La Memoria

La memoria es uno de los componentes fundamentales de las computadoras, sin ellos no tendrían un medio de almacenamiento temporario para la ejecución de Programas.  La memoria es el medio de almacenamiento temporal en el que la CPU ( Microprocesador ) puede escribir, leer o modificar información. 

Tipos de Memorias :

A ) RAM ( Random Access Memory = Memoria de Acceso al Azar o Aleatorio ) :es la Memoria Principal de la Computadora.

B ) ROM ( Read Only Memory = Memoria de Solo Lectura ) : también se la denomina ROM BIOS ( ROM Basic Input Output System ).  Se graban durante su fabricación, no pueden modificarse y tampoco desaparecen al apagar la Computadora.

A ) Memoria RAM


La memoria Principal tiene un Tiempo de acceso de 8 Nanosegundos.  El Tiempo de Acceso es el tiempo transcurrido entre la orden del Microprocesador hacia la memoria y el tiempo en que la memoria envía la respuesta.  Se mide en Nanosegundos ( 1 nanosegundo = 1 x 10 –9 segundos = 0,000000001 =  1 billonecima parte del segundo ).

Cada Celda o posición de memoria tiene una dirección para poder accederla.  La CPU puede leer, escribir o modificar la información.

Memoria Principal o Memoria RAM

En principio la memoria de CPU eran de 1, 4, 16, 32, 48, 64 Kb, después hasta 640 Kb y luego cifras más grandes.  Pero ahora existe la memoria convencional, extendida, expandida o LIM, más allá de la ROM. Se de debe a la mala planeación. No se pensó que se llegase a necesitar más de 640 Kb.  Las memorias son de alta velocidad – de 1 ms para leer o escribir. No confundir la RAM con la memoria secundaria que es lo almacenado en disco rígido, cuya demora es mayor a 100000 veces en el acceso (más de 1 ms (milisegundo) en responder). 

La memoria se presenta en Chips o SIMMs. Chips (antes), SIMMs (actual) (single inline memory modules – módulo de memoria único en línea).  Los SIMMs son más fáciles de reemplazar, pero cambiar antes un chip era más barato que cambiar nueve ( cantidad probable de chips que vienen en un SIMM ). 

A.1. ) El límite de los 640 KB : la cantidad de memoria máxima direccionable esta limitada por el microprocesador.  Los 386DX y superiores tienen un bus de Direcciones de 32 bits, por lo tanto pueden direccionar hasta 4 Gigabytes ( 4.096 MegaBytes ).  Si puede direccionar 4 GB porque el limite de 640 KB para ejecutar la mayoría de los programas ?...la respuesta es por compatibilidad.

A.1.1. ) Memoria Convencional o Base : son los primero 640 KB utilizados por el Sistema Operativo para cargar su parte fija en memoria, sus controladores, los programas residentes.  Almacena y ejecuta Programas.  Esta dividida en 10 bloques de 64 KB cada uno, donde se alojan el COMMAND.COM, IO.SYS, MSDOS.SYS, AUTOEXEC.BAT, CONFIG.SYS, DBLSPACE.BIN

TSR (Terminate and Stay Resident) (15Kb). Son los programas que se cargan y permanecen en memoria, por ejemplo antivirus, doskey, sidekick, controladores o drivers.  Las aplicaciones tienen disponibles 178 Kb.  La memoria está constituída en bancos de chips (ej., 2 bancos de 256Kb + 2 bancos de 64Kb)(ej., en AT 286, 4 bancos de 256 Kb = 1024 Kb)   No obstante los 1024 Kb, la memoria convencional sigue siendo de 640Kb (la que utiliza fácilmente DOS), el resto será memoria extendida o expandida.

Los administradores de Memoria :

El DOS 6 recurre a varios administradores de memoria:

HIMEM.SYS, que posibilita el acceso a la memoria extendida y a los HMA . Está de acuerdo con la norma XMS 2.0.

EMM386.EXE, que retorna la memoria extendida administrada por Himem.sys a fin de emular la memoria expandida y/o proveer UMB.

RAMDRV.SYS, que crea un disco virtual.

SMARTDRV.EXE, que crea un cache para los discos.

Usted encontrará estos mismos administradores en Windows.  Si usted trabaja simultáneamente con DOS 6 y Windows, asegúrese de contar con las versiones más recientes.


ROM

Hay placas, como las recién mencionadas y las de red que contienen ROM, generalmente chips de 24 a 28 patas, generalmente con zócalo y etiqueta de papel. Las ROM son memorias a pesar de inflexibles y requieren, como tales, un lugar para su acceso en el área entre los 640Kb y 1024Kb.

Buffers y Marcos

Tarjetas de red, como ejemplo, necesitan como 16Kb de espacio de almacenaje temporal para retener transmisiones. La comunicación con la memoria expandida necesita como 64Kb para “marcos de páginas” para memorizar las transferencias de entrada y salida. Esto se maneja dentro del área de 640Kb a 1024Kb.

A.1.2. ) Memoria Superior ( UMB = Upper Memory Block  = Bloques de Memoria Superior ) : esta compuesta por los huecos no utilizados entre los 640 KB y los 1.024 KB.  No puede ser utilizada directamente por el D.O.S. o los programas.  Para utilizarla se necesita instalar controladores apropiados que permitan su acceso ( ejemplo : EMM386.EXE ).  Se la denomina también Memoria Reservada, se utiliza para Memoria de Video, la ROM BIOS y direcciones de memoria para algunas placas de expansión.


A.1.3. ) Memoria Expandida : desarrollada por Lotus, Intel y Microsoft en el año 1985 para placas y controladores de Memoria Expandida.  Se denominó LIM - EMS ( Lotus Intel Microsoft – Expanded Memory Specification ) que maneja hasta 4 MB de Memoria Expandida paginando de a 64 KB en Memoria Superior ( tomando 64 KB de la Memoria Superior – bloque comprendido entre los 640 KB y los 1.024 KB - ) para utilizarlos como 4 Páginas de 16 KB cada uno, que corresponden a otras direcciones más altas.  Sus emuladores son : QEMM386, 386MAX y EMM386 ( con Windows 3.1 o D.O.S. 5.0 ).

Memoria EMS, LIM, Paginada, Expandida

Los 640Kb que DOS permite son insuficientes y la Memoria Extendida es prácticamente inútil con DOS.  Ej. Las hojas de cálculo tienen que tener todos sus datos en memoria al mismo tiempo, por lo que un archivo con 2 MB, resulta imposible de cargar en DOS.  Lotus, Intel y Microsoft desarrollaron un software, el LIM,  para que un producto pueda omitir las limitaciones de DOS, a través de paginar la memoria (pueden administrar hasta 32Mb de memoria paginada).  Se manejan 4 páginas de 16Kb a la vez, de memoria expandida,  en el área de 640 a 1024Kb. Se trata de ir trayendo páginas de 16Kb de memoria expandida al área reservada (denominándose también a este sector: marco de página y al pasaje de datos: paginar).  El paginado toma tiempo así que el acceso a memoria convencional es más rápido que a memoria expandida.  Productos de software actuales como el EMM386 permiten configurar la memoria extendida como expandida, es decir, hacen simular la extendida como expandida para poder correr programas que utilizaban bajo DOS esta modalidad.


A.1.4. ) Memoria Extendida : va más allá del Primer MegaByte ( 1.024 KB a 4.096 KB ) de memoria, puede ser direccionada por procesadores 80286 o superiores.  Trabaja en modo protegido ( un area o zona de memoria NO puede ser utilizada por otro programa ).  Utiliza el controlador HIMEM.SYS que divide a la Memoria Extendida en dos : 64 KB para HMA ( High Memory Area ) y la otra enMemoria Extendida XMS ( eXtended Memory Specification ) el estandar desarrollado por Lotus, Intel y Microsoft.  Los Sistemas Operativos que utilizan esta modalidad son Windows 3.x, Windows 95, 98, NT, OS/2 y Novell 386.

La idea fue desarrollar micros capaces de competir con mainframes, con espacios más grandes de acceso a memoria. Entonces desde los equipos 286 se puede tener mayor acceso. Esta puede dirigirse a 16Mb. Los equipos 386 y 486 a 4Gb de RAM.  La RAM por sobre el primer Mb, se la denomina memoria extendida (XMS – extended memory specification). Pero hay una trampa, para poder usar esta memoria el procesador debe conmutar a otra modalidad, la modalidad protegida, modalidad esta incompatible con la anterior. Esta se denomina así porque protege de que ninguna aplicación se salga del rango de memoria asignado.  La CPU tiene un sistema interconstruído que lleva registro de a cual aplicación le corresponde cual memoria.  Si una intenta salirse del lugar emite un mensaje, deteniendo probablemente la ejecución del programa. A diferencia con sus antecesores que no podían direccionar más de 1024Kb, en los que las aplicaciones usan la memoria a gusto sin pedir espacio.  Se los define como procesadores que poseen una personalidad dividida: cuando arrancan actúan como un 8088 (modalidad real) y luego unas cuantas instrucciones los transportan a modalidad protegida, sin poder ejecutar de esta manera programas de DOS, solo los diseñados para funcionar en modalidad protegida.  OS/2 utiliza originariamente modalidad protegida.  Windows trabaja en modalidad protegida, por ello

puede aparecer el mensaje “Esta aplicación ha violado la integridad del sistema”


A.1.5. ) Memoria Alta ( HMA = High Memory Area ) : se encuentra entre los 1.024 KB y los 1.088 KB, permitiendo cargar de un programa a la vez.  Se utiliza para cargar la parte residente del D.O.S. y algunos controladores, liberando Memoria Convencional.

A.1.6. ) La ROM BIOS : se puede leer datos, pero no se puede escribir nuevos, ni modificar los existentes.  Este tipo de memoria se encuentra pregrabada por el fabricante y contiene instrucciones sobre el manejo de algunas tarjetas o las operaciones principales de la PC. Este tipo de ROM se llama BIOS ( Basic Input Output System = Sistema Básico de Entrada Salida ).

Es el traductor de los llamados del Sistema Operativo a los dispositivos de Entrada /  Salida.  Se ubica en los últimos 64 KB de Memoria Reservada o Superior.  Los Chips BIOS poseen 24 o 28 patas.  Marcas : AMI BIOS, AWARD


El Chip de BIOS del sistema y a su izquierda el controlador del teclado.


A.1.7. ) Memoria de Video : utilizada por la Placas de Video para mantener el contenido de la pantalla.  Originariamente ocupaba 128 KB.  Las placas EGA, VGA y SVGA poseen más de 128 KB.

Monitor

Espacio utilizado en RAM – Dirección Hexadecimal -

Decimal

KiloBytes

Total

MDA

B0000 – B1000

720.896 – 724.992

704 KB – 708 KB

4 KB

CGA

B8000 – BC000

753.664 – 770.048

736 KB – 752 KB

16 KB

EGA

A0000 – BFFFF

C0000 – C3FFF

655.360 – 786.431

786.432 – 802.815

640 KB – 768 KB

768 KB – 784 KB

ROM en RAM

16 KB

16 KB

VGA

C0000 – C5FFF

786.432 – 811.013

768 KB – 792 KB

ROM en RAM

24 KB

SVGA

C0000 – C7FFF

786.432 – 819.199

768 KB – 800 KB

ROM en RAM

32 KB

EGA – VGA – SuperVGA, utilizan la modalidad PAGING, por la cual no necesitan volcar toda su memoria de tarjeta en la memoria RAM, sino ir paginándola.  EGA y VGA fueron preparadas para poder anular un sector de dirección para la utilización de sistemas de diagnóstico con salida a MDA, es decir, chequear EGA y VGA viendo resultados en segundo monitor de placa MDA.

A.2. ) SHADOW RAM : ver ROM SHADOW

A.3. ) Memoria CACHE : memoria ultra rápida que agiliza los procesos.  Cuando los procesadores comenzaron a tener velocidades de reloj cada vez mayores, y funcionaban más y más rápido, los tiempos de acceso de memoria RAM dinámica no alcanzaba para seguirle el ritmo.  La solución sería utilizar memorias con menores tiempos de acceso : las RAM Estáticas ( son más costosas que las memorias RAM Dinámicas ).  Las memorias de tipo Estática, acumulan las cargas en un grupo de seis transistores, que conforman celdas, esta integración provoca la perdida de la alta densidad de almacenamiento de estas, debido a esto se incrementa el volumen de las celdas y por lo tanto de los chips de memoria, además la integración de este tipo de elementos a esta escala es costosa, por lo tanto no se utiliza como memoria principal, sino como memoria Cache , o sea una memoria intermedia entre el procesador y la memoria RAM.   Ejemplo de utilización de la memoria Cache : el microprocesador procesa una página de un documento, en la Cache Externa se almacenan las páginas 2,3 y 4 ( que presupone va a utilizar ).  Cuando el Micro necesita alguna de esta páginas, busca primero en la memoria Cache Externa y si no la encuentra, la busca en la Memoria RAM.  El tiempo de acceso es de 4 Nanosegundos.  Las Memorias Cache pueden ser Externa e Interna.  En las 386, eran Externas solamente ( está conectada a través de un bus ).  A partir de las 486 aparece la Cache Interna.


1 - Cache Externa ( L2 = Level 2 o Nivel 2 ) : se ubican en la Motherboard.  Puede ser de 64 KB hasta 2 MB.  Ideal 256 o 512 KB.  Son de costo menor a las L1, ya que la integración de sustransistores no es tan reducido. 

Métodos de Escritura :

·               Write-Back ( Pentium ) : el Microprocesador graba o escribe la información en la Memoria Cache y pasa a la Memoria Principal CADA TANTO ( cuando el bloque de memoria debe ser reemplazado por otro, cuando el controlador de Cache determina que los datos han permanecido demasiado tiempo en la Cache ).

·               Write-Through ( 486 ) : todo lo que el procesador escribe en la Cache, se actualiza automaticamente en la Memoria Principal.

2 - Cache Interna ( L1 = Level 1 o Nivel 1 ) : se encuentra dentro del Microprocesador.  Memoria similar a la Cache Externa que se encuentra en el mismo trozo de silicio del microprocesador.  Trabaja con un bus Interno con un ancho de datos mayor al Externo y posee una velocidad de acceso mas elevada que la de L2 por una mayor miniaturización de sus transistores y la integración de los mismos.

      Pentium II : Cache Interna de 32 KB, son 2 de 16 KB, una para Datos y otra para Programas.

      K6 : Cache Interna de 64 KB, son 2 de 32 KB, una para Datos y otra para Programas.

A.4. ) Memoria VIRTUAL : similar a la Memoria RAM pero trabaja en el Disco Rígido.  Aparece con Windows 3.11.  La llamada “memoria virtual" es un espacio del disco que simula la memoria central.  Cuando esta última es insuficiente se la prolonga en el disco.  Este método ofrece una gran ventaja, la de disponer de una memoria central aparente considerablemente acrecentada y económica.  Pero también tiene dos inconvenientes :

1. Los datos se intercambian permanentemente entre la memoria central y el disco, lo que disminuye significativamente la velocidad de funcionamiento del programa.

2. El disco duro es mucho menos rápido que la memoria central.

Este concepto es aplicado por Windows cuando se trabaja en modo 386 extendido.  En ese caso el programa pondrá a su disposición una, cantidad de memoria central muy superior a la que usted posee en realidad.  Los datos del disco se ubican en un archivo oculto de intercambio.  Si durante el transcurso de su trabajo con Windows usted observa que el indicador luminoso que señala la actividad del disco duro se enciende muy frecuentemente sin motivo aparente, significa que el programa realiza numerosos intercambios con el disco.  Para trabajar más rápido piense en acrecentar la capacidad de su memoria central.


Tipos de Memorias RAM : pueden ser Estáticas o Dinámicas ( deben leerse y escribirse constantemente ).

1. ) DRAM ( Dynamic Random Access Memory )

2. ) SRAM ( Static Random Access Memory )

1. ) DRAM ( Dynamic Random Access Memory ) : más lentas y costosas que las memorias SRAM.  Reciben el nombre de Dinámicas porque deben refrescarse ( leerse y escribirse ) continuamente.  Esto se debe a que posee capacitores (se cargan con tensión y permanecen cargados durante un tiempo y luego se descargan ).

Capacidades : 1 Chip de 1 Mbits = 1.048.576 capacitores

Tiempo de acceso : se mide en Nanosegundos ( Ns ).  Estan entre 60 y 150 Ns.

Tecnologías :

1.1. DRAM FPM ( Fast Page Mode = Modo Paginado Rápido ) :

            1.2. DRAM EDO ( Enhanced Data Output = Salida/transferencia  de Datos Mejorada ) : año 1995.  Con tiempo de acceso similar a los SIMMs de 72 Pines, pero optimizados para entregar una mayor transferencia de datos cuando se necesitan varios bloques de memoria.  Las EDO pueden ser SIMM de 72 pines o DIMM de 168 pines.  Es Memoria Asincrónica ( igual que las Fast Page ).

            1.3. SDRAM ( Synchronous Dynamic Random Access Memory = Memoria de acceso al azar, dinámica Sincronizada) : aparecen en 1996. Trabaja sincronizada con la velocidad del Bus que la comunica con el Microprocesador, evitando estados de espera ( caracteristicas de las memorias Fast Page y EDO ).  Incorpora modos de transferencia de datos continuos en Ráfagas ( Burst Mode ) que acelera el acceso a datos contiguos, y a su vez permite comenzar a acceder a otro dato en paralelo ( Pipeline ) sin que haya completado el Primero.  Tiempo de acceso : 15 Ns para 66 MHz, 10 Ns para 100 MHz y 8 Ns para 125 MHz.  Puede resultar peligroso instalar DIMMs SDRAM de 168 pines con SIMMs EDO de 72 pines.  Las SDRAM pueden dañarse ( trabajan a 3.3v ).  Los SIMMs trabajan a 5 v.

            1.4. Direct RDRAM ( Rambus Dynamic Random Access Memory o RIMM ) : 1997.  Tiene mayor velocidad de transferencia de datos.  Es una versión mejorada de las memorias SDRAM.

Historia

La memoria principal de un PC esta formada por módulos que se inserta en las ranuras de ampliación integradas en la placa base.  Los antiguos PC utilizaban unos zócalos de ampliación de memoria denominados DIPS cápsula dual en línea ( Dual Inline Package), en los que se insertaban los chips de memoria que poseían unos pocos KB. Este método además de proporcionar una pequeña cantidad de memoria, provocaba que por medio de la inserción de los chips los contactos de los mismos o patas se doblaran o quebraran, quedando inutilizables.  Los PC anteriores a los 80486de Intel, en lugar de utilizar DIPS utilizaban SIMMs de treinta contactos, que solo alcanzaban a proporcionar hasta 32 MB.  Los procesadores 80486 DX2 comenzaron a utilizar socalos de expansión de 72 contactos, para módulos SIMM de 72 contactos con el obvio incremento de la capacidad de los chips de memoria.  Estos módulos permitían almacenar 32 bits por ciclo y por lo tanto devén instalarse de a pares para trabajar con procesadores con un buz externo de 64 bits, que básicamente son dos módulos SIMM  de 30 contactos integrados en uno.  A partir de los procesadores 80486 DX4 hicieron su aparición los módulos de memoria DIMM, que poseen 168 contactos y se ubican en socalos con 168 contactos.

Luego de la aparición de los procesadores Pentium II a 200 MHz, hicieron su aparición los DIMM de memoria preparados para ser utilizados con buces de datos a 100 MHz como los que utilizan este tipo de procesadores y que no pueden ser utilizados en buces de datos de 66 MHz

Bancos de Memoria :

Aspecto de las memorias centrales

Las memorias centrales, sobre todo las RAM, se presentan bajo diversos aspectos:

 - En circuito integrado clásico.  La figura siguiente ilustra el aspecto de un circuito integrado en caja DIP (con doble hilera de conexiones) de 24 pines.  Básicamente existen circuitos del tipo DIP con 16 o 18 pines, lo que explica que, en un intento de universalización, algunos fabricantes hayan previsto soportes dobles en sus tarjetas.

                                

 - En batería de circuitos integrados que reagrupan ocho o nueve circuitos.  En general se trabaja en secuencias de un byte; en ese caso, el noveno circuito sirve para controlar la paridad.  La figura siguiente esquematiza un agrupamiento de ese tipo.  Una tarjeta de memoria puede presentar el aspecto que ilustra la figura .

                           

Observe la división de la tarjeta en grupos de memoria llamados "bancos".  Cada banco generalmente se encuentra totalmente ocupado por circuitos idénticos o totalmente vacío.  Cada banco puede estar ocupado por circuitos individuales de capacidad variable, a condición de que la lógica de administración haya sido prevista en la máquina.  De este modo se pueden obtener varias combinaciones. Con frecuencia, los interruptores colocados en la tarjeta servirán para declarar la capacidad y la organización de la memoria realmente implantada.  En barras de circuitos integrados diferentes


En barras SIMA con una única hilera de conexión (SIMA = 'Single Inline Memory Module’)

Los Chips o Módulos pueden ser : A ) SIPs, B ) SIMMs y C ) DIMMs

A ) Módulos SIPs ( Single In-Line Packages = Paquete de Memorias Simples en Línea ) : 30 pines o agujas.

B ) Módulos SIMMs ( Single In-Line Memory Module = Módulo de Memoria en Línea Simple ).   Aparecen en 1993.  Son DRAM FPM.


Módulo de 30 pines ( 16 bits ).  Capacidades : de 256 KB hasta 16 MB.

Módulo de 72 pines ( 32 bits o 36 bits los que tienen Paridad ).  Capacidades : de 2 MB hasta 256 MB.  Tecnología Fast Page Mode, con 2 módulos de 32 bits se conforma 1 Banco de Memoria de 64 bits ( para un ancho de Datos de 64 bits. )  Es un módulo con circuitos electrónicos DRAM montados en una placa de circuito impreso con terminales doradas o plateadas. Los SIMMs se encuentran disponibles en dos configuraciones: con 30 o 72 contactos (pins). Los contactos controlan la cantidad de información que puede ser transferida en cada transacción entre el CPU y la memoria. Los contactos de metal en cada lado del SIMM están electrónicamente enlazados.  Soporta transacciones de 32 bits.  Todas las Pentium y PowerPC utilizan pares de modo de página rápida sin paridad y EDO para soportar transacciones de 64 bits.


 


C ) Módulos DIMMs ( Dual In-Line Memory Module = Módulo de Memoria Dual en Línea ) : aparecen en 1995. Son de 168 pines ( 64 bits o 72 bits las que tienen paridad ).  Fueron desarrolladas para Pentum Pro ( Bus de Datos de 64 bits ).

Son Módulos DRAM EDO,  SDRAM y Direct RDRAM ( Rambus Direct RAM ).

Módulo

DIMM de 168 Pines

Soporta transacciones de 64 bits.  Memoria HPM ( Hyper Page Mode = Modo Super Paginado ).  El BIOS y la Motherboard deben soportar memorias EDO.

Deja más espacio libre en la tarjeta madre ( puede reemplazar dos SIMMs de 72 pines ).

Los modelos más populares son el de 3.3 volt ECC ( Error Correction Code = Código de Corrección de Errores ) con buffer, el 3.3 volt sin buffer, el de 5 volt con buffer y sincrono.


Módulo DIMM tecnología PC 100 :

Estos DIMMs ( 100 MHz o 133 MHz ) que se instalan en las tarjetas de procesamiento central INTEL 440BX y que funcionan con unidades de procesamiento central (CPUs) de 350MHz o 400MHz. Esta tecnología es 20% más rápida que la anterior de 66MHz.


Módulo DIMM tecnología RIMMS :

Módulos de memoria con capacidades de procesamiento de hasta 800Mhz

Módulos DIMM diseñados para Notebooks :


Módulo DIMM de 72 pines : Diseñado para las notebooks.  Soporta transacciones de 32 bits.  Los modelos populares son modo de página rápida con paridad y sin paridad, EDO, 3.3 y 5 volts.

Módulo DIMM de 144 Pines : Se convertirá en un módulo popular de las nuevas notebooks.  Soporta transacciones de 64 bits.  Deja mas espacio libre en la tarjeta madre (puede reemplazar dos SO DIMMs de 72 pins).


 


2. ) SRAM ( Static Random Access Memory ) : son más rápidas que los módulos DRAM, dado que no requieren del ciclo de refresco.  Tiempo de acceso : 25 Ns

      2.1. SRAM Asincrónicos : utilizan Chips SRAM Asincronicos.  El módulo ( de 256 KB es similar al módulo SIMM de 72 Pines ) se inserta en una ranura especial y actua como memoria Cache ( la Motherboard detecta automaticamente al módulo ).

      2.2. BSRAM ( Burst Static Random Access Memory = Memoria de acceso al azar estática Fugaz ).  SRAM de Estallido Paralelo ( Pipeline Burst SRAM Module ).  Similar a los Asincrónicos pero con rendimiento superior ( realiza operaciones de lectura / escritura en paralelo a altísimas velocidades y no ofrece estados de espera ).

CMOS ( Complementary Metal-Oxide Semi-Conductor ) : también llamada CMOS-SETUP o Memoria RAM Resguardada.

1 - La memoria CMOS es la encargada de mantener la información sobre la configuración de la computadora.  Esta memoria está alimentada por una pila o batería ( de 4,5 v o 6 v ) que se carga mientras esta encendida la computadora.  Las PCs tienen grandes capacidades de expansión, por lo que cada vez que se agrega un nuevo dispositivo o tarjeta a la PC, esta a veces no autodetecta a la nueva tarjeta, por lo que hay que comunicarle los cambios realizados y grabarlos en la memoria CMOS, para que cada vez que se encienda la PC, esta reconozca cada uno de los componentes declarados.

2 - El programa SETUP ( Configuración ) que es parte de la BIOS, permite modificar la configuración almacenada en la memoria CMOS y volverla a grabar en esta.  Cualquier cambio que se efectue en el Hardware de la PC, deberá ser notificado mediante el SETUP a la memoria CMOS.

B ) Memoria ROM

ROM ( Read Only Memory = Memoria de sólo lectura ) : posee la capacidad de almacenar de forma permanente la información , sin necesidad de contar para ello con ningún tipo de alimentación eléctrica.  Toda PC  tiene una mínima cantidad de memoria ROM, la cual almacena el software de arranque, la configuración de diversos dispositivos , los puertos , IRQs, etc. ( BIOS ).

En la actualidad las memorias de tipo ROM evolucionaron a las memorias EEPROM.

B.1. ) PROM ( Programable ROM ) : programable una sóla vez.  Almacena el BIOS de la PC.

B.2. ) EPROM ( Erasable Programable ROM ) : se borran y reprograman con luz ultravioleta o tensión eléctrica en una de las patas.

B.3. ) EEPROM ( Electricaly Erasable Programable ROM ) : es una Memoria ROM borrable y programable electricamente, tiene como particularidad poder ser alterada o regrabada la información que posee sin necesidad de manipular el chip de memoria o el mother como debia hacerse con las memorias de tipo ROM, por lo tanto el BIOS, puede ser actualizado en sus rutinas de inicio de forma mas fácil y con un costo mucho menor.

B.4. ) FLASH ROM ( ROM Programable ) : también llamada Flash BIOS.  Chip de BIOS que puede reprogramarse o actualizarse con un software especial sin necesidad de reemplazarlo.  Esta reprogramación se realiza para que pueda utilizar nuevos perifericos, soporte Plug & Play ( enchufar y usar ) o ahorro de energía.

B.5. ) ROM SHADOW ( Sombra de la Memoria de Sólo Lectura ) : es más lenta que la memoria RAM.  La opción ROM SHADOW se instala desde el CMOS-SETUP.  Al activarse esta opción se copian los contenidos de la BIOS en la memoria RAM.  De esta manera se aceleran las operaciones que lleva a cabo el BIOS, dado que se encuentra en la memoria RAM que es mucho más rápida.

B.6. ) CHIPSET ( Conjunto o juego de Chips o Circuitos Integrados ) : el Conjunto de Chips o Circuitos Integrados de memoria ROM se encarga de ayudar al Microprocesador a realizar ciertas tareas que este delega a ellos.  Las tareas realizadas por el ChipSet son de control y organización del acceso a la memoria principal, al bus de Datos, al bus de direcciones, a los periféricos, etc.  Esta soldado a la MotherBoard y es uno de los componentes más importantes de la MotherBoard, ya que determina el rendimiento general de la misma.  Marcas : INTEL, OPTI, PC CHIP, UMC, SIS, VIA


Integrantes de un ChipSet : Controlador de Bus, Controlador de Memoria, Buffer de Datos y Direcciones, Controlador de Cache Externa, Controlador de Dispositivos

Chip Set marca OPTI                                      Chip Set marca VIA

La Mémoire Flash

Memoria Flash
Estas expansiones se utilizan en cámaras digitales, computadoras portátiles y equipos de prueba.

  • Disponibles en 3.3 o 5volts y en varios formatos y paquetes.
  • Estándares incluyen Compaq Flash, Miniature Flash, Linear Flash y ATA Flash.

PCMCIA cards

PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)
PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association/ Asociación internacional para las tarjetas de memoria de computadoras personales)

  • permite la conexión e intercambio de varios componentes en la misma tarjeta.
  • diseñada para permitir la conexión de dispositivos de entrada y salida incluyendo memoria para fax/modem, SCSI y otros productos de redes.
  • desarrollado para aceptar el mismo tipo de maximización de memoria que caracteriza a las computadoras personales.
  • diseñada para ser instalada en pequeñas ranuras en computadoras portátiles.

Criterio de Almacenamiento:

64K x 1 bit  x 8 chips = 64 Kb

256K x 1 bit x 8 chips = 256 Kbytes

Cada chip almacena 1 byte de un conjunto de 8 bytes (necesarios para cargar 1 byte). Un chip más es el chip de paridad. (Utilizado para verificar la integridad interna de la memoria. Este byte se coloca cuando se almacenan datos por primera vez, durante la sesión, y se verifica cuando los datos son leídos: “parity error”).  Antes venían en dips sobre el mother. Actualmente en modalidad simms (single inline memory modules), pasando por los chips nybles, que contenían conjuntos de 4 bytes.  El ejemplo anterior en nybles serían 2 chips.

Criterio de velocidad:  Es el tiempo de acceso, este es parte del tiempo de ciclo del chip. Tiempo de ciclo es la rapidez con que el chip puede responder a una solicitud de la CPU. Los tiempos se miden en nanosegundos (ns) o billonésimos de segundo. 80, 75, 65, 60, 53 ns son los tiempos de acceso más comunes. No se los clasifica por tiempo de ciclo.

8088

8 bits

8 chips x 1 bit x 64 Kbits = 64 Kbytes

8 chips x 1 bit x 256 Kbits = 256 Kbytes

8 chips x 1 bit x 1024 Kbits = 1024 Kbytes

(8 chips o 2 chips Nybles x 4 bits)

80286

16 bits

16 chips x 1 bit x 256 Kbits = 0,5 Mbytes (1 banco)

(16 chips o 2 simms x 8 bits)

80386

32 bits

32 chips x 1 bit x 256 Kbits = 1 Mbyte (1banco)

(32 chips o 4 simms x 8 bits)

80486

32 bits

1 simm x 32 bits (72 pines) = 1 banco

Pentium

64 bits

2 simms x 32 bits (72 pines) = 1 banco

Nybles en SIMMs no existieron.  Los SIMMs de 8 bits existieron previamente como simms de 9 bits, porque 1 bit era de paridad, que luego quedara en desuso.

Estados de espera

La memoria debe responder a una solicitud de la CPU en dos ticks de reloj

8 MHz = 8 millones de ticks/seg

Tiempo de 1 tick = 1/8 millonésimas de segundo = 0,000000125 = 0,125 ms = 125 ns

ms = microsegundo

Tiempos de Ticks:

MHz

MILLONESIMAS DE SEGUNDO

SEGUNDOS

MICROSEGUNDOS

NANOSEGUNDOS (ns)

10

1/10

0,000000100

0,100

100

20

1/20

0,000000050

0,050

50

33

1/30

0,000000030

0,030

30

Como debe responder en 2 ticks, entonces la memoria de una computadora de 33 MHz deberá responder en 30 ns x 2 = 60 ns.  Al tiempo de acceso de las memorias hay que sumarles el tiempo de carga, entonces :

Tiempo de ciclo = Tiempo de acceso + Tiempo de carga

Ejemplos : CPU de 20 MHz

Tiempo de ciclo va a ser igual a 1/20, es decir, 50 ns,  x 2 ticks = 100 ns

Memorias en este equipo de 60 ns ¿funcionarán bien?, vemos:

Su tiempo de ciclo será 60 ns de acceso + 45 ns (aprox) de carga = 105 ns

Es decir tendrán respuestas 5 ns más lenta de lo que correspondería.

Podemos solucionar este inconveniente:

1)      Colocando un procesador más lento

2)      Instalando memorias más rápidas

3)      Agregando estados de espera

Un estado de espera significa establecer que en lugar de la memoria tener que responder en 2 ticks de reloj podrá hacerlo en 3 ticks, por lo que nuestro CPU requerirá respuesta en 150 Ns (50ns x 3 ticks) y nuestras memorias con 105 Ns de tiempo de ciclo serán lo suficientemente rápidas.  Pero de esta manera nuestro procesador disminuirá su performance de fábrica dado que permitirá respuestas más lentas de memoria, alcanzando una velocidad de 13 MHz en lugar de los 20 MHz propios.  Tiempo de ciclo de 150 ns = 150/2 ticks (sin estado de espera) = 75 ns = 13 MHz (1/75)

Caché de memoria

El problema está planteado, las CPU son más rápidas que las memorias.  Existen memorias más rápidas, las RAM estáticas (caras) para poder cargarlas en toda la memoria, pero se constituyeron pequeños RAM estáticos para que la CPU pueda consultar sin estados de espera, la memoria caché. Se agrega además un controlador de caché para administrar el conjunto.  El controlador trata de suponer sectores de RAM a ser consultados próximamente por CPU y los vuelca a la RAM estática, la que es mucho más rápida y no requiere estados de espera.  Prácticamente acierta entre el 80 y el 99%


Resumen de las Memorias :


 


Tiempos de acceso a las memorias de distintos procesadores INTEL :                                      .

 

Pentium

Pentium Pro

Pentium II a 66MHz

Pentium II a 100 MHz

Pentium II Xeon

Frecuencia interna

233 MHz

200 MHZ

300 MHZ

400 MHz

400 MHz

Caché L1

4 ns  (233 MHz)

5 ns ( 200 MHz)

3 ns ( 300 MHz)

2 ns ( 400 MHz)

2 ns (400 MHz)

Cache L2

15 ns ( 66 MHz)

5 ns ( 200 MHz)

6 ns ( 150 MHz)

5 ns ( 20 MHz)

2 ns (400 MHz)

Frec. del bus del Sistema

66 MHz

66 Mhz

66 MHz

100 MHz

100 MHz

Velocidad Memoria

60 ns ( 16 MHz)

60 ns ( 16 MHz)

15 ns ( 66MHz)

10 ns ( 100 MHz)

10 ns (100 MHz)


PC Hardware                                                            Memorias

Hemos de distinguir entre la memoria principal, la memoria caché, y la memoria de video. La primera se emplea para poder ejecutar mayores y más programas al mismo tiempo, la segunda para acelerar los procesos de la C.P.U, y la tercera nos permite visualizar modos de mayor resolución y con más colores en el monitor, así como almacenar más texturas en tarjetas 3D.

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, algunas por ejemplo sólo soportan módulos de 3,3V. Afortunadamente, hay una muesca en estas memorias que impide conectar un módulo en un zócalo para el que no ha sido diseñado.

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, por ejemplo los módulos de 2 Mb no suelen ser habituales, y los de 256Kb y 1Mb sólo están en formato de 30 pins., y los módulos DIMM empiezan a partir de 16 Mb.

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.

   

Módulos por banco

Procesador

bus de datos

SIMM 30 pins (8 bits)

SIMM 72 pins (32 bits)

DIMM (64 bits)

386/486

32 bits

4 (4 x 8 = 32)

1

N/A*

Pentium/P.Pro

64 bits

N/A*

2 (2 x 32 = 64)

1

* No Aplicable

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.

Estructura de la memoria

Para saber más sobre memorias, pásate por la Guía de Kingston (en perfecto inglés)

© 1997-1998 Eduard Puigdemunt i Gelabert


RIMM (RAMBUS Inline Memory Module)

(RAMBUS Inline Memory Module o Módulo de Memoria RAMBUS) Este dispositivo es el ultimo ajuste tecnologico que se hace en el mundo de almacenamiento bolatil Este modulo con 184pines independientes es fabricado en las capacidades de 64Mb, 128Mb, 192Mb y 256Mb, contando con una transferencia de datos que puede llegar a ser hasta de 800Mhz.

dimm.jpg (3500 bytes)

RIMMS

Shikatronics se complace en presentarle los nuevos y novedosos módulos de memoria con capacidades de procesamiento de hasta 800Mhz

PC 100

PC100s
Estos DIMMs (100MHz) que se instalan en las tarjetas de procesamiento central INTEL 440BX y que funcionan con unidades de procesamiento central (CPUs) de 350MHz o 400MHz. Esta tecnología es 20% más rápida que la anterior de 66MHz.

168 Pin DIMM

DIMM CON 168 PINES

  • Soporta transacciones de 64 bits.
  • Deja mas espacio libre en la tarjeta madre (puede reemplazar dos SIMMs de 72 pins).

Los modelos más populares son el de 3.3 volt ECC con buffer, el 3.3 volt sin buffer, el de 5 volt con buffer y sincrono. 

144 Pin SO DIMM

SO DIMM CON 144 PINES

  • Se convertirá en un módulo popular de las nuevas notebooks.
  • Soporta transacciones de 64 bits.

Deja mas espacio libre en la tarjeta madre (puede reemplazar dos SO DIMMs de 72 pins).

72 PIN SO DIMM

SO DIMM CON 72 PINES

  • Diseñado para las notebooks.
  • Soporta transacciones de 32 bits.
  • Los modelos populares son modo de página rápida con paridad y sin paridad, EDO, 3.3 y 5 volts.


SIMM (Single Inline Memory Module)

(Single In-line Memory Module o Módulo de Memoria en Línea Única) Es un módulo con circuitos electrónicos DRAM montados en una place de circuito impreso con terminales doradas o plateadas. Los SIMMs se encuentran disponibles en dos configuraciones: con 30 o 72 contactos (pins). Los contactos controlan la cantidad de información que puede ser transferida en cada transacción entre el CPU y la memoria. Los contactos de metal en cada lado del SIMM están electrónicamente enlazados.

72 Pin SIMM

SIMM CON 72 PINES

·        Soporta transacciones de 32 bits.

·        Todas las Pentium y PowerPC utilizan pares de modo de página rápida sin paridad y EDO para soportar transacciones de 64 bits.


VRAM (Memoria de video)


CARACTERISTICAS TÉCNICAS

DIMM con 168 pines

128M

8M x 8

ECC

DIM-201672V4S08G4

128M

8M x 8

NO-ECC

DIM-201664V4S08G4

64M

8M x 8

ECC

DIM-200872V4S08G4

64M

8M x 8

NO-ECC

DIM-200864V4S08G4

64M

4M x 16

NO-ECC

DIM-200864V5S08G

32M

4M x 16

NO-ECC

DIM-200464V5S08G

       

SO DIMM con 144 pines

SDRAM

     

64M

4M x 16

NO-ECC

DIM-400864V5S10G

32M

4M x 16

NO-ECC

DIM-400464V5S10G

       

EDO

     

64M

4M x 16

NO-ECC

DIM-400864V5E60G

32M

4M x 16

NO-ECC

DIM-400464V5E60G

       

SGRAM

2M

256K x 64

100 MHz

DIM-425664VCG10G

4M

512K x 64

100 MHz

DIM-451264VCG10G

8M

1M x 64

100 MHz

DIM-400164VCG10G

       

DIMM con 168 pines Flash Módulo

16M

2M x 64

70ns / 100ns

16M /2M X 64

Los módulos RIMM (Direct RAMBUS)


rimm.jpg (21290 bytes)

El Direct Rambus™ RIMM™ es un módulo de memoria para el PC de altas prestaciones y de nueva generación. Desarrollado junto con Intel Corporation, la tecnología Direct Rambus tiene la proporción adecuada de prestaciones/precio requerida por la velocidad de reloj de los a_Topology.gif (15817 bytes)procesadores que se van a vender para los PCs a partir de 1999.  El módulo RIMM conforma el estándar DIMM, pero no es compatible pin a pin. Su arquitectura está basada en el requerimiento eléctrico del canal Direct Rambus, un bus de alta velocidad operando a una frecuencia de reloj de 400 MHz, el cual permite una transferencia de datos de 800 MHz. Un canal de dos bytes de ancho se usa para dar un pico de transferencia de datos de 1,6 Gb por segundo. El bus usa las líneas de transmisión características para mantener la alta integridad de la señal.

Se pueden usar hasta tres módulos RIMM en una placa base de un PC de escritorio, como se muestra en la imagen de la derecha. Aquí el canal Rambus se extiende desde el controlador a través de cada módulo RIMM usado de una forma continua hasta que se alcanza la terminación del canal. Los módulos de continuidad de bajo costo se usan para mantener la integración del canal en sistemas que tengan menos de tres módulos RIMM.

Un chip en placa SPD (Serial Presence Detect) PROM se usa para permitir la inicialización de la información al procesador del sistema en el encendido. Esta técnica asegura la compatibilidad de todos los fabricantes de RDRAM Direct Rambus que producen dispositivos DRAM de varias densidades.  La creciente lista de fabricantes de Rambus que producen los módulos RIMM incluyen los más importantes fabricantes de módulos de memoria. Se planea una variante de los módulos RIMM para los PCs portátiles. La tecnología Direct Rambus también se desarrolla para servidores de gran escala, estaciones de trabajo y aplicaciones de comunicaciones.  A nivel de sistema, los fabricantes de lideran la industria se han asociado en torno al Rambus para desarrollar los componentes de la infraestructura estandarizada de Direct Rambus incluyendo dispositivos de memoria RDRAM®, controladores de memoria, chips de reloj y conectores.

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