TRABAJO PRACTICO N9

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Arquitectura de computadoras
UTN-Trabajo Practico N°9-2019
Universidad Tecnológica Nacional 
Facultad Regional Tucumán
 Arquitectura de Computadoras
Trabajo Práctico N°: 9
Tema de la Monografía:
 “Las memorias del computador”
Integrantes:
	Apellidos y Nombres
	Legajos 
	1- Arobio, Matías Alejandro
	50.495
	2- Herrera, Facundo Alejo
	50.510
	3- Ibarra Córdoba, Néstor Ariel
	50.517
	4- Gramajo Roldan, Emmanuel
	50.550
	5- Juárez, Nahuel Alejandro
	50.546
	6- Lastra, Mario
	50.549
	7- Sánchez, Raúl Alexis
	50.765
Comisión: 1K11
Fecha de presentación: 06 / 12 / 2019
CONTENIDO
1. Índice
2. Introducción
3. Desarrollo
3.1 Memoria - Características de los sistemas de memoria.
3.2 Jerarquía de memoria.
3.3 Buses
3.31 Ancho de Bus
3.32 Frecuencia 
3.33 Ciclo de Bus
3.34 Tiempo de Ciclo
3.35 Tiempo de acceso o latencia
3.36 Velocidad de Transferencia (Ancho de banda de un bus)
3.4 Memorias ROM - Definición, características, tipos y componentes
3.5 Memorias RAM - Definición, características, tipos y componentes.
3.6 Memoria Caché - Definición, características, principio de localidad, bloques en RAM y líneas en Caché
4. Conclusión
5. Bibliografía
2. Introducción.
 Como sabemos un computador está formado por la CPU (Unidad Central de Procesamiento) por la ALU (Unidad Aritmética Lógica), por la Memoria y por Buses que permiten la conexión entre estas partes. A continuación se describirá principalmente como es el funcionamiento de los buses y la Memoria.
3. Desarrollo.
Memoria
La memoria de una computadora consiste en un conjunto de registros numerados (direccionados) en forma consecutiva, cada uno de los cuales almacena normalmente un byte de información.
3.1 Características de los distintos sistemas de memoria
· Registros: Posee una velocidad similar a la de unidad de proceso, pero son grandes y consumen una importante cantidad de energía de alimentación. Estos se encuentran en un procesador.
· Memorias secundarias: Son los discos magnéticos rígidos y las cintas magnéticas en las que el costo por bit almacenado es bajo en términos monetarios y de energía consumida, pero cuyo tiempo de acceso es muy alto comparado con el de los registros
· Otros tipos de memorias: Existen entre los registros y los elementos de almacenamiento secundario, que tienden a salvar la brecha entre ambos extremos. 
3.2 Jerarquías de la memoria
 A medida que se recorre la estructura jerárquica, se obtiene una mayor eficiencia a cambio de un mayor costo. El costo típico es similar para cada uno de los escalones de la jerarquía. El tiempo de acceso varía. Este desajuste de tiempo influye en la forma en que el sistema operativo debe manejar la transición de bloque de datos entre disco y memoria principal.
3.3 Buses
 Un bus es un camino común que conecta una cantidad de dispositivos para satisfacer las necesidades de comunicación o dispositivos. Entre las desventajas del bus se cuenta la lentitud, el tiempo y la dificultad de escalar el diseño hacia tamaños mayores.
3.31 Ancho de bus: El ancho de un bus es la cantidad de líneas que posee, cuando más ancho es el bus de dirección mayor va a ser la cantidad de direcciones posibles y cuando más ancho sea el bus de datos mayor será la cantidad de bits que se va a poder transmitir.
3.32 Frecuencia de bus: Se mide en Hertzg (Hz) y se refiere al número de paquetes de datos que son enviados o recibidos por el bus en cada segundo.
3.33 Ciclo de Bus: Se produce cada vez que el bus envía o recibe información.
3.34 Tiempo del Ciclo: Cantidad de segundos que tardad en enviar o recibir datos.
3.35 Tiempo de Acceso o Latencia: Es el retardo temporal entre una petición a un sistema y la finalización de la misma o la devolución de los datos solicitados.
3.36 Velocidad de transferencia: Es la que mide la cantidad de información en un tiempo en un tiempo determinado que se puede enviar por el bus, se mide en bits por segundo.
3.4 ROM o Memoria de Lectura
 Una memoria ROM (Read Only Memory) solo realiza la operación de lectura, no tienela capacidad de escribir.
 No necesita una línea de control de Leer, puesto que en un instante dado las líneas de salida automáticamente proporcionan los 1 y 0 de los n bits del registro seleccionado.
 La Memoria ROM es un circuito combinacional, ya que las salidas son función solamente de las entradas presentes. Se construye internamente con un decodificador y compuertas OR.
 La información almacenada en una ROM se graba en forma permanente en el momento de su fabricación y no puede ser alterada.
 Se la usa para almacenar programas en videojuegos, calculadoras, hornos de
microondas, etc.
Almacenamiento permanente
• Microprogramables
• Subrutinas
• BIOS
• Tablas de función
Tipos
3.5 RAM o Memoria de Acceso Aleatorio
 Al igual que la memoria ROM, la memoria RAM puede ser considerada como un conjunto de posiciones de memoria, solo que en cada una de estas puede leerse información y también puede escribirse. Cada una de estas posiciones de memoria se identifica por una dirección única, la cual recibe el nombre de palabra. En cada palabra es posible leer o almacenar un número fijo de bits, los cuales pueden representar una instrucción o dato.
 En la figura se representa al elemento de memoria como un flip flop D, con los controles necesarios para que la celda pueda ser seleccionada, leída y escrita. Existe una línea de datos para la entrada y salida de los datos. Se observa también registros para almacenar las palabras, luego se introduce un mecanismo de direccionamiento que permite la dirección de una de las palabras para su lectura o escritura y por ultimo tenemos un decodificador que asegura que a lo sumo se selecciona un registro por vez, permitiendo la salida de los registros sin el riesgo de los cortos circuitos.
 Existen dos tipos de memoria RAM:
DINAMICAS (DRAM): Pueden sufrir descargas como resultado de la interacción con rayos gamma, cuya ocurrencia en natural. Almacenan una mayor cantidad de memoria y son muy económicas, además de poseer una baja velocidad.
• Los bits se almacenan como si fueran capacitores
• Requieren refresco
• Construcción más SIMPLE
• De menor tamaño
• Más baratas
• Más lentas
• Uso: MEMORIA PRINCIPAL
ESTATICAS (SRAM): Ofrecen una mayor velocidad, pero implican un costo significativo. La eficiencia de esta memoria puede mejorarse. Entonces podemos decir que esta memoria es la encargada de mantener almacenados los datos e instrucciones que el procesador y el software necesita para cumplir con sus órdenes.
• Los bits se almacenan como si fueran en llaves si/no
• No requieren refresco
• Construcción más compleja
• De mayor tamaño
• Más caras
• Más rápidas
• Uso: CACHE
Tipos
Tecnologías de memoria en el mercado actual
 En la actualidad los módulos de RAM han incorporado una gran cantidad de tecnología que les permite otorgar una mayor velocidad en los procesos, con una estabilidad superior en comparación a las viejas memorias. Hoy las memorias RAM son construidas con la tecnología adecuada que les permite utilizar una señal de sincronización, con el fin de aumentar la velocidad de sus funciones de lectura escritura.
 Dentro de las memorias RAM que pueden encontrarse ene le mercado existen diferentes tipos que se diferencian por su formato físico y las capacidades y las capacidades de velocidad que logran desarrollar. Las más utilizadas en el mercado son las DDR. Pero también existe la DDR2 y la RDRAM, esta ultima incorporada en la famosa consola de de videojuegos PlayStation 3. Estas se diferencian entre ellas por su comportamiento, rendimiento, consumo de energía y velocidad.
3.6 Memoria Cache
 Cuando hablamos de una caché de memoria nos referimos a la memoria de acceso rápido de una unidad central de procesamiento (CPU), que guarda temporalmente los datos recientes de los procesados (información). 
 La memoria caché es un búfer especial de memoria que poseen las computadoras, que funciona de manera semejante a la memoria principal, pero es de menor tamaño y de acceso másrápido.
 Podemos ubicarla entre la memoria principal y la unidad central de proceso. Es pequeña pero rápida, con el objetivo de almacenar los contenidos de las direcciones a las que se accede con mayor frecuencia. 
 Durante la ejecución de un programa, se analiza primero el contenido de la memoria cache y se accede a la palabra si estuviese presente en la misma, de lo contrario se carga la palabra en requerida en la memoria cache.
 Cuando se ejecuta un programa, la mayor parte de las referencias de memoria se hacen con respecto a una pequeña cantidad de direcciones. En general, el 90% del tiempo de ejecución se consume en aproximadamente el 10% de código.
 Esta propiedad se la conoce como principio de localidad.
 Cuando un programa hace referencia a una locación de memoria muy probablemente vaya a acceder de nuevo a ella en un corto plazo, lo que se conoce como localidad temporal. Está se produce debido a que los programas consumen muchos tiempos en iteraciones o en actividades recursivas, por lo que recurren a la mima sección de código una enorme cantidad de veces. En forma similar existe una localidad espacial, que se deriva de la tendencia a almacenar los datos en zonas contiguas. 
 Como el acceso a esta memoria suele ser lento, se aprovecha el principio de localidad para mejorar el rendimiento.
 Sin embargo, la memoria cache es más veloz que la memoria principal, posee un costo más alto, pero moderado, tiene una menor cantidad de direcciones y decodificación poca profunda.
 La memoria cache tienen una visión de la memoria principal, donde existen bloques de memoria cache, tienen tamaños que van desde 8 hasta 64 bytes. La información ingresa y egresa de la memoria cache de a una línea por vez, utilizando las técnicas de entrelazado de memoria. Estos bloques o líneas se encuentran en la memoria cache de asignación asociativa.
Estructura
 La caché consta de c líneas. Cada línea contiene k palabras, más una etiqueta de unos cuantos bits; denominándose tamaño de línea al número de palabras que hay en la línea. El número de líneas es considerablemente menor que el número de bloques de memoria principal.
Operación de lectura caché
 El procesador genera la dirección de R.A, de una palabra a leer. Si la palabra está en la caché, es entregada al procesador. Si no, el bloque que contiene dicha palabra se carga en la caché, y la palabra después es llevada al procesador.
4. Conclusión.
 Como hemos visto, la aparición de las computadoras electrónicas es bastante reciente, y ha tenido un avance importante. Tanto es así, que hoy en día la competencia entre las empresas productoras de computadores ha provocado la aparición de nuevos modelos con períodos muy cortos de tiempo, los cuales a veces son de meses. Lo que provoca un aumento en: las velocidades de los procesadores, capacidades de almacenamiento, velocidad de transferencia de los buses, etcétera.
 Lo citado anteriormente ha exigido a los fabricantes de memorias, la constante actualización de las mismas, superándose una y otra vez en velocidad, capacidad y almacenamiento.
 Las memorias de definen por su similaridad con almacenes internos en el ordenador. El término memoria identifica el almacenaje de datos que viene en forma chips, y el almacenaje de la palabra se utiliza para la memoria que existe en las cintas o los discos. Por otra parte, el término memoria se utiliza generalmente como taquigrafía para la memoria física, que refiere a los chips reales capaces de llevar a cabo datos. Algunos ordenadores también utilizan la memoria virtual, que amplía memoria física sobre un disco duro.
 Cada ordenador viene con cierta cantidad de memoria física, referida generalmente como memoria principal o RAM. Se puede pensar en memoria principal como arreglo de celdas de memoria, cada una de los cuales puede llevar a cabo un solo byte de información.
 Un ordenador que tiene 1 megabyte de la memoria, por lo tanto, puede llevar a cabo cerca de 1 millón de bytes (o caracteres) de la información.
5. Bibliografía.
· Murdocca y Heuring, “Principios de Arquitectura de Computadoras”, Prentice Hall, (Capítulo 7).
· Stalling, William. “Organización y Arquitectura de Computadores”, Prentice Hall, 5ta y 7ma edición (capítulos 4 y 5).
· TP N°7 (Material del aula virtual)
· https://drive.google.com/file/d/1wVr1_kHa5Y7q9kB742URFLarJe5ijIVV/view
· https://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_solo_lectura
· https://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_acceso_aleatorio
· https://es.wikipedia.org/wiki/Cach%C3%A9_(inform%C3%A1tica)