¿Qué es la Memoria?

Publicado por TvK10
4 Julio, 2007

Bueno ayer os hable sobre el Procesador, hagamos un resumen de lo que era el Procesador:

“Es la unidad central de procesos, es decir, el realizador de las órdenes mediante la Placa Madre”.

Con eso basta, ahora empecemos con la Memoria.

Hemos distinguir varios tipos de Memoria.

Principal
Caché
RAM
ROM
FLASH
shadow
PROM y EPROM

La memoria de Video la dejamos a un lado…empezaremos explicando la Principal:

Memoria Principal

La primera distinción que debemos realizar es el formato físico, cuyo parámetro más importante es el número de contactos (ó pins).

Hoy en día podemos encontrarlas de 30 contactos (8 bits) y que miden unos 9 cm., 72 (32 bits) y con una longitud de casi 11cm., y 168 (64 bits) y casi 13 cm. Las dos primeras reciben el nombre de SIMM y funcionan a 5V, y la última es conocida como DIMM y puede trabajar a 3,3V ó a 5V, dependiendo del tipo.

La siguiente distinción por orden de importancia sería el tipo, en orden a su antigüedad, esta puede ser DRAM, Fast Page (o FPM), EDO ó SDRAM. Es importante consultar el manual de la placa base para saber que tipos soporta.

El tipo SDRAM sólo se encuentra en formato DIMM, y es la que más dolores de cabeza nos puede causar, ya que puede ser Buffered o Unbuffered, y trabajar a 3,3 o a 5V. Además, no todas las placas base soportan todas estas combinaciones.

Otra característica importante es la paridad, esta característica actualmente está en desuso, pero puede ser fuente de problemas, ya que algunas placas no soportan esta característica, mientras otras (pocas) sólo funcionan con ella.
Saber si un módulo posee o no paridad es relativamente fácil, basta con contar el número de chips (circuitos integrados) que hay en el circuito impreso. Si es impar entonces es memoria con paridad.

Por último nos queda comentar el tiempo de acceso, éste cuanto más pequeño sea, mejor.
Si hablamos de módulos SIMM, dependiendo de su antigüedad, son normales tiempos de 80, 70 , 60 ó incluso 50 ns. En las memorias DIMM SDRAM, suelen ser habituales tiempos de alrededor de 10 ns.

También es importante señalar la máxima frecuencia a la que pueden trabajar. En este aspecto se debe recordar que el único diseño capaz de trabajar a 100 Mhz es el tipo SDRAM.

En cuanto a capacidades las más habituales son las de 256Kb, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128Mb., aunque no todas pueden estar soportadas por nuestra placa base.

También hay que entender que el bus de datos del procesador debe coincidir con el de la memória, y en el caso de que no sea así, esta se organizará en bancos, habiendo de tener cada banco la cantidad necesaria de módulos hasta llegar al ancho buscado.
Por tanto el ordenador sólo trabaja con bancos completos, y éstos sólo pueden componerse de módulos del mismo tipo y capacidad.

2. Memoria Caché

La memoria caché de segundo nivel (L2) es una memoria muy rápida llamada SRAM (RAM estática) que se coloca entre la memoria principal y la CPU y que almacena los últimos datos transferidos.
El procesador, como en los casos de caché de disco, primero consulta a dicha memoria intermedia para ver si la información que busca está allí, en caso afirmativo podemos trabajar con ella sin tener que esperar a la más lenta memoria principal.

Dicha memoria solo se usa como caché debido a que su fabricación es muy cara y se emplea en módulos de poca capacidad como 256 ó 512 Kb.
No hay que confundir nunca la memoria de segundo nivel con la de primer nivel (L1) ya que esta suele ir integrada dentro del procesador, y suele ser de menor capacidad, aunque evidentemente dispone de un acceso mucho más rápido por parte de la CPU.

Su implementación en la placa base puede ser o bien colocar los chips directamente en ella, mediante zócalos o con soldadura directa, o en unos módulos parecidos a los SIMM’s llamados COAST, de más fácil actualización.

3. Memoria RAM

Se trata de una memoria de semiconductor en la que se puede tanto leer como escribir información. Es una memoria volátil, es decir, pierde su contenido al desconectar la energía eléctrica. Se utiliza normalmente como memoria temporal para almacenar resultados intermedios y datos similares no permanentes. Se dicen “de acceso aleatorio” o “de acceso directo” porque los diferentes accesos son independientes entre sí.

Su denominación surge en contraposición a las denominadas memorias de acceso secuencial. Debido a que en los comienzos de la computación las memorias principales de las computadoras eran siempre de tipo RAM y las memorias secundarias eran de acceso secuencial (cintas o tarjetas perforadas), es frecuente que se hable de memoria RAM para hacer referencia a la memoria principal de una computadora. En estas memorias se accede a cada celda (generalmente se direcciona a nivel de bytes) mediante un cableado interno, es decir, cada byte tiene un camino prefijado para entrar y salir, a diferencia de otros tipos de almacenamiento, en las que hay una cabeza lectograbadora que tiene que ubicarse en la posición deseada antes de leer el dato deseado.

Las RAMs se dividen en estáticas y dinámicas. Una memoria RAM estática mantiene su contenido inalterado mientras esté alimentada. En cambio en una memoria RAM dinámica la lectura es destructiva, es decir que la información se pierde al leerla, para evitarlo hay que restaurar la información contenida en sus celdas, operación denominada refresco.

Las memorias se agrupan en módulos, que se conectan a la placa base de la computadora. Según los tipos de conectores que lleven los módulos, se clasifican en Módulos SIMM (Single In-line Memory Module), con 30 ó 72 contactos, módulos DIMM (Dual In-line Memory Module), con 168 contactos y módulos RIMM (RAMBUS In-line Memory Module) con 184 contactos.

4. Memoria ROM

Es una memoria de semiconductor destinada a ser leída y no destructible, es decir, que no se puede escribir sobre ella y que conserva intacta la información almacenada, incluso en el caso de que se interrumpa la corriente (memoria no volátil). La ROM suele almacenar la configuración del sistema o el programa de arranque de la computadora.

Las memorias de sólo lectura o ROM son utilizada como medio de almacenamiento de datos en las computadoras. Debido a que no se puede escribir fácilmente, su uso principal reside en la distribución de programas que están estrechamente ligados al soporte físico de la computadora, y que seguramente no necesitarán actualización. Por ejemplo, una tarjeta gráfica puede realizar algunas funciones básicas a través de los programas contenidos en la ROM.

En el año 2000 los sistemas operativos en general ya no van en ROM. Todavía las computadoras pueden dejar algunos de sus programas en memoria ROM, pero incluso en este caso, es más frecuente que vaya en memoria flash. Los teléfonos móviles y los asistentes personales digitales (PDA) suelen tener programas en memoria ROM (o por lo menos en memoria flash).

Algunas de las consolas de videojuegos que utilizan programas basados en la memoria ROM son la Super Nintendo, la Nintendo 64 o la Game Boy. Estas memorias ROM, pegadas a cajas de plástico aptas para ser utilizadas e introducidas repetidas veces, son conocidas como cartuchos. Por extensión la palabra ROM puede referirse también a un archivo de datos que contenga una imagen del programa que se distribuye normalmente en memoria ROM, como una copia de un cartucho de videojuego.

Una razón de que todavía se utilice la memoria ROM para almacenar datos es la velocidad ya que los discos son más lentos. Aún más importante, no se puede leer un programa que es necesario para ejecutar un disco desde el propio disco. Por lo tanto, la BIOS, o el sistema de arranque oportuno de la computadora normalmente se encuentran en una memoria ROM.

Las computadoras domésticas a comienzos de los 80 venían con todo su sistema operativo en ROM.

4. Memoria FLASH

Las memorias Flash se han convertido en algo importante para aquellos productos que necesitan una pequeña cantidad de almacenamiento no volátil para datos y programas.

La mayoría de las aplicaciones actuales de memoria Flash en ordenadores, se centran en sustituir las EPROM y EEPROM (almacenamiento de código) en vez de almacenar datos.

Las memorias Flash quizás continúen utilizándose como almacén de BIOS, pero es muy probable que el empujón tan esperado de dichas memorias como almacenamiento de datos no provenga de los ordenadores.
Afortunadamente para los fabricantes de memoria Flash, la demanda ha superado a la oferta y todos han dispuesto un mercado seguro, con absoluta independencia de la tecnología empleada.

Las celdas de memoria Flash pueden gastarse al cabo de un determinado número de ciclos de escritura, que se cifran generalmente entre 100.000 y un millón, dependiendo del diseño de la celda y de la precisión del proceso de fabricación. El principal mecanismo de destrucción lo constituye el daño acumulativo que se produce sobre la puerta de flotación de la celda, debido a los elevados voltajes empleados, de forma repetitiva, para borrar la celda, o la capa de oxido se rompe o los electrones se acumulan en la puerta de flotación. Los fabricantes de memoria Flash tienen en cuenta este fenómeno e incorporan celdas adicionales que pueden sustituir a las gastadas. Además, muchos fabricantes de sistemas de memoria Flash destinados al almacenamiento de datos utilizan una técnica denominada de nivelación que consiste en desplazar los datos alrededor del chip para que cada celda se “gaste” lo más uniformemente posible.

Otra consideración a tener en cuenta es que se tarda mucho más en borrar una celda de la memoria Flash que en borrar un bit de datos del disco duro.

Curiosamente, la operación de borrado no se efectúa a la velocidad que se suele atribuir a la palabra FLASH, sino que tarda mucho. Esto se debe a que el voltaje relativamente elevado que se necesita, supone una gran cantidad de corriente. Dado que existen limitaciones acerca de la cantidad de corriente que pueden manejar los chips, también existen limitaciones en cuanto al numero de celdas que se pueden borrar de una sola vez. Esta es la razón por la que los procesos de borrado se efectúan por grupos de celda.

Una celda de una memoria Flash es como un transistor convencional pero con una puerta adicional. Entre la puerta de control y la fuente y el drenaje existe una segunda puerta, denominada de flotación que sirve a modo de mecanismo de carga.

La memoria Flash es todavía tan nueva que no existe un único método de fabricación. Los fabricantes utilizan unos doce enfoques diferentes para fabricar y organizar las celdas de memoria Flash sobre una oblea de silicio.

5. Memoria shadow

Los ordenadores de 32 bits generalmente disponen de acceso a la memoria a través de buses de datos de 8,16 o 32 bits. Generalmente es más conveniente utilizar un bus de datos de 16 bits para la memoria de la ROM-BIOS.

Existen muchas tarjetas de ampliación que incluyen extensiones de la BIOS en la propia tarjeta, y que se conectan al bus del ordenador a través de buses de datos de 8 bits. Como resultado, no se puede acceder a esas áreas de memoria tan rápidamente como a la RAM de 32 bits del sistema. Este problema se complica porque las rutinas de la BIOS, especialmente las utilizadas por las tarjetas gráficas, están entre la parte de código más frecuentemente utilizada en los ordenadores.

Para romper esta barrera de velocidad, muchos diseñadores de los ordenadores emplean la llamada memoria SHADOW. Copian las rutinas de la ROM en memoria la RAM de 32 bits, que es más rápida, y emplean las posibilidades de direccionamiento del 80387 para la llevar a la RAM el rango de direcciones utilizado por la ROM.

La ejecución de la BIOS en RAM acelera las operaciones en un factor de 4 o más ( generalmente más, porque normalmente hacen falta más estados de espera cuando se accede a la memoria ROM, que es más lenta ). Por supuesto la SHADOW RAM es volátil, y deben copiarse en ellas las rutinas de la bios cada vez que se arranca el ordenador. En casi todos los ordenadores basados en el 386, las rutinas de la bios se copian automáticamente en memoria SHADOW RAM cada vez que se arranca el sistema.

6. Memoria PROM y EPROM

Una alternativa son los chips de memoria de solo lectura programables, o PROM (Programmable Read-Only Memory). Este tipo de circuitos consiste en una matriz de elementos que actuan como fusibles. Normalmente conducen la electricidad. Sin embargo, al igual que los fusibles, estos elementos pueden fundirse, lo que detiene el flujo de la corriente.

Los chips PROM están fabricados y desarrollados con todos sus fusibles intactos. Se emplea una máquina especial llamada programador de PROM o quemador de PROM, para fundir los fusibles uno por uno según las necesidades del software que se va a codificar en el chip. Este proceso se conoce normalmente como el “ quemado “ de la PROM.

Como la mayoría de los incendios, los efectos de quemar la PROM son permanentes. El chip no puede modificar, ni actualizar, ni revisar el programa que lleva dentro. Definitivamente, las PROM no están pensadas para la gente que cambia rápidamente de ideas, ni para la industria de cambios rápidos.

Por fortuna, la tecnología nos ha traído otra alternativa: los chips de memoria programables y borrables de solo lectura, las EPROM. ( Erasable Programmable Read-Only Memory ). Las EPROM son internamente semiconductores auto-reparables porque los datos de su interior pueden borrarse y el chip puede ser reutilizado por otros datos o programas.

Las EPROM son fáciles de distinguir de los otros chips porque tienen una pequeña ventana transparente en el centro de la cápsula. Invariablemente, esta ventana esta cubierta con una etiqueta de cualquier clase, y con una buena razón: el chips se puede borrar por la luz ultravioleta de alta intensidad que entra por la ventana.

Si la luz del sol llega directamente al chip a través de una ventana, el chip podría borrarse sin que nadie se diera cuenta. A causa de su versatilidad con la memoria permanente, y por su facilidad de reprogramación, basta borrarla con luz y programarla de nuevo, las EPROM se encuentran en el interior de muchos ordenadores.