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Introducción

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MEMORIAS

Las unidades de memoria son módulos conformados por un conjunto de cerrojos o condensadores agrupados de tal forma que almacenan varias palabras binarias de n bits. Cada una de ellas tiene la capacidad de almacenar un bit de información (1 o 0), y se conocen con el nombre de celdas de memoria. Las celdas o bits de memoria se ubican mediante la fila y la columna en la que se encuentra.

Estructura Básica

Las memorias semiconductoras están creadas por bloques de internos circuitos elaborados a base de semiconductores (SI, GE) las cuales forman transistores de distintos tipos.

Clasificación

Los registros del procesador son internos de la CPU. Técnicamente, es el sistema más rápido de los distintos tipos de almacenamientos de la computadora, siendo transistores de conmutación integrados en el chip de silicio del microprocesador (CPU) que funcionan como "flip-flop" electrónicos.

La memoria caché es un tipo especial de memoria interna usada en muchas CPU para mejorar su eficiencia o rendimiento. Parte de la información de la memoria principal se duplica en la memoria caché. Comparada con los registros, la caché es ligeramente más lenta pero de mayor capacidad. Sin embargo, es más rápida, aunque de mucha menor capacidad que la memoria principal. También es de uso común la memoria caché multi-nivel - la "caché primaria" que es más pequeña, rápida y cercana al dispositivo de procesamiento; la "caché secundaria" que es más grande y lenta, pero más rápida y mucho más pequeña que la memoria principal.

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La memoria principal contiene los programas en ejecución y los datos con que operan. Se puede transferir información muy rápidamente entre un registro del microprocesador y localizaciones del almacenamiento principal. En las computadoras modernas se usan memorias de acceso aleatorio basadas en electrónica del estado sólido, que está directamente conectada a la CPU a través de buses de direcciones, datos y control.

Memorias de acceso aleatorio (RAM): son conocidas como memorias RAM de la sigla en inglés Random Access Memory. Se caracterizan por ser memorias de lectura/escritura y contienen un conjunto de variables de dirección que permiten seleccionar cualquier dirección de memoria de forma directa e independiente de la posición en la que se encuentre. Estas memorias son volátiles, es decir, que se pierde la información cuando no hay energía y se clasifican en dos categorías básicas: la RAM estática y la RAM dinámica.

RAM estática:

Este tipo de memoria conocida como SRAM (Static Random Access

Memory) se compone de celdas conformadas por flip-flops construidos generalmente con transistores MOSFET, aunque también existen algunas memorias pequeñas construidas con transistores bipolares.

SRAM Sincrónica: este tipo de memoria tiene una entrada de reloj, la cual le permite operar en sincronía con otros dispositivos. Esta característica no aporta mejores beneficios, sin embargo simplifica enormemente el diseño de sistemas de alta prestaciones, ya que una única señal controla todos los dispositivos involucrados. La ventaja de estas memorias viene proporcionada por lo que se podría llamar su funcionamiento automático, guiado por la señal de reloj, por lo que no es necesario ocuparse de generar las señales de control.

SRAM de Ráfaga: Las memorias de ráfagas (burst) son sincrónicas y se caracterizan por incluir un contador que permite que la memoria genere internamente la dirección a la que debe acceder, consiguiendo de esta forma accesos hasta cuatro posiciones de memoria con una sola dirección de referencia. Esto permite acceder de forma más rápida a la información en memoria.

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RAM dinámica: Este tipo de memoria conocida como DRAM (Dinamic Random Access Memory), a diferencia de la memoria estática se compone de celdas de memoria construidas con condensadores. Las celdas de memoria son de fabricación más sencillas en comparación a las celdas a base de transistores, lo cual permite construir memorias de gran capacidad.

Memorias de Solo Lectura ROM: Las memorias de solo lectura son conocidas como memorias ROM de la sigla en inglés Read Only Memory. Se caracterizan por ser memorias de lectura y contienen celdas de memoria no volátiles, es decir que la información almacenada se conserva sin necesidad de energía. Este tipo de memoria se emplea para almacenar información de forma permanente o información que no cambie con mucha frecuencia.

Memoria ROM de Máscara: Esta memoria se conoce simplemente como ROM y se caracteriza porque la información contenida en su interior se almacena durante su construcción y no se puede alterar. Son memorias ideales para almacenar microprogramas, sistemas operativos, tablas de conversión y caracteres. Generalmente estas memorias utilizan transistores MOS para representar los dos estados lógicos (1 ó 0). La programación se desarrolla mediante el diseño de un negativo fotográfico llamado máscara donde se especifican las conexiones internas de la memoria.

Memoria PROM: Esta memoria es conocida como ROM programable de la sigla en inglés Programmable Read Only Memory. Este tipo de memoria a diferencia de la ROM no se programa durante el proceso de fabricación, en vez de ello la programación la efectúa el usuario y se puede realizar una sola vez, después de la cual no se puede borrar o volver a almacenar otra información.

Memoria EPROM: Este tipo de memoria es similar a la PROM con la diferencia que la información se puede borrar y volver a grabar varias veces. Su nombre proviene de la sigla en inglés Erasable Read Only Memory.

Memoria EEPROM: es programable y borrable eléctricamente y su nombre proviene de la sigla en inglés Electrical Erasable Programmable Read Only Memory. Actualmente estas memorias se construyen con transistores de tecnología MOS (Metal Oxide Silice) y MNOS 4

(Metal Nitride-Oxide Silicon). Las celdas de memoria en las EEPROM son similares a las celdas EPROM y la diferencia básica se encuentra en la capa aislante alrededor de cada compuesta flotante, la cual es más delgada y no es fotosensible.

Memorias FLASH: Muy usadas actualmente. La memoria FLASH es similar a la EEPROM, es decir que se puede programar y borrar eléctricamente. Sin embargo esta reúne algunas de las propiedades de las memorias anteriormente vistas, y se caracteriza por tener alta capacidad para almacenar información y es de fabricación sencilla, lo que permite fabricar modelos de capacidad equivalente a las EPROM a menor costo que las EEPROM. Es muy utilizada en pen drive y cámaras.

Proceso de Acceso

Cuantificación de la información de la capacidad de una memoria: una computadora digital representa toda la información usando el sistema binario. Texto, números, imágenes, sonido y casi cualquier otra forma de información puede ser transformada en una sucesión de bits, o dígitos binarios, cada uno de los cuales tiene un valor de 1 ó 0. La unidad de almacenamiento más común es el byte, igual a 8 bits. Una determinada información puede ser manipulada por cualquier computadora cuyo espacio de almacenamiento sea suficientemente grande como para que quepa el dato correspondiente o la representación binaria de la información. Por ejemplo, una computadora con un espacio de almacenamiento de ocho millones de bits, o un megabyte, puede ser usada para editar una novela pequeña.

Minicomputadoras: se caracterizan por tener una configuración básica regular que puede estar compuesta por un monitor, unidades de disquete, disco, impresora, etc. Su capacidad de memoria varía de 16 a 256 kbytes.

Macrocomputadoras: son aquellas que dentro de su configuración básica contienen unidades que proveen de capacidad masiva de información, terminales (monitores), etc. Su capacidad de memoria varía desde 256 a 512 kbytes, también puede tener varios megabytes o hasta gigabytes según las necesidades de la empresa. 5

Microcomputadores y computadoras personales: con el avance de la microelectrónica en la década de los 70 resultaba posible incluir todos los componente del procesador central de una computadora en un solo circuito integrado llamado microprocesador. Ésta fue la base de creación de unas computadoras a las que se les llamó microcomputadoras. El origen de las microcomputadoras tuvo lugar en los Estados Unidos a partir de la comercialización de los primeros microprocesadores (INTEL 8008, 8080). En la década de los 80 comenzó la verdadera explosión masiva, de los ordenadores personales (Personal Computer PC) de IBM. Esta máquina, basada en el microprocesador INTEL 8008, tenía características interesantes que hacían más amplio su campo de operaciones, sobre todo porque su nuevo sistema operativo estandarizado (MS-DOS, Microsoft Disk Operating Sistem) y una mejor resolución óptica, la hacían más atractiva y fácil de usar. El ordenador personal ha pasado por varias transformaciones y mejoras que se conocen como XT(Tecnología

Diagramas de Tiempo En las computadoras modernas, los discos duros suelen usarse como dispositivos de almacenamiento masivo. El tiempo necesario para acceder a un byte de información dado almacenado en un disco duro de platos magnéticos es de unas milésimas de segundo (milisegundos). En cambio, el tiempo para acceder al mismo tipo de información en una memoria de acceso aleatorio (RAM) se mide en mil-millonésimas de segundo (nanosegundos). Esto ilustra cuan significativa es la diferencia entre la velocidad de las memorias de estado sólido y la velocidad de los dispositivos rotantes de almacenamiento magnético u óptico: los discos duros son del orden de un millón de veces más lentos que la memoria RAM.

Dispositivos Existente en Mercado:  SDRAM La memoria SDRAM es un tipo de la familia DRAM, opera en sincronía con la señal de clock del microprocesador. Los comandos se activan con uno de los flancos de la señal de clock. Este puede variar entre 66 Mhz, 100 Mhz o 133 Mhz. 6

Físicamente cuenta con 168 pines DIMM (Dual In LINE Memory Module) para Desktop (PC de Escritorio) o Workstation Server y 144 pines SODIMM (Small Outline Dual In Line Memory Module) para Notebook. Principales características: • Tensión de alimentación (Vdd): 3.3 V. • Frecuencia de Clock: 133 Mhz (máx.) • Temperatura de trabajo (Topr) 0 a 55º C. • SDP (Serial Present Detect). • ECC (Error Correction Code) • NON-ECC.

 DDR La memoria DDR es un tipo de SDRAM, capaz de activar comandos ya sea en el flanco de descenso o en el ascenso. Esto permite transferir el doble de datos por ciclo de clock, en comparación con los módulos SDRAM. La transferencia de datos es de 266 Mhz, 333 Mhz o 400 Mhz (PC2100, PC2700 y PC3200 respectivamente). La estructura física está determinada por 184 pines DIMM (Dual In Line Memory Module) para Desktop o Workstation Server y 200 pines SODIMM (Small Outline In Line Memory Module) para Notebook.

Principales Características: • Tensión de alimentación (Vdd): 2.5 V. • Frecuencia de Clock: 400 Mhz (máx). • Temperatura de trabajo (Topr): 0 a 70º C. • SPD. • NON-ECC. • Full Buffered. 7

 DDR2 La memoria DDR2 es la evolución de DDR. La misma procesa datos más rápidamente, con mayor ancho de banda y con un consumo inferior respecto a sus primitivas y por lo tanto menor temperatura. La transferencia de datos es de 400 Mhz, 533 Mhz, 667 Mhz u 800 Mhz (PC3200, PC4200, PC5300, PC6400 respectivamente). Cuenta con 240 pines DIMM (Dual In Line Memory Module) para Desktop p Workstation Server y 200 pines SODIMM (Small Outline Dual In Line Memory Module) para Notebook.

 USB flash nano Las memorias USB son tan pequeñas, que ya han llegado a tener el tamaño del conector USB, en apariencia y tamaño lucen bien pero en funcionalidad esta memoria es tan pequeño que cuesta para poder conectarla y más aún desconectarla de la computadora. 8

Estudio de la Memoria RAM y ROM.

La Memoria RAM. También llamada memoria principal, por ser la principal conexión con el microprocesador, es fisicamente un circuito electronico compuesto por un grupo de chips que se conectan a la motherboard por una serie de contactos en su base. Cada uno de los chips que componen la memoria es una unidad que se divide en celdas, siendo posibles de ser accedidas a través de una dirección que las identifica. La comunicación entre el microprocesador y la memoria se lleva a cabo a través del bus del sistema, dicho bus se divide en tres, bus de datos, de control y de dirección. El bus de control es el encargado de habilitar o no el funcionamiento de los sectores de la memoria. A través del bus de datos el microprocesador transmite los bits a ser escritos o leidos en la memoria, y por medio del bus de direcciones se establece la celda de memoria que se escribira o leera de la misma.

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Estas memorias son de acceso aleatorio, es decir que se puede tener acceso fácilmente a cualquier localidad de dirección de memoria. En estas 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 de ella; en otras palabras el tiempo de acceso es el mismo para cualquier dirección en la memoria. Muchas tipos de memoria se pueden clasificar de acceso aleatorio, pero cuando el termino RAM se utiliza con memorias de semiconductor, generalmente se considera que significa memoria de lectura y escritura (RWM) en contraste con la ROM. Las RAMs se emplean en las computadoras como medios de almacenamiento temporal para programas y datos. El contenido de muchas de las localidades de dirección será leído y escrito a medida que la computadora ejecuta un programa. Esto requiere que la RAM tenga ciclos de lectura y escritura rápidos para que no reduzca la velocidad de operación de la computadora. Una gran desventaja de las RAMs es que son volátiles o pierden toda la información contenida en ellas si se interrumpe el suministro de energía o se apagan, algunas RAM CMOS, sin embargo consumen tan pequeñas cantidades de potencia en el modo de espera (ninguna tarea de escritura o lectura), que se pueden alimentar con baterías cada vez que se interrumpe la fuente de alimentación principal. Por supuesto, la ventaja principal de la RAM es que se puede escribir en ella y también se puede leer de ella muy rápidamente con la misma facilidad. Capacidad de una Memoria RAM La Capacidad de Almacenamiento se mide en las siguientes equivalencias: Un Bit= Unidad mínima de memoria Un Byte = 8 Byts Un Kilobyte = 1024 Bytes. Un Megabyte = 1024 Kilobyte (Kb) Un Gigabyte = 1024 Megabyte (Mb) Un Terabyte = 1024 Gigabyte (Gb) Un Petabyte = Terabytes (Tb) La Memoria RAM se mide por su capacidad. La capacidad es el número máximo de bits o bytes que puede almacenar. La capacidad de RAM está por lo general medida en megabytes (MB).

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La capacidad de las Memorias RAM en los PC estándar van desde los 32 Mb(los mas antiguos) hasta los 4 Gb(los pc`s mas modernos). Normalmente hoy en día hay muchas computadoras con RAM de 256 Mb, 516 Mb, 1 Gb, 2 Gb, 4 Gb. La Memoria ROM. La memoria ROM, también conocida como firmware, es un tipo de memoria de semiconductor que están diseñadas para retener datos que son permanentes o que no cambian con mucha frecuencia. Durante la operación normal, no pueden escribirse nuevos datos en una ROM pero si puede leerse información de ella. Para algunas ROMs los datos que están almacenados tienen que integrarse durante el proceso de fabricación; para otras ROMs los datos pueden grabarse eléctricamente. El proceso de grabar datos se conoce como programación de la ROM. Algunas ROMs no pueden alterar sus datos una vez se hayan programado; otras pueden borrarse y reprogramarse con la frecuencia que se desee. Cuando se produce, la memoria de sólo lectura (ROM) se programa con datos fijos. Los datos e instrucciones en la ROM son permanentes, o no-volátiles, que significa que no se pierden cuando se apaga la energía; es por eso que se requiere la ROM, ya que aun cuando la RAM permite que se realicen todas las operaciones necesarias para una computadora los datos en la RAM se pierden cuando la computadora se apaga, y algunas instrucciones son requeridas para que el CPU inicie cuando la computadora se prende. Por lo tanto, la ROM contiene un conjunto de instrucciones que se requieren para arrancar la computadora. Estas instrucciones le dicen a la computadora cómo acceder el disco duro, encontrar el sistema operativo, y cargarlo en la RAM, luego la RAM almacena todas las instrucciones subsiguientes que serán ejecutadas por el CPU. La capacidad de almacenamiento de estas memorias esta entre 8k a 16k. Por lo general, la ROM es programada con instrucciones de inicio para la computadora. Anteriormente, al cambiar las instrucciones de arranque en la ROM (por ejemplo, para integrar una nueva tarjeta de video y retirar la anterior) se requería reemplazar el chip de la ROM. Esta memoria se utiliza básicamente para almacenar datos e información que no cambiaran durante la operación normal de un sistema, así como también para guardar programas y datos en equipos controlados por microprocesadores tales como cajas registradoras electrónicas, instrumentos y sistemas de seguridad. 11

En este tipo de memoria se utilizan diodos y transistores, donde las conexiones son para indicar un 1, y no conexiones para indicar un 0. Los diodos se utilizan como elementos acopladores. La conexión de varios a una misma línea, implementa la función OR de las señales de entrada. Puede decirse entonces que una ROM de 2n x m bits, podría realizar cualquier combinacional de n variables de entrada y m funciones. Las memorias ROM han evolucionado gradualmente desde memorias fijas de sólo lectura hasta convertirse en memorias que pueden programarse y reprogramarse; sus tipos seria: PROM, EPROM, EEPROM, Flash EPROM.

Formas de Extender la Capacidad de una Memoria: En Cantidad de Palabras, en Longitud de Palabras. En muchas aplicaciones de memoria la capacidad de almacenamiento requerido en RAM o ROM o bien el tamaño de la palabra no puede ser satisfecha por un microcircuito de memoria. En cambio, varios circuitos integrados de memoria pueden combinarse para ofrecer la capacidad y el tamaño de palabra deseados.

Expansión de capacidad de la Palabra. Supongamos que necesitamos una memoria que pueda almacenar 16 palabras de ocho bits y todo lo que se tiene son circuitos RAM que se disponen como memorias de 16 x 4 con líneas de E/S comunes. Podemos combinar dos de estos circuitos integrados de 16 x 4 para producir la memoria que se busca. La configuración para realizar esto se muestra en la figura. Como cada circuito puede almacenar 16 palabras de 4 bits y deseamos almacenar 16 palabras de 8 bits, utilizamos cada uno para almacenar la mitad de cada palabra es decir, la RAM-0 almacena los cuatro bits de orden superior de cada una de las 16 palabras y la RAM-1 almacena los cuatro bits de orden inferior de cada una de las 16 palabras. En las salidas de la RAM conectadas al canal de datos se dispone de una palabra completa de 8 bits. 12

Las direcciones varían de 0000 a 1111 (16 palabras) Tamaño de palabras, 8bits

Los 4bits de orden superior de cada palabra se almacenan en RAM-0

Los 4 bits de orden inferior de cada palabra se almacenan en RAM-1

Combinando los RAMs 16x4 para un módulo de 16x8.

Cualquiera de estas 16 palabras se selecciona mediante la aplicación del código de dirección adecuado al canal de direcciones de cuatro líneas (AB3, AB2, AB1, AB0). Las líneas de dirección generalmente se originan en el CPU. Se observa que cada línea del canal de dirección está conectada a la correspondiente entrada de dirección de cada circuito. Esto significa que en vez que un código de dirección se coloque en el canal de direcciones, este mismo código se aplicara a ambos circuitos de manera que se tenga acceso a la misma localidad en cada circuito al mismo tiempo. Una vez que se relaciona la dirección, se puede leer o escribir en esta dirección con el control de la línea R/W y CS. Para leer, R/W debe de estar en alto CS de estar en bajo. Esto ocasiona que las líneas de E/S de la RAM actúen como salidas. La RAM-0 coloca su palabra de 4 bits seleccionada en las cuatro líneas superiores del canal de datos y la RAM-1 las coloca en las 13

cuatro líneas inferiores del mismo canal de datos. Así, el canal de datos contiene cada palabra seleccionada de 8bits, la que ahora podrá transmitirse hacia otro dispositivo (generalmente, un registro de la CPU). Para escribir, R/W= 0 y CS= 0 provocan que las líneas de E/S de la RAM actúen como entradas. La palabra 8bits a ser estricta se coloca sobre el canal de datos, (lo que en general hace la CPU). Los 4 bits más altos se escriben en la localidad seleccionada de la RAM-0 mientras que los 4 bits más bajos se escriben en la RAM-1. En esencia, la combinación de las dos RAMs, actúa como una sola memoria de 16x8. A esta combinación se le refiere como un módulo de memoria 16x8.

Extensión de la longitud de palabras. En la figura puede verse una memoria de N palabras de K m bits, partiendo de un CI de N palabras de un bits. Se observa que las líneas de dirección y de control son compartidas por todos los CI.

Las líneas de datos se amplían de m a k m bits,

Consideraciones de Alimentación de Energía. La fuente de alimentación del PC proporciona todos los voltajes diferentes que su equipo necesita para funcionar correctamente. Si no hay ningún componente que es absolutamente vital 14

para el funcionamiento de un ordenador, un ordenador es sólo una caja inerte llena de plástico y metal. La Fuente de Alimentación, es un dispositivo capaz de transformar la corriente de la red eléctrica en una corriente que la PC pueda utilizar. Esta, convierte la corriente alterna (AC) de la línea desde su casa a la corriente directa (DC) que necesita el ordenador personal. En un ordenador personal (PC), la fuente de alimentación es la caja de metal generalmente se encuentra en una esquina de la caja. La fuente de alimentación es visible desde la parte posterior de muchos sistemas, ya que contiene el receptáculo del cable de alimentación y el ventilador de refrigeración.

Fuentes de alimentación, a menudo referido como "fuentes de alimentación conmutadas", el uso de la tecnología de conmutación para convertir la entrada de CA a tensiones continúas más bajas. Los voltajes típicos suministrados son: 

3,3 voltios



5 voltios



12 voltios

Los 3,3 y 5 voltios se utilizan normalmente en los circuitos digitales, mientras que el de 12 voltios se utiliza para ejecutar los motores de las unidades de disco y los fans. La principal característica de una fuente de alimentación está en vatios. Un vatio es el producto de la tensión en voltios y la corriente en amperes. Si usted ha estado alrededor de PCs durante 15

muchos años, es probable que recordar que los ordenadores originales tenían grandes interruptores de palanca roja que tenía una buena cantidad de peso para ellos. Cuando volvió el PC encendido o apagado, usted sabía que lo estaban haciendo. Estos conmutadores controla realmente el flujo de energía de 120 voltios de la fuente de alimentación. Hoy en día se enciende con un botón dándole un pequeño empujón, y se apaga la máquina con una opción del menú. Estas funciones se han añadido a las fuentes de alimentación estándar hace varios años. El sistema operativo puede enviar una señal a la fuente de alimentación para indicarle que debe desactivar. El botón pulsador envía una señal de 5 voltios a la fuente de alimentación para saber cuándo se encienda. La fuente de alimentación también tiene un circuito que suministra 5 voltios, llamado VSB para "voltaje standby", incluso cuando es oficialmente "off", para que el botón funcione. Consulte la página siguiente para conocer más acerca de la tecnología de conmutación.

Proceso de transformación de la corriente eléctrica dentro de la fuente de alimentación.

1. Transformación: Se reduce la tensión de entrada a la fuente (220V o 115V) que son los que corresponden a la red eléctrica domiciliaria. En esta parte del proceso de la transformación, se realiza con un transformador. La tensión de la salida de este proceso generará valores de 5 a 12 Volts.

2. Rectificación: La corriente de la red eléctrica domiciliaria es alterna, esto quiere decir, que sufre variaciones en su línea de tiempo, con variaciones, nos referimos a variaciones de tensiones, por tanto, su amplitud no siempre es la misma. Las tensiones de alimentación son

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de nivel de continua, similar al de las baterías o pilas. Se utiliza un convertidor de alterna a continua, este dispositivo se llama rectificador.

3. Filtrado: La corriente continua obtenida por el proceso de rectificación debe ser mejorada para lograr una continua libre de fluctuaciones de amplitud. Mediante circuitos especiales, llamados filtro, se logra esto.

4. Estabilización: La tensión de la salida de la fuente puede cambiar, si se modifica la entrada. Si baja la tensión de entrada (brownout), o sea por ejemplo de 220V descienda a 190V, las salidas se mantengan dentro de los 5,3.3 ó 12VDC.

Las tensiones de la fuente sirven para: 12 V.- Motores y para transformar a otros niveles de tensión. 5 V.- Procesos de datos, algunos motores de ventilación y alimentación en general (USB). 3.3 V.- Procesamiento de datos y transformar. Tipos de Fuentes. Podemos encontrar dos tipos de fuentes:

AT( Advanced Technology) Las fuentes de alimentación AT, fueron usadas hasta que apareció el Pentium MMX, es en ese momento cuando ya se empezarían a utilizar fuentes de alimentación ATX. Las características de las fuentes AT, son que sus conectores a la motherboard varían de los utilizados en las fuentes ATX, y por otra parte, quizás bastante más peligroso, es que la fuente se activa a través de un interruptor conectado directamente a los 220V. Además un problema que existía sobre la dos conectores que alimentaban a la motherboard, con lo cual podía dar lugar a confusiones y a cortocircuitos, la solución a ello es basarse en un truco muy sencillo, hay que dejar en el centro los cables negros que los dos conectores tienen, así no hay forma posible de equivocarse

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ATX(AT eXtended) Las fuentes ATX no disponen de un interruptor que enciende/apaga la fuente, si no que se trata de un pulsador conectado a la MOTHERBOARD, y esta se encarga de encender la fuente, esto conduce a que se puedan realizar conexiones o desconexiones mediante software. Otras de las características es que siempre está activa aunque la PC se encuentre apagada, mantiene un nivel pequeño de alimentación para mantenerla en espera. La tensión aparece con la designación VSB (Volts Stand By), esto la PC se encienda a una hora determinada, o encenderlo pulsando una tecla del teclado, moviendo el mouse.

Conflicto y Contención de Bus. Cuando se conectan salidas triestrados juntas, es importante recordar que no debe habilitarse más de una salida a la vez. En caso contrario se conectarían 2 o más salidas en forma de tótem, lo cual podrían producir corrientes dañinas. Aun si no se producen daños, esta situación producirá una señal en el bus, la cual es una combinación de dos o más señales. A esto se le conoce comúnmente como contención de bus. En la mayoría de las computadoras moderas, la transferencia de datos se lleva a cabo a través de un conjunto común de líneas de conexión, el cual es conocido como bus de datos. La memoria principal de una computadora está compuesta por CIs tipo RAM y ROM, los cuales se conectan a la CPU a través de 3 grupos de líneas de señal o buses, los cuales observaremos en la siguiente figuras como la línea de dirección o bus de dirección, las líneas de datos o el bus de datos y las líneas de control o el bus de control. Cada uno de estos buses consiste de varias 18

líneas (observe que se representan mediante una sola línea con una barra diagonal), y el número de líneas en cada bus varia de una computadora a otra. Los 3 buses juegan un papel necesario para permitir que la CPU escriba datos en la memoria y lea datos de ella.

Cuando una computadora ejecuta un programa de instrumentación, la CPU busca en forma continua (lee) información de esas ubicaciones en memoria que contienen los códigos del programa que representan las operaciones a realizar y los datos sobre los cuales se va a trabajar. La CPU también almacenara (escribirá) datos en ubicaciones de memoria, según lo dicten las instrucciones del programa. Cada vez que la CPU desea escribir datos a una ubicación de memoria específica, deben realizarse los siguientes pasos: Operación de escritura: La CPU suministra la dirección binaria de la ubicación de memoria en la que se van a almacenar los datos. Coloca esta dirección en las líneas del bus de dirección. La CPU coloca los datos que se van a almacenar en la línea del bus de datos La CPU activa las líneas de señal de control apropiada para la operación de escritura en la memoria. 19

Los CIs de la memoria decodifican la dirección binaria para determinar que la ubicación se esta seleccionando para la operación de almacenamiento. Los datos en el bus de datos se transfieren hacia la ubicación de memoria seleccionada Cada vez que la CPU desea leer datos de una ubicación especifica en memoria, deben realizarse los siguientes pasos: Operación de lectura: La CPU suministra loa dirección binaria de la ubicación de memoria de la cual se van a recuperar los datos. Coloque esta dirección en las líneas de bus de dirección. La CPU activan las líneas de señal de control apropiadas para la operación de lectura de memoria. Los CIs de la memoria decodifican la dirección binaria para determinar cuál ubicación se está seleccionando para la operación de lectura. Los CIs de memoria colocan los datos de la ubicación de memoria seleccionada en el bus de datos, desde donde se van a trasferir hasta la CPU. Los pasos anteriores deben dejar en claro la función de cada uno de los buses del sistema: Bus de dirección: este bus es unidireccional transporta la salida de la dirección binaria del CPU hacia los CIs de memoria, para seleccionar una ubicación de memoria. Bus de Datos: este bus bidireccional transporta los datos entre el CPU y los CIs de memoria. Bus de control: este bus transporta las señales de control (tales como la señal R/W) desde el CPU hasta los CIs de memoria. Otro uso importante del bus es el manejo de interrupciones. Cuando la CPU instruye algún dispositivo de E/S para que haga algo, por lo general espera una interrupción cuando termina el trabajo. La señal de interrupción indica que requiere del bus. Aquí se presenta el mismo tipo de problema que con los ciclos del bus ordinario, ya que es posible que varios dispositivos quieran enviar una interrupción al mismo tiempo. La solución usual es asignar

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prioridades a los dispositivos, y usar un árbitro centralizado para dar prioridad a aquellos que tengan los tiempos más críticos.

Mapa de Memoria. Son representaciones graficas que representan los rangos de direcciones lógicas que tienen asignados cada uno de los chips que constituyen la memoria, es decir, es una estructura de datos (tablas) que indica cómo está distribuida la memoria. Contiene información sobre el tamaño total de memoria y las relaciones que existen entre direcciones lógicas y físicas, además de poder proveer otros detalles específicos sobre la arquitectura del computador. Estos suelen ser creados usualmente por el firmware para dar información al núcleo del sistema operativo sobre cómo está distribuida la memoria. Características: El espacio de direccionamiento lógico identifica la máxima capacidad de memoria con la que puede trabajar un microprocesador (CM).

La capacidad física (CF) o real de la memoria viene dada por la sima de las capacidades de todos los chips de memoria que forman. (CF≤CM).

Cada chip de memoria tiene asignado un rango de direcciones lógicas. Dicho rango es igual a la capacidad del chip de memoria expresada en bytes. Cualquier dirección lógica (DL) que esté incluida en dicho rango provocara el acceso a un chip del conjunto, mientras que los restantes chips están inactivos.

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Diseño de bancos de Memorias. Generalmente, la memoria en una computadora está diseñada y dispuesta en bancos de memoria. Un banco de memoria es un grupo de sockets o módulos que forman una unidad lógica. Por lo tanto, los sockets de memoria que están dispuestos físicamente en filas pueden ser parte de un banco o pueden dividirse en diferentes bancos. La mayoría de los sistemas computacionales tienen dos o más bancos de memoria, generalmente se llama banco A, banco B, y así sucesivamente. Y cada sistema tiene reglas o convenciones de la forma en que se deben llenar los bancos de memoria. Por ejemplo, algunos sistemas computacionales requieren que todos los sockets en un banco se llenen con el mismo módulo de capacidad. Algunas computadoras requieren que el primer banco aloje los módulos de capacidad más altos. Si no se siguen las reglas de configuración, la computadora no encenderá y no reconocerá toda la memoria en el sistema. En pocas palabras, si no pones una configuración correcta, el controlador de memoria no trabajará bien. Con frecuencia puede encontrar las reglas de configuración de memoria específicas para su sistema de computadora en el manual del sistema de la computadora. También puede utilizar lo que se llama el configurador de memoria. La mayoría de los fabricantes de memoria de 22

terceras partes ofrecen configuradores de memoria gratis disponibles en forma impresa o que se accedan en forma electrónica a través de la Web. Los configuradores de memoria le permiten buscar la computadora y encontrar los números de partes y las reglas de configuración de memoria especiales que aplican a su sistema. El configurador de memoria de Kingston Technology incluye dibujos del "esquema de bancos" para miles de sistemas computacionales (un dibujo de esquema de banco muestra los sockets en el sistema), junto con las instrucciones especiales que enlistan cualquier regla de configuración no usual que aplique a estos sistemas. Señales Analógicas. Son variables eléctricas que evolucionan en el tiempo en forma análoga a alguna variable física. Estas variables pueden presentarse en la forma de una corriente, una tensión o una carga eléctrica. Varían en forma continua entre un limite inferior y un limite superior. Cuando estos limites coinciden con los limites que admite un determinado dispositivo, se dice que la señal esta normalizada. Rango Dinámico. Se llama así a la diferencia en dB entre el sonido más débil y el más fuerte. Por ejemplo los sonidos más débiles en una orquesta (ppp, pianísimo) son de unos 30 dBSPL y los sonidos más fuertes (fff, fortísimo) son de unos 110 dBSPL. El rango dinámico seria de 80 dB, la diferencia entre ellos. Nuestro oído capta entre 0 y 120 dBSPL, por lo que el rango dinámico en este caso es lógicamente 120 dBSPL.

En el mundo digital a veces se habla también de rango dinámico, dado por el número de bits del medio. En este caso tenemos dBFS (dB full scale) siendo el numero 0 dBFS correspondiente al nivel máximo. Se puede deducir que cada uno de los bits de resolución corresponde a 6 dB de rango dinámico.

Esto se deduce asumiendo que el ruido de cuantificación es una señal aleatoria uniformente distribuida con una amplitud pico a pico de un nivel de cuantificación, es decir,

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haciendo que la tengo una amplitud con una relación de 2n / 1. De modo que sigue la siguiente formula: (

)

(

)

Señal Analógica y Señal Digital. En el medio que nos rodea podemos encontrar una gran cantidad de señales, los sonidos que escuchamos, las imágenes que percibimos, olores, luces, etc. de aquí la importancia de entenderlas y poder interpretarlas y utilizarlas adecuadamente, comenzaremos por definir señal como el conjunto de estímulos que nos envían un mensaje, ejemplo: una señal visual en carretera sería la línea en el centro del camino, o en la ciudad los colores de un semáforo, una auditiva el sonido del timbre telefónico o el de la puerta de una casa. etc.

Matemáticamente se puede entender una señal como un conjunto de magnitudes referenciadas con respecto al tiempo.

Se puede representar este conjunto de magnitudes como una ecuación de la forma. s = m(t) Dónde: S = es la señal M = es la magnitud de la señal con respecto al tiempo en el que ocurre.

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En base a lo anterior podemos encontrar que hay señales continuas y discretas, siendo las continuas aquellas que tienen un valor para todo instante de tiempo, y las discretas aquellas que solo tienen un valor en determinado instante de tiempo.

Continúa Discreta

Una señal continua puede tomar cualquier valor en cualquier instante de tiempo, una señal discreta puede tomar cualquier valor pero solo en determinados instantes de tiempo. A las señales continuas se les conoce también como señales Analógicas, ya que su valor es análogo a la fuente que lo proporciono.

Si a una señal discreta se le asignan valores determinados de magnitud, los cuales son los únicos que puede tomar, se tendría una señal digital. De lo anterior se deduce que una señal digital es aquella que toma valores predeterminados en instantes de tiempo determinados.

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Por lo general las señales digitales manejadas en electrónica utilizan valores de voltaje de dos estados 0 y 5 volts, los cuales representan a los valores 0 y 1, por lo que se utiliza un sistema de numeración binario para representar mediante estos dos estados cualquier valor de magnitud, por esto se dice también que son señales binarias, al estar compuestas por solo dos valores 0 y 1.

Conversión Analógica - Digital

La señal analógica es muestreada (sample) periódicamente, y cada una de las muestras tomadas es digitalizada y por tanto convertida en una serie de números binarios. Para “recuperar” la señal analógica original el proceso se invierte, convirtiendo la secuencia de números binarios en una secuencia de muestras las cuales representan la forma de onda de la señal original.

Si bien el muestreo de una señal limitada en banda (usando una correcta frecuencia de muestreo como se explicará más adelante) ni elimina información de la señal original ni introduce ruido, el proceso de la cuantificación (aunque éste sea ideal) implica la pérdida de información de las señales más débiles, ya que hay un límite inferior de la resolución del cuantificador lo que se va a traducir en la aparición de distorsión de la señal, por lo que este hecho debe ser considerado, de forma que dichas distorsiones aparezcan en la zona no audible del espectro.

Sistema De Conversión A/D.

En la figura se representa el sistema básico para efectuar la conversión analógica-digital.

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Vemos que se destacan tres dispositivos básicos: El filtro paso bajo o filtro Antialiasing, el muestreador (sample & hold) y el convertidor A/D.

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Filtro Paso – Bajo (antialiasing) Es el primer dispositivo que encontramos en toda cadena de conversión A/D. Su única

función es limitar en banda la señal de entrada al sistema sin introducir demasiadas distorsiones ni generar un excesivo ruido. La razón por la cual es necesario el uso de este filtro está íntimamente relacionada con la etapa siguiente: el muestreador. Cuando tenemos una señal limitada en banda, con una frecuencia superior de fn, la teoría del muestreo nos indica que este se debe efectuar con una velocidad de como poco 2∙fn muestras por segundo (Criterio de Nyquist) para que posteriormente la señal sea recuperable. Según esto, para audio digital, bastaría con usar una frecuencia de muestreo fs de 40KHz. Si trabajando con una frecuencia de muestreo fs, llegaran al muestreador señales de frecuencia f comprendidas entre fn y fs>2∙fn, se “crearían” en el proceso, unas señales imagen de frecuencia fa = fsf. Por ejemplo, si la frecuencia de muestreo es fs = 44KHz y como señal de entrada tenemos una frecuencia f = 36KHz, aparecerá una señal imagen (alias) fa=4436= 8KHz, situada por tanto, dentro de la banda de audio, y que no se podrá discriminar de la señal original en posteriores etapas. En realidad no existe el proceso de creación de esta frecuencia imagen, si no que lo que se produce es el efecto de un muestreo impropio, tomando una serie de datos (muestras) erróneos, que cuando queramos devolver la señal al dominio analógico, darán como resultado, la aparición de esa señal.

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Este hecho se puede comprobar en la figura, donde se muestra la señal f =36 Khz y los instantes en que es muestreada por un sistema con frecuencia de muestreo fs. Podemos observar las muestras tomadas y como se reconstruiría la señal a partir de esas muestras, con lo que aparecería la señal de frecuencia imagen “creada” fa = 8KHz.

Circuito de muestreo y retención.

El cometido de este dispositivo es mantener el valor constante de una muestra mientras dura el proceso de la conversión realizada por el A/D. Esto es necesario puesto que el valor de la muestra no puede caer más de una fracción del LSB (del convertidor) en el tiempo que dura la conversión, pues si así fuera ésta resultaría defectuosa dado que el conversor A/D daría a la palabra un peso incorrecto.

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Otra fuente de error introducida por el muestreador es la incertidumbre en la periodicidad del muestreo. Se denomina timing jitter y aparece por la imposibilidad física de mantener un periodo de la señal de muestreo con error cero en cada toma de la muestra. En lo que respecta a la elección de frecuencias de muestreo, los valores de esta han sido estandarizados atendiendo no solo a las características de calidad del sistema, si no a los problemas de integrar un sistema digital en transmisiones de radiodifusión y televisión. Así aparecen tres frecuencias de muestreo estándar:

· 48KHz: Para la creación procesado e intercambio de programas. · 44.1KHz: Para algunas aplicaciones de consumo. · 32 KHz: para aplicaciones de transmisión de señal. Convertidor Analógico/ Digital.

El convertidor es el encargado de cuantificar y codificar cada una de las muestras entregadas por el muestreador. La cuantificación consiste en asignar a cada muestra analógica un valor discreto. En función del número de bits (B) que tenga el convertidor, podremos distinguir entre 2B valores distintos, cada uno de los cuales será posteriormente codificado y entregado a la salida del A/D como una palabra de “B” bits que representa la magnitud de la muestra de la señal. La cuantificación y la codificación se pueden realizar de distintas maneras y por lo tanto existirán distintos tipos de convertidores. Así podremos distinguir sobre todo entre aquellos que realizan una cuantificación uniforme o los que optan por la no uniforme. La cuantificación uniforme o lineal implica el cuantificar la señal en escalones o pasos todos del mismo tamaño o amplitud. Hoy en día es el método más empleado habiéndose generalizado el uso de convertidores de 16 bit por tres razones fundamentales:

· La cuantificación uniforme es óptima para señales cuya distribución de amplitudes es uniforme en frecuencia.

· Estos sistemas pueden utilizar la circuitería existente para el procesado digital de la señal.

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· Los convertidores lineales de 16 bits están disponibles comercialmente, representando los límites en la tecnología de producción a gran escala. Fijado entonces el número de bits de un sistema, tenemos ya fijada la variación mínima en la señal de entrada (Q) que corresponde a la variación de un bit y por tanto la máxima señal. Inevitablemente en toda cuantificación existe un error ya que la señal analógica tiene un número infinito de niveles, mientras que la palabra digital posee un número finito de estados. Este error denominado de cuantificación es la diferencia entre el valor de la muestra analógica y los niveles de cuantificación elegidos para representar dicha muestra.

En la siguiente figura se muestra un ejemplo:

Una vez vista la aparición de este error hay que hacer algunas consideraciones:

· El rango de variación del error es de Q/2, por lo que si se reduce el paso de cuantificación, aumentando el número de bits B del sistema, el error total disminuirá. 30

· El error en la forma de onda puede ser visto como una señal real no limitada en banda que es añadida a la señal de entrada de un cuantificador ideal (en cuanto a su precisión).

· Tras la conversión de la señal digital en analógica, esta señal de error puede ser audible para señales simples debido a las componentes inarmónicas de aliasing que son creadas y aparecen en la banda base.

· Aunque en los sistemas analógicos estamos acostumbrados a caracterizarlos por la relación señal ruido (S/N) en los sistemas digitales es equivalente a hablar de relación señal error (S/E) a pesar de que la naturaleza de ambas magnitudes no sea idéntica.

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Dither

En un sistema digital, debería tender a disminuir el ruido de cuantificación. Obviamente, ya hemos apuntado que esto se podría realizar aumentando el número de bits del sistema, pero este es un método antieconómico. Una alternativa para mejorar la resolución del sistema es (curiosamente) añadir a la señal de entrada un ruido blanco analógico de amplitud Q/2, ruido que se denomina dither. 31

Consideremos el caso de una señal como la mostrada por la figura siguiente. Dependiendo de su posición con respecto a los pasos de cuantificación Q, podría ser cuantizada como una onda cuadrada (fig. B) o como una señal de continua (fig. c). Ambos casos, pero sobre todo el primero suponen ciertos inconvenientes, con el agravante de que una onda cuadrada es muy rica en armónicos con lo que estos si la señal original era de alta frecuencia, se van a extender fuera de la banda de audio en el margen entre la frecuencia límite de audio y la de muestreo con lo que va a parecer el temido aliasing.

Podríamos decir, a modo de resumen, que el dither cambia la naturaleza del error de cuantización en ruido blanco y el oído tiene capacidad de resolución suficiente para percibir correctamente la señal.

Sistema De Conversión D/A

La conversión de una señal digital a una señal analógica se realiza con los tres componentes básicos representados en la figura que son convertidor digital analógico, muestreo y retención y filtro paso bajo recuperador.

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Convertidor Digital-Analógico.

Este convertidor, genera una tensión cuyo nivel esta determinado por la palabra digital en su entrada y su funcionamiento es conceptualmente hablando, contrario al del convertidor A/D. En teoría sería el único dispositivo necesario para realizar esta conversión pero al igual que ocurría con su análoga, serán necesarios ciertos “mecanismos” que mejoren los resultados y eviten ciertos problemas tal y como se muestra en los siguientes apartados. 

Circuito de muestreo y retención

Desempeña una labor que poco tiene que ver con la realizada por este circuito en la conversión A/D. No muestrea una forma de onda continua, sino que lo hace a la salida del conversor digital/analógico el cual produce tensiones en intervalos discretos de tiempo. Podría pensarse que este muestreo no es necesario, puesto que la salida del conversor D/A y la correspondiente a la etapa de muestreo y retención deberían ser iguales, sin embargo el conversor genera salidas erróneas e impredecibles durante las transiciones (glitches) de una palabra a la siguiente. El circuito que se estudia en este apartado, que a menudo se denomina deglitcher, es el encargado de eliminar estas transiciones permitiendo el paso de la señal de salida del conversor cuando esta es estable y anulándola en las transiciones. 

Filtro paso bajo recuperador.

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Este filtro también llamado filtro antiimagen, tiene como misión eliminar todas las frecuencias por encima de la máxima de audio aparecidas en el proceso de muestreo. Ya que las frecuencias a eliminar están fuera del margen audible, las características de este filtro no responden a fenómenos del proceso de la audición, sino a posibles alteraciones que se produzcan al utilizar el equipo digital junto con otros de audio. Así estas frecuencias pueden producir distintas anomalías como: intermodulaciones con la frecuencia de polarización de magnetófonos analógicos, interferencias con el oscilador local de equipos de radiodifusión, aliasing con otros equipos digitalizadores o simplemente distorsión en los tweeters. (Que aparecerá por intermodulación en el margen audible). El criterio de diseño del filtro recuperador es análogo al del filtro antialiasing.

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Conclusión

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Índice Pág. Introducción Memorias -Clasificación -Estructura -Proceso de Acceso -Diagrama de Tiempo

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Dispositivos Existentes en el Mercado -Nomenclatura -Características Eléctricas Estudio de Memoria RAM y ROM Formas de Extender la Capacidad de una Memoria -En cantidad de palabras -En longitud de palabras Consideraciones de Alimentación de Energía -Conflictos y contención de Bus

6

Mapa de Memoria -Diseño de bancos de memorias Señales Analógicas -Rango de dinámico -Señales analógicas y digitales Proceso de Conversión Analógico Digital -Dispositivos y esquemas. -Proceso de Conversión Digital - Análogas -Dispositivos y Esquemas

21 22 23 23 24 26

9 12 12 14 14 18

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Conclusión Bibliografía

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