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• Armando Carranza

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MEMORIAS

INTRODUCCION • Una ventaja importantísima de un sistema digital con respecto a un sistemas analógico es la capacidad de almacenar grandes cantidades de información durante períodos cortos o largos.

DEFINICIÓN • Memoria . Se refiere a los componentes de una computadora, dispositivos y medios de almacenamiento que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo.

• Cada una de las palabras almacenadas tiene una dirección única y específica.

OPERACIÓN GENERAL DE LA MEMORIA

• Seleccionar la dirección de la memoria a la que se quiera tener acceso para una operación de lectura o escritura. • Seleccionar una operación de lectura o bien de escritura para ser efectuada. • Proporcionar los datos de entrada para ser almacenados en la memoria durante una operación de escritura. • Retener los datos de salida que viene de la memoria durante una operación de lectura. • Habilitar (o deshabilitar) la memoria de manera que responda (o no) a las entradas de dirección y al comando de lectura /escritura.

• Operación de escritura . Operación por medio de la cual se coloca una nueva palabra en cierta localidad de la memoria. También se llama operación de almacenar.

• Operación de lectura . La operación con la cual la palabra binaria almacenada en una localidad (dirección) específica de la memoria es captada y después transferida a otro dispositivo.

CPU Y MEMORIA

• Buses que conectan el CPU con el banco de memorias.

MEMORIAS

• Diagrama de una memoria de 32x4

MEMORIAS La diferencia entre una ROM y una RAM es que la RAM posee entrada de datos y control de lectura/escritura

• Arquitectura de una RAM de 64x4

• Ampliación del tamaño de palabra Las memorias disponibles se pueden ampliar para incrementar la longitud de palabra (número de bits en cada dirección) o la capacidad de palabra (número de direcciones diferentes), o ambas. La expansión de memoria se consigue añadiendo el número apropiado de chips de memoria a los buses de dirección, datos y control.

Expansión de la longitud de palabra Para aumentar la longitud de palabra de una memoria, el número de bits del bus de datos debe aumentarse. Por ejemplo, se puede conseguir una longitud de palabra de 8 bits utilizando dos memorias, teniendo cada una de ellas palabras de 4 bits, como se ilustra en la Figura

Expansión de la longitud de palabra Como puede verse en esta otra figura, el bus de direcciones de 16 bits se conecta normalmente a ambas memorias, de modo que la memoria combinada tenga el mismo número de direcciones (216 = 65.536) que cada memoria individual.

Expandir una ROM de 65.536 x 4 (64k x 4) de la Figura para obtener una ROM de 64k x 8.

Las dos ROM de 64k × 4 se conectan como se muestra en la figura. Observe que se accede a una dirección específica en la ROM 1 y en la ROM 2 a la vez. Los cuatro bits de la dirección seleccionada de la ROM 1 y los cuatro bits correspondientes de la ROM 2 se llevan en paralelo para formar una palabra de 8 bits en el bus de datos. Observe también que un nivel BAJO en la línea de habilitación de chip , que actúa como un bus de control simple, activa ambas memorias.

Utilizar las memorias del ejemplo anterior para formar una memoria de 64k x 16.

Expansión de la capacidad de palabra Cuando las memorias se amplían para incrementar la capacidad de palabra, el número de direcciones se aumenta. Para conseguir este incremento, el número de bits de dirección se debe aumentar como se ilustra en la figura, en la que se expanden dos RAM de 1M × 8 para formar una memoria de 2M × 8.

Expansión de la capacidad de palabra Cada memoria individual tiene 20 bits de dirección para seleccionar 1.048.576 direcciones, como se muestra en la parte (a). La memoria expandida tiene 2.097.152 direcciones y, por tanto, requiere 21 bits de dirección, como se muestra en la parte (b). El bit de dirección número 21 se utiliza para activar el chip de memoria adecuado. El bus de datos de la memoria expandida resultante sigue siendo de ocho bits.

Utilizar memorias RAM de 512k implementar una memoria de 1M x 4.

x 4

para

Expansión de la capacidad de palabra

DISEÑO DE MEMORIAS

• Ampliación del tamaño de palabra

DISEÑO DE MEMORIAS • Ampliación del tamaño de palabra utilizando un 2125 A memoria de 1K x 1

DISEÑO DE MEMORIAS 1. ¿Cuántas RAM de 16k x 1 se requieren para conseguir una memoria con una capacidad de palabra de 16k y una longitud de palabra de ocho bits? ¿Cómo sería su conexión? 2. Para expandir la memoria de 16k x 8 de la cuestión anterior en una organización de 32k x 8, ¿cuántas RAM de 16k x 1 se requieren? ¿Cómo sería su conexión?

DISEÑO DE MEMORIAS • Ampliación del número de palabras. Mapeo

DISEÑO DE MEMORIAS • Ampliación del número de palabras.

DISEÑO DE MEMORIAS • Ejercicios: Desarrolle un algoritmo en el diseño de memorias: • Ampliación de cantidad de palabras • Ampliación de tamaño de palabras • Ambos.

Definiciones • Celda de Memoria. Dispositivo o circuito eléctrico que se usa para almacenar un solo bit (0 o 1), ejemplos de celdas de memoria son: un flip-flop, y un capacitor con carga • Palabra de Memoria - Grupo de bits (celdas) en una memoria que representa instrucciones o datos de algún tipo. • Byte. Término especial que se usa para una palabra de 8 bits.

Definiciones • Capacidad . Forma de especificar cuántos bits pueden almacenarse en un dispositivo de memoria particular o bien en un sistema de memoria completo. • Dirección. Número que identifica la localidad de una palabra en la memoria. Cada palabra almacenada en un dispositivo de memoria o sistema de memoria tiene una dirección única. Las direcciones siempre se especifican como un número binario, aunque algunas veces se utilizan números octales, hexadecimales, y decimales por conveniencia.

• Tiempo de acceso . Es la cantidad de tiempo que se requiere para realizar una operación de lectura (medida de la velocidad). • Memoria volátil. Cualquier tipo de memoria que requiere la aplicación de energía eléctrica a fin de almacenar información. • Memoria de acceso aleatorio (RAM) .Memoria en la cual la localización física real de una palabra de la memoria no tiene efecto sobre el tiempo que se tarda en leer de esa localidad o bien escribir en ella.

• Memoria con acceso secuencial (SAM) .- Tipo de memoria en la cual el tiempo de acceso no es constante, sino que varia según la localidad de la dirección. • Memoria de lectura y escritura (RWM) .Cualquier memoria de la que se puede leer información o bien escribir en ella con la misma facilidad. • Memoria sólo de lectura (ROM) .-Extensa clase de memorias de semiconductor diseñadas para aplicaciones donde la proporción de operaciones de lectura a operaciones de escritura es muy alta. En términos técnicos, en una ROM sólo puede escribirse (programarse) una vez y esta operación normalmente se efectúa en la fábrica. (CD)

• ROM: (Read Only Memory): Se usan principalmente en microprogramación de sistemas. Los fabricantes las suelen emplear cuando producen componentes de forma masiva. • PROM: (Programmable Read Only Memory): El proceso de escritura es electrónico. Se puede grabar posteriormente a la fabricación del chip, a diferencia de las anteriores que se graba durante la fabricación. Permite una única grabación.

EPROM • EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Se puede escribir varias veces de forma eléctrica, sin embargo, el borrado de los contenidos es completo y a través de la exposición a rayos ultravioletas (para esto que suelen tener una pequeña ‘ventanita’ en el chip).

EEPROM • EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory): Se puede borrar selectivamente byte a byte con corriente eléctrica. • Memoria flash: Está basada en las memorias EEPROM pero permite el borrado bloque a bloque y es más barata.

RAM (Memorias de Lectura/Escritura) • DRAM (Dynamic Random Access Memory): Los datos se almacenan como en la carga de un condensador. Tiende a descargarse y, por lo tanto, es necesario un proceso de refresco periódico. Son más simples que las SRAM. • SRAM (Static Random Access Memory): Los datos se almacenan formando biestables, por lo que no requiere refresco. Igual que DRAM es volátil. Son más rápidas que las DRAM.

RAM • SDRAM (Synchronous DRAM): en esta memoria el acceso a los datos esta sincronizado con una señal de reloj externa. El rendimiento se mide en MHz y es la velocidad máxima de reloj que soportan. Esta velocidad puede llegar a ser de 100 Mhz. • DDR SDRAM. DDR (Double Data Rate) significa doble tasa de transferencia de datos. Son módulos de memoria RAM compuestos por memorias síncronas (SDRAM), que permite la transferencia de datos por dos canales distintos simultáneamente en un mismo ciclo de reloj. Los módulos DDR soportan una capacidad máxima de 1 GB.