SISTEMA DE MEMORIA, Apuntes de Arquitectura de ordenadores

¡Descarga SISTEMA DE MEMORIA y más Apuntes en PDF de Arquitectura de ordenadores solo en Docsity!

EL SISTEMA DE MEMORIA

EL SISTEMA DE MEMORIA

SON TODOS LOS ELEMENTOS

CAPACES DE ALMACENAR

INFORMACIÓN

EL SISTEMA DE MEMORIA

0 INDICE

1 Introducción. 2 Operaciones de una memoria. 3 Celdas de memoria. 4 Conceptos básicos sobre las memorias. 5 Jerarquías de memorias: ejemplos. 6 Memoria Principal. 7 Memorias RAM estáticas : SRAM. 8 Memorias RAM dinámicas : DRAM. 9 Memorias de lectura frecuente : RMM. 10 Módulos de memoria. 11 Memorias direccionables por contenido : CAM. 12 Memorias Cache.

EL SISTEMA DE MEMORIA

⇒ LECTURA DE MEMORIA : Se saca una copia del contenido. Todas las memorias pueden ser leídas.

⇒ ESCRITURA EN MEMORIA : Se reemplaza el contenido de una posición. Diversas variantes: ♦ Múltiples escrituras normales : RAM, Disco ♦ Sólo se escribe 1 vez y es inalterable : ROM, PROM ♦ Múltiples escrituras en un proceso especial : EPROM, FLASH

2 OPERACIONES DE UNA MEMORIA

EL SISTEMA DE MEMORIA

Una celda de memoria es todo dispositivo físico que puede almacenar 1 bit. ⇒ TIPOS DE CELDAS : ♦ Celdas de lectura no destructiva. ♦ Celdas de lectura destructiva. ♦ Celdas no volátiles. ♦ Celdas volátiles: Estáticas : biestable. Dinámicas : condensador. ♦ Celdas permanentes. ⇒ Todo dispositivo de almacenamiento consta de tres elementos:  El Medio o Soporte de almacenamiento.  Un Mecanismo de Direccionamiento: selecciona una posición.  El Transductor: permite leer/escribir una posición determinada (sensor/actuador).

3 CELDAS DE MEMORIA

EL SISTEMA DE MEMORIA

4.3 MÉTODOS PARA LOCALIZAR UNA INFORMACIÓN :

C1: MEMORIAS DE ACCESO ALEATORIO o RAM: memoria principal. Direccionamiento cableado de todas las posiciones. El acceso a cualquier posición es directo y en un tiempo fijo. C2: MEMORIAS DE ACCESO SECUENCIAL o SAM: Hay que pasar por las posiciones intermedias para llegar a destino. El tiempo de acceso varía según las posiciones inicial y final. ♦ MEMORIAS DE ACCESO DIRECTO: discos. Tienen un direccionamiento basado en la posición física de la información. A partir de esta dirección se accede a un bloque o sector de información. Dentro de cada bloque la búsqueda es secuencial. ♦ MEMORIAS DE ACCESO SERIE: cintas. C3: MEMORIAS DIRECCIONABLES POR CONTENIDO o CAM: Se llaman Memorias Asociativas.

4 CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE LAS MEMORIAS cont.

EL SISTEMA DE MEMORIA

4.4 TIEMPO DE ACCESO A LA MEMORIA TA :

⇒ MEM.RAM: Es el intervalo de tiempo desde que se presenta una dirección a la memoria, en el bus de direcciones, hasta que el dato ha sido memorizado o está disponible en el bus de datos para su uso. ⇒ MEM.NO-RAM: Es el intervalo de tiempo para posicionar el transductor en la posición deseada. Este tiempo es variable y depende de las posiciones. Muchas veces se llama Tiempo de Latencia. Una vez posicionado, el transductor recorre secuencialmente el bloque de datos (Tiempo de Seek).

4.5 TIEMPO DE CICLO DE LA MEMORIA TC :

⇒ Es el tiempo mínimo desde el inicio de una operación en memoria hasta el instante en que puede iniciarse la siguiente operación en memoria. Este tiempo TC determina el nº de accesos/unidad de tiempo. En MEM.RAM TC = TA + tiempo adicional ( en segundos )

4 CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE LAS MEMORIAS cont.

EL SISTEMA DE MEMORIA

4.8 EJEMPLOS

Símbolo Definición Intel 8088 Intel 8086 PowerPC 601

w Tamaño de la palabra 16 bits 16 bits 64 bits

m Dirección de memoria 20 bits 20 bits 32 bits

s Unidad direccionable 8 bits 8 bits^ 8 bits

d Tamaño bus datos 8 bits 16 bits 64 bits

2 m^

Capacidad en palabras de tamaño ‘s’

220 palabras 220 palabras 232 palabras

2 m^ x s Capacidad en bits 220 X 8 bits 220 X 8 bits 232 X 8 bits

4 CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE LAS MEMORIAS cont.

EL SISTEMA DE MEMORIA

5 JERARQUÍA DE MEMORIAS

⇒ Los parámetros fundamentales que caracterizan los distintos tipos de memorias son: El Coste, La Capacidad y La Tasa de transferencia. ⇒ La memoria utilizada no debería provocar estados de espera al procesador. ⇒ La configuración ideal: memoria rápida, gran capacidad y poco coste. ⇒ Se utiliza una Jerarquía de Memorias.

Coste Tasa Nº Accesos

Capacidad T. Acceso

EL SISTEMA DE MEMORIA

6 MEMORIA PRINCIPAL

El esquema de conexión es :

C P U m

M a i n m e m o r y

D a t a b u s A d d r e s s b u s

s A^ d^ d^ r^ e^ s^ s 0 1 2 3

2 m^ – 1

A 0 – A (^) m – 1 D 0 – D (^) d – 1

R / W R E Q U E S T C O M P L E T E

M B R

R e g i s t e r f i l e

C o n t r o l s i g n a l s

m

w

w

M A R d

ACKNOWLESS

Se organiza por palabras de longitud fija ( s ) , que tienen asignada una dirección. La MP. es una memoria RAM formada por chips semiconductores autosuficientes. En un ciclo de memoria se transfiere una palabra ( d ) entre la MP. y la CPU.

EL SISTEMA DE MEMORIA

6 MEMORIA PRINCIPAL cont.

6.1 CHIPS DE MEMORIA

⇒ La interconexión de un chip de memoria se realiza a través de sus patillas: ♦ m patillas para el bus de direcciones: se podrán direccionar 2 m^ palabras. ♦ s patillas para el bus de datos: en cada acceso se trabajará con s bits. ♦ R/W* (Read/ Write): indica el tipo de operación a realizar. Existen chips con WE (Write Enable) para escritura y OE (Output Enable) para lectura.

♦ CS (Chip Select) o CE (Chip Enable). ♦ V (^) CC : Alimentación del chip. ♦ V (^) SS : Conexión a tierra.

m s

Select

DataIn DataOut

R/W

celda

EL SISTEMA DE MEMORIA

6 MEMORIA PRINCIPAL cont.

⇒ Para el correcto funcionamiento de un chip es necesario incorporar una circuitería adicional, como son descodificadores, multiplexores, transductores, buffers, etc. ⇒ El transductor está unido al medio de almacenamiento. ⇒ En un chip de memoria hay dos tipos de palabra:  Palabra Física  Palabra Lógica

⇒ Parámetros determinantes: ♦ Nº de bits por chip: en Mb. ♦ Tiempo de acceso: en ns. ♦ Disipación de potencia: en mW/bit ♦ Coste: en €/Mb

EL SISTEMA DE MEMORIA

6 MEMORIA PRINCIPAL cont.

6.2.1 ORGANIZACIÓN EN 2 DIMENSIONES.

Palabra Física = Palabra Lógica ; Organización interna = Estructura lógica lineal ⇒ Un chip de 2 m^ palabras de s bits cada una sería:

Se utiliza en memorias de capacidad reducida. Gran rapidez de acceso. Descodificador lineal. Todos los bits están en un chip.

Se utilizan descodificadores en TRD TRD TRD árbol para abaratar.

← s bits →

Bus Datos

s

L/E CS

m

0 1

Rg Dir

m-

m Bus Dir.

TRD TRD

EL SISTEMA DE MEMORIA

6 MEMORIA PRINCIPAL cont.

6.2.3 ORGANIZACIÓN EN 3 DIMENSIONES.

Una palabra de s bits se guarda en s planos y dentro de cada plano se utiliza una organización 2 ½ D.

256

64 eac h

4 64 – 1 muxes 4 1 – 64 demux es

4

8

6

Row addr ess: A 0 – A (^7 8) r– o^2 w^56 dec oder

4 256 × 64 ce (^) ll (^) ar r ay s

Column address: A 8 – A 13

R / W CS Bus Datos

Chip de 2 14 x 4 bits m = 14 x = 8 ; y = 6 Utiliza 4 matrices

EL SISTEMA DE MEMORIA

6 MEMORIA PRINCIPAL cont.

6.3 TIPOS DE CELDAS DE MP.

⇒ Direccionamiento cableado y acceso aleatorio.

A) DE LECTURA Y ESCRITURA NORMAL: RAM : volátiles

(Random Access Memory) ♦ Estáticas : tecnologías bipolar y MOS. ♦ Dinámicas : necesitan refrescos, tecnología MOS.

B) DE LECTURA FRECUENTE : RMM : no volátiles

(Read Mostly Memory) ♦ No programables : ROM ♦ Programables :  1 vez : PROM  Varias veces: Off-Line: Borrado total con rayos UVA. On-Line: Borrado eléctricamente por byte o por bloque.