Tipos de memorias de una computadora

Tipos de memorias de una computadora

la memoria es uno de los componentes fundamentales para el correcto funcionamiento de nuestra PC, ya que su existencia permite que la computadora puede arrancar.
cuanto mayor es la cantidad de memoria que posea una PC, mayor será el rendimiento.

Una computadora trabaja con cuatro tipos de memorias diferentes, que sirven para realizar diversas funciones. Estas son la memoria RAM, la memoria ROM, la memoria SRAM o Caché y la memoria Virtual o de Swap.

La más importante es la denominada memoria RAM (Random Access Memory), ya que nuestra computadora no podría funcionar sin su existencia.  

En la RAM se guarda distinto tipo de información, desde los procesos temporales como modificaciones de archivos, es utilizada constantemente por el microprocesador, que accede a ella para buscar o guardar temporalmente información referente a los procesos que se realizan en la computadora.

Dentro de las memorias RAM existen distintos tipos de tecnologías que se diferencian principalmente por su velocidad de acceso y su forma física. Entre ellas encontramos las DRAM, SDRAM, RDRAM, entre otras.

Memoria DRAM (Dynamyc Random Acces Memory): Se trata de uno de los tipos de memorias más económicas, aunque su mayor desventaja está relacionada con la velocidad de proceso, ya que es una de las más lentas, lo que ha llevado a los fabricantes a modificar su tecnología para ofrecer un producto mejor.

 Mmemoria SDRAM: gracias a este tipo de memoria se lograron agilizar notablemente los procesos, ya que puede funcionar a la misma velocidad que la motherboard a la que se encuentra incorporada.

Memoria RDRAM: es una de las más costosas debido a su complejidad de fabricación, y sólo se utilizan en procesadores grandes, tales como los Pentim IV y superiores.

 Además de la memoria RAM, las computadoras trabajan con la memoria denominada ROM, Read Only Memory, que como su nombre lo indica se trata de una memoria sólo de lectura, ya que la mayoría de estas memorias no pueden ser modificadas debido a que no permiten su escritura.

 La diferencia fundamental que existe entre la memoria RAM y la ROM radica en la velocidad, ya que la ROM al tratarse de un tipo de memorial secuencial necesita recorrer todos los datos hasta hallar la información que está buscando, mientras que la RAM trabaja de manera aleatoria, lo que hace que acceda a la información específica de manera directa.

Este factor hace que la velocidad de la RAM sea notablemente superior. Asimismo, la capacidad de ésta es mayor a la de la memoria ROM, y a diferencia de esta última, la RAM no viene integrada al motherboard, lo que permite que el usuario pueda expandir la cantidad de memoria RAM de su PC.

Existen tres tipos de caché diferentes:

- El caché L1 que se encuentra en el interior del procesador y funciona a la misma velocidad que éste, y en el cual se guardan instrucciones y datos.

- El caché L2 que suelen ser de dos tipos: interno y externo. El primero se encuentra dentro de la motherboard, mientras que el segundo se halla en el procesador pero de manera externa, lo que lo hace más lento que el caché L1.

- El caché L3 que sólo vienen incorporado a algunos de los microprocesadores más avanzados, lo que resulta en una mayor velocidad de procesos. 

En algunas computadoras, sobre todo en aquellas que poseen sistema operativo Microsoft Windows o Linux, también encontraremos la denominada memoria virtual o de Swap.

Este tipo de memoria, que funciona de manera similar a la caché, es creada por Windows o Linux para ser utilizada exclusivamente por el sistema operativo.

En muchas ocasiones la memoria virtual suele producir ciertos problemas que ocasionan que la PC se cuelgue, ya que este tipo de memoria ha sido creada por el sistema dentro del disco rígido y a veces puede llegar a superar la capacidad de proceso.

En la ejecución de programas mediante la memoria virtual, sólo obtendremos como resultado que nuestra PC se vuelva más lenta, ya que le resta velocidad de proceso al disco rígido.  

Con respecto a este punto, en la actualidad coexisten tres tipos de memoria Ram, la llamadas DDR, DDR2 y DDR3, estos últimos dos tipos todavía muy utilizados, mientras que el primero ya no es utilizado por ningún fabricante de computadoras.

Procesadores

Qué es un procesador RISC

Se entiende por procesador RISC aquel que tiene un conjunto de instrucciones con unas características determinadas.

El término "reducido" puede llevar a engaño cuando nos referimos a RISC. No se trata de que sean pocas instrucciones, ya que ningún procesador actual tiene pocas, si no de que estas sean sencillas. Se acepta que un procesador sea RISC cuando la misma instrucción que carga datos de memoria no realiza operaciones sobre ellos.

Gracias a esto la unidad de control, que es la encargada de gestionar que los bloques funcionales como la unidad aritmética lógica o la de punto flotante realicen su función, puede ser más sencilla que con otras arquitecturas.

 

 Desventajas del diseño RISC

Menor potencia que otros procesadores. Existen operaciones que se aceleran muchísimo con instrucciones complejas. Sobre todo de índole matemática asociadas a simulaciones, tratamiento de señal, video, fotos.

Mayor tamaño de los programas. Esto en la actualidad no tiene importancia ya que la capacidad de los discos duros ha crecido de forma exponencial y bajado su precio pero hace años era importante.

 

Procesadores actuales, ¿RISC o CISC? 

 

  La guerra entre las arquitecturas CISC, que es la opuesta a la RISC, es antigua. Sin embargo y gracias a las tabletas y smartphones ha vuelto a estar de actualidad.

Tienen instrucciones CISC realmente complejas que son divididas en trozos y procesadas en el orden más adecuado para utilizar todos los recursos al mismo tiempo. O sea que ahora tienes tanto procesadores RISC como CISC.

 

¿CISC o RISC? 

 

  La mayor ventaja de un procesador RISC frente a uno CISC es su eficiencia energética.

Un bajo consumo necesita un micro capaz de realizar sus tareas sin desperdiciar ni un sólo watio.

Aunque los micros actuales que puedes tener en cualquier PC son muy parecidos a los RISC es cierto que incluyen en su interior mucha potencia de cálculo que necesita energía para funcionar.

 

Arquitectura RISC y CISC

Una de las primeras decisiones a la hora de diseñar un microprocesador es decidir cual será su juego de instrucciones. 

La decisión por dos razones; primero, el juego de instrucciones decide el diseño físico del conjunto; segundo, cualquier operación que deba ejecutarse en el microprocesador deberá poder ser descrita en términos de un lenguaje de estas instrucciones.

 

 

 

 

  Cuando hablamos de microprocesadores CISC, computadoras con un conjunto de instrucciones complejo, se piensa que los atributos complejo y reducido describen las diferencias entre los dos modelos de arquitectura para microprocesadores.

 

Arquitectura RISC  

 

En la arquitectura computacional, RISC (del inglés reduced instruction set computer) es un tipo de microprocesador con las siguientes características fundamentales:

Instrucciones de tamaño fijo y presentadas en un reducido número de formatos.

Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.  

 

 

 

 Características encontradas en los diseños RISC 

Codificación uniforme de instrucciones, lo que permite una de codificación más rápida.

 

Un conjunto de registros homogéneo, permitiendo que cualquier registro sea utilizado en cualquier contexto y así simplificar el diseño del compilador.

Modos de direccionamiento simple con modos más complejos reemplazados por secuencias de instrucciones aritméticas simples.

 

Los tipos de datos soportados en el hardware no se encuentran en una máquina RISC.

 

Los diseños RISC también prefieren utilizar como característica un modelo de memoria Harvard, donde los conjuntos de instrucciones y los conjuntos de datos están conceptualmente separados.

 

Ventajas de RISC  

 

La CPU trabaja mas rápido al utilizar menos ciclos de reloj para ejecutar instrucciones.

 

Utiliza un sistema de direcciones no destructivas en RAM. Eso significa que a diferencia de CISC, RISC conserva después de realizar sus operaciones en memoria los dos operando y su resultado, reduciendo la ejecución de nuevas operaciones.

 

Cada instrucción puede ser ejecutada en un solo ciclo del CPU.  

 

Procesadores

Unidades funcionales

La unidad central de proceso (CPU) es un elemento esencial de cualquier ordenador ya que tiene como misión ejecutar las instrucciones de un programa.

La CPU también se conoce con el nombre de procesador central.

Físicamente está formado por circuitos de naturaleza electrónica que en un ordenador se encuentran integrados en una pastilla o chip denominada microprocesador. 

 

Unidades de procedimiento central

 

La Unidad Central de Proceso (UCP o CPU) se podría definir como el cerebro del ordenador (en el caso de una computadora), este dispositivo es el que se ocupa de controlar y gobernar el ordenador. Este consiste en un circuito microscópico que interpreta y ejecuta las instrucciones de los programas almacenados en memoria y que además y que además tomas los datos de las unidades de salida, es decir, se trata del componente del ordenador que se ocupa del control y el proceso de datos.

Los registros de trabajo, se podría definir como el “lugar” donde se almacena información temporal, que constituyen el almacenamiento interno de la CPU. La UC, la UAL y los registros van a constituir el procesador del sistema, encargado del control y ejecución de todas las operaciones del sistema .

 

Unidad Aritmética Lógica

 

En computación, la unidad aritmético lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números.  

 

Memoria

 

Se llama memoria a los dispositivos que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo.

En la actualidad, «memoria» suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido, conocida como memoria RAM (memoria de acceso aleatorio; RAM por sus siglas en inglés, de random access memory), y otras veces se refiere a otras formas de almacenamiento rápido, pero temporal.

Organización de entrada y salida

El subsistema de Entrada/Salida (E/S) suministra al computador un mecanismo eficiente de comunicación entre el procesador central y el entorno exterior.

La conexión de dispositivos periféricos a un computador no puede llevarse a cabo de forma directa haciendo uso del bus del procesador, esta restricción es debida fundamentalmente a tres razones.

       Existe una gran variedad de dispositivos con distintos modos de operación.

       El ritmo de transferencia de datos es, en casi todos los casos, mucho menor   que hay entre la CPU y la memoria principal.

      En ocasiones, el periférico requiere que los datos le sean suministrados en formatos distintos al utilizado por la CPU.

 

Soporte Técnico

 

 

     El soporte técnico, por lo tanto, es una asistencia que brindan las empresas para que sus clientes puedan hacer uso de sus productos o servicios. La finalidad del soporte técnico es ayudar a los usuarios para que puedan resolver ciertos problemas.

 

FLIP FLOP

 ¿Que es un flip flop?

El flip flop es el nombre común que se le da a los dispositivos de dos estados (biestables), que sirven como memoria básica para las operaciones de lógica secuencial. Los Flip-flops son ampliamente usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas “registros”, para el almacenamiento de datos numéricos binarios.

Son dispositivos con memoria mas comúnmente utilizados. Sus características principales son:

• Asumen solamente uno de dos posibles estados de salida.
• Tienen un par de salidas que son complemento una de la otra.
• Tienen una o mas entradas que pueden causar que el estado del Flip-Flop cambie.

Los flip flops se pueden clasificar en dos:

Asíncronos: Sólo tienen entradas de control. El mas empleado es el flip flop RS.
Síncronos: Ademas de las entradas de control necesita un entrada sincronismo o de reloj.

Una vez teniendo una idea de lo que es un flip flop vamos a describir los flip flop mas usados

Flip-Flop R-S (Set-Reset)

Utiliza dos compuertas NOR. S y R son las entradas, mientras que Q y Q’ son las salidas (Q es generalmente la salida que se busca manipular.)
La conexión cruzada de la salida de cada compuerta a la entrada de la otra construye el lazo de reglamentación  imprescindible en todo dispositivo de memoria.

Para saber el funcionamiento de un Flip flop se utilizan las  Tablas de verdad.

Si no se activa ninguna de las entradas, el flip flop permanece en el ultimo estado en el cual se encontraba.

Flip-Flop T

El Flip-flop T cambia de estado en cada pulso de T. El pulso es un ciclo completo de cero a 1. Con el flip flop T podemos complementar  una entrada de reloj al flip flop rs.

La siguiente tabla muestra el comportamiento del FF T y del FF S-R en cada pulso de t.

Flip-Flop J-K (Jump-Keep)

El flip-flop J-K es una mezcla entre el flip-flop S-R y el flip-flop T. 
A diferencia del flip flop RS, en el caso de activarse ambas entradas a la vez, la salida adquiere el estado contrario al que tenía.

La siguiente tabla muestra el comportamiento del flip flop JK

Flip-Flop D (Delay)

El flip-flop D es uno de los FF más sencillos. Su función es dejar pasar lo que entra por D, a la salida Q, después de un pulso del reloj.

La siguiente tabla muestra el comportamiento del flip flop D

Para que sirven las entradas Clear y Preset?

Cuando se están utilizando flip-flops en la construcción de circuitos, es necesario poder controlar el momento en el que un FF empieza a funcionar y el valor con el que inicia su secuencia. Para esto, los flip-flops cuentan con dos entradas que le permiten al diseñador seleccionar los valores iniciales del FF y el momento en el que empieza a funcionar.

Estas entradas son llamadas en Inglés: Clear y Preset.

• Clear – inicializa Q en cero sin importar entradas o reloj
• Preset – inicializa Q en 1 sin importar entradas o reloj

Para ambas entradas, si reciben el valor de:

• 0 : inicializan el FF en el valor correspondiente.
• 1: el flip-flop opera normalmente

La siguiente figura muestra un FF J-K con entradas de inicialización. Note que tanto la entrada Clear, como la entrada Preset, tienen un círculo. Esto significa que la entrada funciona con un 0.

El "Flip-flop" es el nombre común que se le da a los dispositivos de dos estados, que sirven como memoria básica para las operaciones de lógica secuencial. Los Flip-flops son ampliamente usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas "registros", para el almacenamiento de datos numéricos binarios.

Set

y

Reset