerido para la operacin del refresco. Posiblemente, en ms de una ocasin en el ordenador aparecen errores de en la memoria debido a que las memorias que se estn utilizando son de una velocidad inadecuada que se descargan antes de poder ser refrescadas. Las posiciones de memoria estn organizadas en filas y en columnas. Cuando se quiere acceder a la RAM se debe empezar especificando la fila, despus la columna y por ltimo se debe indicar si deseamos escribir o leer en esa posicin. En ese momento la RAM coloca los datos de esa posicin en la salida, si el acceso es de lectura o coge los datos y los almacena en la posicin seleccionada, si el acceso es de escritura. Tecnologas de Memoria: La tecnologa de memoria actual usa una seal de sincronizacin para realizar las funciones de lectura-escritura de manera que siempre esta sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asncronas. Hace ms de una dcada toda la industria se decant por las tecnologas sncronas, ya que permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia superior a 66 MHz. Tipos de DIMMs segn su cantidad de Contactos o Pines:

72-pin SO-DIMM (no el mismo que un 72-pin SIMM), usados por FPM DRAM y EDO DRAM 100-pin DIMM, usados por printer SDRAM 144-pin SO-DIMM, usados por SDR SDRAM 168-pin DIMM, usados por SDR SDRAM (menos frecuente para FPM/EDO DRAM en reas de trabajo y/o servidores) 172-pin MicroDIMM, usados por DDR SDRAM 184-pin DIMM, usados por DDR SDRAM 200-pin SO-DIMM, usados por DDR SDRAM y DDR2 SDRAM 204-pin SO-DIMM, usados por DDR3 SDRAM 240-pin DIMM, usados por DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM y FB-DIMM DRAM 244-pin MiniDIMM, usados por DDR2 SDRAM

Memorias RAM con tecnologas usadas en la actualidad. SDR SDRAM Memoria sncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en mdulos DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en los Pentium III , as como en los AMD K6, AMD Athlon K7 y Duron. Est muy extendida la creencia de que se llama SDRAM a secas, y que la denominacin SDR SDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR, pero no es as, simplemente se extendi muy rpido la denominacin incorrecta. El nombre correcto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto la SDR como la DDR) son memorias sncronas dinmicas. Los tipos disponibles son:

PC66: SDR SDRAM, funciona a un mx. de 66,6 MHz. PC100: SDR SDRAM, funciona a un mx. de 100 MHz. PC133: SDR SDRAM, funciona a un mx. de 133,3 MHz.

RDRAM Se presentan en mdulos RIMM de 184 contactos. Fue utilizada en los Pentium IV . Era la memoria ms rpida en su tiempo, pero por su elevado costo fue rpidamente cambiada por la econmica DDR. Los tipos disponibles son:

PC600: RIMM RDRAM, funciona a un mximo de 300 MHz. PC700: RIMM RDRAM, funciona a un mximo de 356 MHz. PC800: RIMM RDRAM, funciona a un mximo de 400 MHz. PC1066: RIMM RDRAM, funciona a un mximo de 533 MHz.

DDR SDRAM Memoria sncrona, enva los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en mdulos DIMM de 184 contactos en el caso de ordenador de escritorio y en mdulos de 144 contactos para los ordenadores porttiles. Los tipos disponibles son:

PC1600 o DDR 200: funciona a un mx. de 200 MHz. PC2100 o DDR 266: funciona a un mx. de 266,6 MHz.

PC2700 o DDR 333: funciona a un mx. de 333,3 MHz. PC3200 o DDR 400: funciona a un mx. de 400 MHz. PC4500 o DRR 500: funciona a una mx. de 500 MHz

DDR2 SDRAM

Mdulos de memoria instalados de 256 MiB cada uno en un sistema con doble canal. Las memorias DDR 2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que los bferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del ncleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Se presentan en mdulosDIMM de 240 contactos. Los tipos disponibles son:

PC2-4200 o DDR2-533: funciona a un mx. de 533,3 MHz. PC2-5300 o DDR2-667: funciona a un mx. de 666,6 MHz. PC2-6400 o DDR2-800: funciona a un mx. de 800 MHz. PC2-8600 o DDR2-1066: funciona a un mx. de 1066,6 MHz. PC2-9000 o DDR2-1200: funciona a un mx. de 1200 MHz

DDR3 SDRAM Las memorias DDR 3 son una mejora de las memorias DDR 2, proporcionan significantes mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una disminucin del gasto global de consumo. Los mdulos DIMM DDR 3 tienen 240 pines, el mismo nmero que DDR 2; sin embargo, los DIMMs son fsicamente incompatibles, debido a una ubicacin diferente de la muesca. Los tipos disponibles son:

PC3-6400 o DDR3-800: funciona a un mx. de 800 MHz. PC3-8500 o DDR3-1066: funciona a un mx. de 1066,6 MHz. PC3-10600 o DDR3-1333: funciona a un mx. de 1333,3 MHz. PC3-12800 o DDR3-1600: funciona a un mx. de 1600 MHz. PC3-14900 o DDR3-1866: funciona a un mx. de 1866,6 MHz. PC3-17000 o DDR3-2133: funciona a un mx. de 2133,3 MHz. PC3-19200 o DDR3-2400: funciona a un mx. de 2400 MHz. PC3-21300 o DD3-2666: funciona a un mx. de 2666,6 MHz.

CMO FUNCIONA UN DISCO DURO? Los discos duros se presentan recubiertos de una capa magntica delgada, habitualmente de xido de hierro, y se dividen en unos crculos concntricos cilindros (coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte interior (ltimo). Asimismo estos cilindros se dividen en sectores, cuyo nmero esta determinado por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamao fijo en cualquier disco. Cilindros como sectores se identifican con una serie de nmeros que se les asignan, empezando por el 1, pues el nmero 0 de cada cilindro se reserva para propsitos de identificacin ms que para almacenamiento de datos. Estos, escritos/ledos en el disco, deben ajustarse al tamao fijado del almacenamiento de los sectores. Habitualmente, los sistemas de disco duro contienen ms de una unidad en su interior, por lo que el nmero de caras puede ser ms de 2. Estas se identifican con un nmero, siendo el 0 para la primera. En general su organizacin es igual a los disquetes. La capacidad del disco resulta de multiplicar el nmero de caras por el de pistas por cara y por el de sectores por pista, al total por el nmero de bytes por sector. Para escribir, la cabeza se sita sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magntico en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, as ser la polaridad de la celda. Para leer, se mide la corriente inducida por el campo magntico de la celda. Es decir que al pasar sobre una zona detectar un campo magntico que segn se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicar si en esa posicin hay almacenado un 0 o un 1. En el caso de la escritura el proceso es el inverso, la cabeza recibe una corriente que provoca un campo magntico, el cual pone la posicin sobre la que se encuentre la cabeza en 0 o en 1 dependiendo del valor del campo magntico provocado por dicha corriente.

A lo largo de la carrera se explica el funcionamiento del ordenador, principalmente, y de algunos perifricos. Realmente, tras comprender la esencia, visto uno se sabe cmo son todos los dems. Desde el punto de vista del ordenador, todos los perifricos son iguales. Bsicamente disponen de tres canales de comunicacin:

Direccin a la que se quiere acceder Datos a leer y escribir Control de la operacin que se desea realizar (por ejemplo, leer o escribir)

Con esta interfaz da lo mismo que se acceda a la memoria, pantalla, disco duro, impresora o cmara de fotos: se indica la direccin y la operacin a realizar y se ponen los datos o se leen. Esta interfaz es la que proporciona la controladora obteniendo independencia de acceso desde el punto de vista hardware. Pero cada dispositivo es un mundo y no es lo mismo acceder a un disco duro que a una impresora. Por ejemplo, al escribir un 0 en cierta direccin del disco duro puede que se escriba el final de cierto fichero mientras que al escribirlo en la impresora le indicamos que se prepare para empezar a imprimir. Para lograr la misma independencia desde el punto de vista de las aplicaciones, los sistemas operativos incorporan fragmentos de cdigo especial que se entiende con el dispositivo particular: el driver. Uno de los dispositivos ms interesantes por su utilidad son las controladoras de discos duros y disquetes (esas cosas ms o menos cuadradas de colorines que estn almacenando polvo en algn cajn).

Desde el punto de vista hardware, un disco duro es un conjunto de platos que giran sobre el mismo eje. Cada uno de los platos dispone de una cabeza lectora/escritora (una por cada cara) unidos a un nico brazo que es capaz de moverse a lo largo de su radio. Todo este mecanismo queda oculto detrs de la controladora apropiada. Para acceder al disco es necesario saber en qu parte de qu disco es de inters. La controladora es capaz de descomponer la direccin indicada para determinar:

La cabeza lectora/escritora, que determina el disco y la cara que debe leerse. Cada cara est dividida en crculos concntricos que se denominan pistas. El conjunto de pistas de todos los platos, independientemente de la cabeza que acceda a ellas, se denomina cilindro.

Cada pista a su vez se divide en sectores (cada sector es capaz de almacenar 512 bytes de informacin).

El mecanismo por tanto consiste en posicionar las cabezas (el brazo es nico por lo que se mueven todas juntas) hasta la pista apropiada y esperar a que el giro del disco haga que los sectores deseados lleguen hasta la cabezas obteniendo slo los datos de aquella/s que interesa. Para mejorar el tiempo de acceso suelen leerse varios sectores consecutivos o el mismo conjunto de sectores pero de distintas cabezas (cilindro). De esa forma se puede obtener simultneamente con un nico posicionamiento al menos 512 bytes de cada una de las caras (habitualmente 4-8, lo que significa 2-4 Kb de informacin en un movimiento).

MEMORIA CACHE. QU ES Y PARA QU SIRVE?

Cualquier programa est compuesto por instrucciones y datos, los cuales, se almacenan en el disco duro cuando el equipo est apagado. Al producirse el encendido, pasan a la memoria RAM de donde son ledos por el procesador. La velocidad a la que el micro es capar de acceder a la memoria es muy importante ya que puede limitar sus prestaciones. Ten en cuenta que si no tiene operaciones que ejecutar o le falta algn dato, tendr que esperar, perdiendo un valioso tiempo a que estn disponibles. Por desgracia, la memoria RAM es un dispositivo independiente y por lo tanto se necesita tiempo para acceder a ella. Esto que puede parecer algo anecdtico, estamos hablando del orden de nanosegundos, puede hacer que todos los bloques funcionales del micro se paren a la espera de datos, provocando bloqueos muy molestos. Para qu sirve? La memoria cache es la respuesta al problema de rendimiento de la memoria RAM. Es muy pequea y est incluida en el interior del microprocesador. Su funcin es sencilla conseguir que los accesos se hagan de la manera ms eficiente posible. Cmo funciona? Esta memoria se organiza en niveles, de menor a mayor tamao, si el procesador necesita un dato de la memoria comprueba si este se encuentra en el primer nivel. En caso de no encontrarlo se busca en el segundo nivel y si no en el tercero. El sistema se complementa con un controlador que coloca los datos ms utilizados en los niveles ms cercanos al procesador. Cada uno de estos niveles tiene un bloque de control. Este se encarga de almacenar y poner los datos a disposicin del micro. El tamao de este bloque es proporcional al de la propia memoria cache que administra. Si este elemento es ms complejo lleva a que se produzcan mayores retardos al acceder a los datos. Como queremos pocos retardos en los niveles ms bajos estos tendrn menor capacidad. En comparacin con la memoria RAM, la cache de nivel tres, que es la mayor de todas, es unas mil veces ms pequea. Por suerte, los programas suelen realizar

muchas operaciones sobre los mismos datos y por lo tanto se consiguen grandes mejoras al usar esta tcnica. Diferencias AMD e Intel? La cache es un sistema muy complejo que se puede implementar de diversas maneras. A lo largo de los aos las arquitecturas de los micros han avanzado basndose en mejoras de la tecnologa de fabricacin lo cual ha llevado a que puedas tener disponibles con cada nueva generacin memorias mayores con algoritmos ms avanzados y eficientes. Como ejemplos tienes a continuacin el tamao para la arquitectura Sandy Bridge de Intel, los Core de Segunda Generacin, y la que tienen los Phenom II de AMD, con arquitectura Star:

Nivel 1 o L1
Por cada uno de los ncleos. Intel. 32 KB de datos + 32 KB de instrucciones AMD. 64 KB de datos + 64 KB de instrucciones

Nivel 2 o L2
Por cada uno de los ncleos. En este caso las caches de instrucciones y datos van juntas. Intel. 256 KB. AMD. 512 KB. Aparte ambos poseen una cache de nivel tres que comparten todos los ncleos y que dependiendo del modelo puede llegar a varios megabytes. Qu tipo de aplicaciones se ven ms influidas? La memoria cache es capaz de acelerar todo tipo de aplicaciones. Podrs ver modelos de procesadores que tienen diferencias de precio bastante grandes donde se distinguen nicamente en varios megas de esta memoria. Al ser un sistema pensado para evitar bloqueos sus ventajas no son lineales. Es decir, una memoria de 6 megas, no te dar el doble de prestaciones que una de 3 si

no que puede ser mucho mayor. En este caso y como ocurre por ejemplo en el tamao de la memoria RAM cuanto mayor mejor. Cmo trabaja la memoria cach de nuestra CPU?

La memoria cach es una parte primordial de un ordenador. Es una memoria de alta velocidad que se usa para acelerar los procesos que se ejecutan y reducir el tiempo de acceso a la memoria principal. Podemos verla como una memoria mas pequea y rpida que almacena copias de datos, los cuales son usados mas la memoria principal. Con la memoria cach cada vez que la CPU solicite datos, mandar una peticin a la memoria principal, la cual se enviar de vuelta a la CPU mediante el bus de memoria. Esto es un proceso lento. La idea de la cach es que esta memoria extremadamente rpida, guardar los datos a los que se accede de forma mas habitual. Esto se hace para devolver la respuesta lo mas rpido posible a la CPU. Est basado en jugar con los porcentajes. Si un trozo de informacin ha sido accedido 5 veces anteriormente, es muy probable que esta porcin de datos sea requerida de nuevo y por ello se almacena en la cach. Cojamos una librera como ejemplo para ver como funciona la cach. Imagnate una librera grande pero solo con un librero (que sera en este caso la CPU). Un primer cliente entra a la librera y pregunta por el seor de los anillos. El librero sigue el camino hasta las estanteras (Bus de memoria) coge el libro y se lo entrega al cliente. El libro es devuelto a la librera una vez que lo hayan acabado. Sin cach, el libro volver a su estantera y cuando otra persona pida el libro, ocurrir el mismo proceso que llevar la misma cantidad de tiempo. Si la librera tuviera un sistema de cach, el libro se pondra en un cajn en el escritorio del librero. De esta manera la segunda persona solicitando el seor de los anillos solo le supondra al librero alargar la mano a su cajn y coger el libro. Esto le ahorrar mucho tiempo al no tener que recorrer todo el camino hasta las estanteras. En el tema de los ordenadores, la idea es la misma. Los datos mas accedidos se guardan en la cach (cajonera) y se recuperan de una forma ms rpida y eficaz. Este es un nivel en el sistema de cach normalmente usado en discos duros y otros componentes. CPUs utilizan sin embargo un segundo nivel de sistema de cach. Los principios son los mismos. El nivel 1 es la memoria mas pequea y rpida. El nivel 2 es mas grande y un poco mas lento pero todava mas pequea y rpida que la memoria principal.

Volviendo a la analoga de la librera, cuando devuelven El seor de los anillos se guarda en el cajn. Esta vez el librero est muy ocupado y muchos otros libros son devueltos y el cajn se llena enseguida. El seor de los anillos no ha sido pedido por un tiempo por lo que se saca del cajn y se coloca en un estante detrs del librero. Este estante est todava mas cerca que el resto de libros generales y se puede coger mas rpido. Ahora cuando una persona entre pidiendo El seor de los anillos, el librero mirar primero en el cajn y ver que el libro no est ah. A continuacin mirar en el estante encontrando el libro. Esto es lo mismo para las CPUs. Primero miran el cach de nivel 1 y luego el cach de nivel 2 para en contrar los datos requeridos. Es siempre conveniente tener mucho cach? La respuesta es casi siempre que si aunque hay excepciones y no siempre es aconsejable. El principal problema es que la CPU siempre chequear la memoria cach antes que la memoria principal. En el caso del librero, si tiene el cajn y el estante lleno y entra alguien pidiendo un libro que no est ah, el librero habr perdido tiempo buscando en estos dos lugares. Si hubiera ido directamente a las estanteras principales hubiera tardado menos. De todos modos en la mayora de los casos la conveniencia de tener este tipo de memoria compensa los posibles inconvenientes. Almacena la cach solo datos que son frecuentemente accedidos? Si la memoria cach tiene espacio, almacenar datos cercanos a los que se acceden habitualmente. Volviendo a la analoga del librero, Si la primera persona del da entra en al librera y pide el seor de los anillos, el inteligente librero pondr la segunda parte de este libro en el estante. Con esto, cuando la persona devuelva el libro, hay posibilidades de que el cliente pida la segunda parte. La memoria sigue una lgica parecida y acierta bastante.