MEMORIAS RAM Y ROM
Los ordenadores y dispositivos móviles necesitan principalmente dos tipos de memoria para operar correctamente y poder almacenar los datos con los que trabajan. Estos dos tipos de memoria son conocidos como memoria RAM y ROM, y vamos a analizar en detalle cada una de sus diferencias y en qué destaca cada una.
Memoria RAM
Siglas de Random Access Memory, un tipo de memoria a la que se puede acceder de forma
aleatoria; esto es, se puede acceder a cualquier byte de la memoria sin pasar por los bytes precedentes. RAM es el tipo más común de memoria en las computadoras y en otros dispositivos, tales como las impresoras.
Hay dos tipos básicos de RAM:
DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica
SRAM (Static RAM), RAM estática
Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La RAM dinámica necesita
ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAM estática no necesita ser refrescada
tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos
tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación. En el lenguaje común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible para programas. En contraste, ROM (Read Only Memory) se refiere a la memoria especial generalmente usada para almacenar programas que realizan tareas de arranque de la máquina y de diagnósticos. La mayoría de los computadores personales tienen una pequeña cantidad de ROM (algunos Kbytes). De hecho, ambos tipos de memoria ( ROM y RAM )permiten acceso aleatorio. Sin embargo, para ser precisos, hay que referirse a la memoria RAM como memoria de lectura y escritura, y a la memoria ROM como memoria de solo lectura. Se habla de RAM como memoria volátil, mientras que ROM es memoria no-volátil. La mayoría de los computadores personales contienen una pequeña cantidad de ROM que almacena programas críticos tales como aquellos que permiten arrancar la máquina (BIOS CMOS). Además, las ROMs son usadas de forma generalizada en calculadoras y dispositivos periféricos tales como impresoras laser, cuyas 'fonts' estan almacenadas en ROMs.
Tipos de memoria RAM
VRAM :
Siglas de Vídeo RAM, una memoria de propósito especial usada por los adaptadores de vídeo. A
diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedida por dos diferentes
dispositivos de forma simultánea. Esto permite que un monitor pueda acceder a la VRAM para las
actualizaciones de la pantalla al mismo tiempo que un procesador gráfico suministra nuevos datos.
VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que la una RAM normal.
Siglas de Single In line Memory Module, un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa de
circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los SIMMs son más fáciles de instalar que los antiguos chips de memoria individuales, y a diferencia de ellos son medidos en bytes en lugar de bits.
El primer formato que se hizo popular en los computadores personales tenía 3.5" de largo y usaba un
conector de 32 pins. Un formato más largo de 4.25", que usa 72 contactos y puede almacenar hasta 64
megabytes de RAM es actualmente el más frecuente. Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho bits y un bit de paridad, en 9 chips de memoria RAM dinámica) como memoria de ocho bits sin paridad. En el primer caso los ocho primeros son para datos y el noveno es para el chequeo de paridad.
Siglas de Dual In line Memory Module, un tipo de encapsulado, consistente en una pequeña placa de
circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un conector de 168 contactos.
Siglas de Dual In line Package, un tipo de encapsulado consistente en almacenar un chip de memoria en una caja rectangular con dos filas de pines de conexión en cada lado.
Se refiere a la RAM que ha sido configurada para simular un disco duro. Se puede acceder a los ficheros de un RAM disk de la misma forma en la que se acceden a los de un disco duro. Sin embargo, los RAM disk son aproximadamente miles de veces más rápidos que los discos duros, y son particularmente útiles para aplicaciones que precisan de frecuentes accesos a disco. Dado que están constituidos por RAM normal. los RAM disk pierden su contenido una vez que la computadora es apagada. Para usar los RAM Disk se precisa copiar los ficheros desde un disco duro real al inicio de la sesión y copiarlos de nuevo al disco duro antes de apagar la máquina. Observe que en el caso de fallo de alimentación eléctrica, se perderán los datos que huviera en el RAM disk. El sistema operativo DOS permite convertir la memoria extendida en un RAM Disk por medio del comando VDISK, siglas de Virtual DISK, otro nombre de los RAM Disks.
Memoria Caché ó RAM Caché :
Un caché es un sistema especial de almacenamiento de alta velocidad. Puede ser tanto un área
reservada de la memoria principal como un dispositivo de almacenamiento de alta velocidad
independiente. Hay dos tipos de caché frecuentemente usados en las computadoras personales:
memoria caché y caché de disco. Una memoria caché, llamada tambien a veces almacenamiento caché ó RAM caché, es una parte de memoria RAM estática de alta velocidad (SRAM) más que la lenta y barata RAM dinámica (DRAM) usada como memoria principal. La memoria caché es efectiva dado que los programas acceden una y otra vez a los mismos datos o instrucciones. Guardando esta información en SRAM, la computadora evita acceder a la lenta DRAM.
Cuando un dato es encontrado en el caché, se dice que se ha producido un impacto (hit), siendo un
caché juzgado por su tasa de impactos (hit rate). Los sistemas de memoria caché usan una tecnología
conocida por caché inteligente en el cual el sistema puede reconocer cierto tipo de datos usados
frecuentemente. Las estrategias para determinar qué información debe de ser puesta en el caché
constituyen uno de los problemas más interesantes en la ciencia de las computadoras. Algunas
memorias caché están construidas en la arquitectura de los microprocesadores. Por ejemplo, el
procesador Pentium II tiene una caché L2 de 512 Kbytes. El caché de disco trabaja sobre los mismos principios que la memoria caché, pero en lugar de usar SRAM de alta velocidad, usa la convencional memoria principal. Los datos más recientes del disco duro a los que se ha accedido (así como los sectores adyacentes) se almacenan en un buffer de memoria. Cuando el programa necesita acceder a datos del disco, lo primero que comprueba es la caché del disco para ver si los datos ya estan ahí. La caché de disco puede mejorar drásticamente el rendimiento de las aplicaciones, dado que acceder a un byte de datos en RAM puede ser miles de veces más rápido que acceder a un byte del disco duro.
Siglas de Static Random Access Memory, es un tipo de memoria que es más rápida y fiable que la más común DRAM (Dynamic RAM). El término estática viene derivado del hecho que necesita ser refrescada menos veces que la RAM dinámica. Los chips de RAM estática tienen tiempos de acceso del orden de 10 a 30 nanosegundos, mientras que las RAM dinámicas están por encima de 30, y las memorias bipolares y ECL se encuentran por debajo
de 10 nanosegundos.Un bit de RAM estática se construye con un --- como circuito flip-flop que permite que la corriente fluya de un lado a otro basándose en cual de los dos transistores es activado. Las RAM estáticas no precisan de circuiteria de refresco como sucede con las RAMs dinámicas, pero precisan más espacio y usan mas energía. La SRAM, debido a su alta velocidad, es usada como memoria caché.
DRAM
Siglas de Dynamic RAM, un tipo de memoria de gran capacidad pero que precisa ser constantemente
refrescada (re-energizada) o perdería su contenido. Generalmente usa un transistor y un condensador
para representar un bit Los condensadores debe de ser energizados cientos de veces por segundo para
mantener las cargas. A diferencia de los chips firmware (ROMs, PROMs, etc.) las dos principales
variaciones de RAM (dinámica y estática) pierden su contenido cuando se desconectan de la
alimentación. Contrasta con la RAM estática.
Algunas veces en los anuncios de memorias, la RAM dinámica se indica erróneamente como un tipo deencapsulado; por ejemplo "se venden DRAMs, SIMMs y SIPs", cuando deberia decirse "DIPs, SIMMs y SIPs" los tres tipos de encapsulado típicos para almacenar chips de RAM dinámica.
Tambien algunas veces el término RAM (Random Access Memory) es utilizado para referirse a la DRAM y distinguirla de la RAM estática (SRAM) que es más rápida y más estable que la RAM dinámica, pero que requiere más energía y es más cara
Siglas de Synchronous DRAM, DRAM síncrona, un tipo de memoria RAM dinámica que es casi un 20% más rápida que la RAM EDO. SDRAM entrelaza dos o más matrices de memoria interna de tal forma que mientras que se está accediendo a una matriz, la siguiente se está preparando para el acceso. SDRAMII
es tecnología SDRAM más rápida esperada para 1998. También conocido como DDR DRAM o DDR
SDRAM (Double Data Rate DRAM o SDRAM), permite leer y escribir datos a dos veces la velocidad bús.
FPM
Siglas de Fast Page Mode, memoria en modo paginado, el diseño más comun de chips de RAM
dinámica. El acceso a los bits de memoria se realiza por medio de coordenadas, fila y columna. Antes
del modo paginado, era leido pulsando la fila y la columna de las líneas seleccionadas. Con el modo
pagina, la fila se selecciona solo una vez para todas las columnas (bits) dentro de la fila, dando como
resultado un rápido acceso. La memoria en modo paginado tambien es llamada memoria de modo Fast Page o memoria FPM, FPM RAM, FPM DRAM. El término "fast" fué añadido cuando los más nuevos chips empezaron a correr a 100 nanoseconds e incluso más.
Siglas de Extended Data Output, un tipo de chip de RAM dinámica que mejora el rendimiento del modo de memoria Fast Page alrededor de un 10%. Al ser un subconjunto de Fast Page, puede ser substituida por chips de modo Fast Page. Sin embargo, si el controlador de memoria no está diseñado para los más rápidos chips EDO, el rendimiento será el mismo que en el modo Fast Page.
EDO elimina los estados de espera manteniendo activo el buffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo. BEDO (Burst EDO) es un tipo más rápido de EDO que mejora la velocidad usando un contador de dirección para las siguientes direcciones y un estado 'pipeline' que solapa las operaciones.
Siglas de Pipeline Burst SRAM. Se llama 'pipeline' a una categoría de técnicas que proporcionan un
proceso simultáneo, o en paralelo dentro de la computadora, y se refiere a las operaciones de
solapamiento moviendo datos o instrucciones en una 'tuberia' conceptual con todas las fases del 'pipe'
procesando simultáneamente. Por ejemplo, mientras una instrucción se está ejecutándo, la computadora está decodificando la siguiente instrucción. En procesadores vectoriales, pueden procesarse simultáneamente varios pasos de operaciones de coma flotante. La PB SRAM trabaja de esta forma y se mueve en velocidades de entre 4 y 8 nanosegundos.
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Memorias ROM
Como su nombre lo indica, una memoria de sólo lectura (ROM) es una unidad de
memoria que sólo ejecuta la operación de lectura; no tiene la posibilidad de escritura. Esto
implica que la información binaria almacenada en una ROM se hace permanente durante la
producción del hardware de la unidad y no puede alterarse escribiendo diferentes palabras
en ella.
Una ROM m x n es un arreglo de celdas binarias organizadas en m palabras de n
bits cada una. Una ROM tiene k lineas de entrada de dirección para seleccionar una de 2k
= m palabras de memoria, y n líneas de salida, una para cada bit de la palabra. En la figura
se muestra una rom de k=14 y n = 8. Arquitectura de Computadoras – Memorias Notas de Teórico
Basadas en las Notas de Teórico Versión 1.0 del Dpto. de Arquitectura-InCo-FIng Es fácil observar que con una ROM se puede implementar cualquier función lógica de k variables de entrada y n salidas. Basta con especificar el "contenido" de la ROM de manera que los n bits de cada palabra (posición del array) correspondan al valor de la función en el punto (que coincide con el índice del array).
La ROM no necesita una línea de control de lectura, porque en cualquier momento
las líneas de salida proporcionan en forma automática los n bits de la palabra seleccionada
por el valor de dirección. Además, una vez que se establece la función entre las entradas y
las salidas, esta permanece dentro de la unidad, aún cuando la corriente se apague y se
encienda de nuevo.
La ROM tiene un amplio campo de aplicaciones en el diseño de sistemas digitales.
Cuando se emplea en un sistema de computadora como una unidad de memoria, la ROM
se utiliza para almacenar programas fijos que no van a alterarse y para tablas de
constantes que no están sujetas a cambio.
Variantes Tecnológicas
Las ROMs así construidas tienen el inconveniente que una vez que se fabrican no
es posible cambiar su contenido.
Esto no sería un problema significativo cuando usamos las ROMs como circuito
combinatorio. Sin embargo el uso habitual de las ROMs es el de almacenar programas fijos
(ej: las rutinas de inicio de un computador, el programa almacenado de un controlador de
un semáforo, un ascensor, un lavarropas, etc). Los programas tienen correcciones y
mejoras constantes, por lo que es poco práctico (y poco rentable) tener que producir
nuevas ROMs cada vez que hay un cambio.
Por ello se fueron desarrollando con el tiempo nuevos circuitos que dieran respuesta
a esta situación: por un lado fueran memorias permanentes (no perdieran su contenido al
quedar sin energía eléctrica) y por otro pudiera ser modificado su contenido de alguna
forma.
PROM
Las PROM son Programmable ROM. Una PROM es una ROM cuyo contenido
puede ser definido a posteriori de construida, mediante una actividad de programación que
se realiza utilizando un circuito electrónico especial (un Programador de PROMs).
En esencia son ROMs que tienen en su entrada Dij a las ANDs de selección una
conexión tanto a ground (0) como a Vcc (1). Esta conexión está realizada mediante un
fusible, el cual se quema al momento de "programar" el contenido de la PROM. Si quiero
grabar un 0 quemo el fusible de la conexión a Vcc y si quiero grabar un 1 quemo el fusible
de la conexión a tierra.
Estos fusibles no pueden reconstruirse. Cuando se graba una PROM con un cierto
contenido no hay marcha atrás.
Si bien las PROMs significaron un avance, el hecho de no tener "vuelta atrás" aún
significaba una restricción para el uso intensivo de PROMs en el almacenamiento de
programas. De esa necesidad no del todo satisfecha surgió la tecnología de las EPROM
(Erasable PROM).
muchas veces borrando su contenido y grabando uno nuevo. Para ello las EPROM disponen de una ventana transparente en el encapsulado cerámico ó plástico del circuito integrado.
Tomado de Wikipedia © Bill Bertram 2006 Esa ventana expone el propio chip de silicio, de forma de poder irradiar adecuadamente el material con luz ultravioleta de forma de revertir las modificaciones
físico-químicas producidas por el proceso de grabación por impulsos eléctricos, mediante un dispositivo específico: Programador de EPROMs. Esta ventana está normalmente tapada de forma de evitar exponer el silicio a la luz normal (que contiene componentes ultravioletas) para que el contenido de la EPROM no se altere.
De todos modos como el fenómeno también se produce ante la presencia de otro
tipo de radiaciones (como los rayos cósmicos) que no pueden detenerse con una etiqueta,
el contenido de las EPROMs termina alterándose con el tiempo (aunque, por suerte, este
tiempo es sumamente largo, de varias decenas de años).
Como se dijo su principal uso es el almacenamiento de los programas permanentes
de un sistema. Su capacidad de desde algunos kilobits hasta del orden de 8 Megabits.
Muchas veces están organizadas en palabras de 8 bits (byte).
Arquitectura de Computadoras – Memorias Notas de Teórico
Basadas en las Notas de Teórico Versión 1.0 del Dpto. de Arquitectura-InCo-FIng
EEPROM
Las EPROM si bien solucionan el problema de la re-usabilidad de este tipo de
memorias, todavía tienen el inconveniente que este proceso es sumamente lento, complejo
y requiere retirar la EPROM del sistema para realizar el borrado.
Es así que surgieron las EEPROM (Electrical EPROM), o sea una EPROM cuyo
proceso de borrado se hace eléctricamente y puede efectuarse sin retirar el circuito
integrado del sistema. Posee otra diferencia importante con la EPROM: una EEPROM
normalmente tiene la capacidad de borrar cada bit en forma individual (también hay
implementaciones que borran una palabra completa en cada operación de borrado).
Típicamente se utilizan para almacenar los datos de configuración de un sistema.
Tienen una capacidad de hasta del orden de 128 kbits. Es frecuente que estén organizadas
en palabras de un solo bit.
Este tipo de memoria es una variante de las EEPROM que se desarrolló con el
objetivo de mejorar el tiempo de borrado, de forma de habilitar su uso para aplicaciones de
almacenamiento masivo.
Si bien el nombre está asociado al concepto de velocidad (lo que se corresponde
con lo antedicho), el nombre se origina en la similitud que uno de sus creadores veía entre
el proceso de borrado y el destello del flash de una cámara de fotos.
Su aplicación más difundida es la de almacenamiento masivo (reemplazo de discos
duros o disquetes), ya que su tiempo de acceso es varios órdenes de magnitud menor que
la de dichos dispositivos. Las capacidades de los chips llegan en la actualidad a del orden
de 256 Gbits, y están organizados en palabras de 8 ó, más habitualmente, 16 bits.
En la foto siguiente se puede ver la parte interna de una Memoria USB, que
actualmente se usa para almacenar información en forma transportable (lo que antes se
hacía con disquetes).
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