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SISTEMAS DE MEMORIA DEL COMPUTADOR

LECCIÓN 1. DISEÑO DE SISTEMAS DE MEMORIA. SISTEMAS DE MEMORIA DEL COMPUTADOR. 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.

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SISTEMAS DE MEMORIA DEL COMPUTADOR

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

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

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

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

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

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

  10. 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

  11. 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

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

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

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

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

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

  17. 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

  18. EJEMPLO Departamento de Informática. Curso 2005-2006

  19. 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

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

  21. DECODIFICADOR Departamento de Informática. Curso 2005-2006

  22. Departamento de Informática. Curso 2005-2006

  23. 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

  24. 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

  25. 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. Departamento de Informática. Curso 2005-2006

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