UNIDADES DE MEMORIA

La memoria RAM (Random Access Memory) es la llamada memoria de acceso aleatorio debido a su principal característica de acceso instantáneo a cualquier parte de ella, gracias a un sistema de direcciones.

Se dice que es volátil porque la información en ella almacenada se pierde al retirarle la energía.

La memoria RAM es uno de los elementos más críticos del computador. Cuando usted quiere usar un archivo de datos o programa, los datos o instrucciones son leídos desde el disco duro o disquete y colocados en la RAM, para que sean leídos por el procesador, permitiéndole manipularlos; es decir: ingresar nuevos datos, modificar los existente, hacer cálculos, búsquedas, resúmenes y, entre otras cosas importantes.

La memoria RAM la podemos comparar con una agenda de trabajo, en la que se puede anotar una reunión, ver el programa de actividades para un día determinado o anular una cita.

Además en esta agenda, al igual que en la memoria, los datos no están mezclados sino que conservan un cierto orden y cada dato ocupa una posición bien determinada. Si se desea saber la dirección de un cliente o un proveedor, no se iniciará  la búsqueda desde la A hasta encontrarlo, sino que se localiza directamente en la página correspondiente a la inicial del apellido.

En las memorias hay dos características temporales importantes:

a. El tiempo de acceso: tiempo que tarda una escritura o lectura.

b. El tiempo de ciclo: tiempo que pasa desde que se inicia un acceso hasta que se esta listo para el próximo.

El tiempo de ciclo suele ser superior al tiempo de acceso, pero los dos están relacionados. Tradicionalmente se ha dado mayor importancia al tiempo de acceso, pero la dinámica de las memorias caché con sus accesos en ráfagas, ha dado mayor importancia al tiempo de ciclo. Esto ha propiciado la aparición de mejoras estructurales en las memorias, que pretenden mejorar el tiempo de lectura o escritura de un bloque

de datos y no de un dato individual, sin modificar la estructura de almacenamiento de la memoria, sin elevar excesivamente el precio.

En su mayor parte, lo que está  en la memoria de la computadora es información temporal de trabajo.

La memoria de la computadora está  organizada en unidades de bytes, compuesto cada uno de ellos de 8 bits. El mismo patrón de bits puede ser visto como un número, una letra del alfabeto o una instrucción particular de lenguaje de máquina, según se le interpreta. Los mismos bytes de memoria se usan para registrar códigos de instrucciones de programa, datos numéricos y datos alfabéticos.

Las direcciones de la memoria están numeradas comenzando con cero. Los mismos datos usados como datos de computadora también pueden emplearse para especificar direcciones de memoria.

Los datos o programas siempre ocupan un espacio contiguo en la RAM, siempre asignándole el espacio por bloques.

El DOS puede manejar de forma plana solo hasta 640 KB, para manejar valores mayores a 1 MB, requiere de ayuda de HIMEM.SYS y EMM386.EXE.

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 y baratas 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 y más caras.

Es una memoria de sólo lectura. Su contenido es absolutamente inalterable, desde el instante en que el fabricante grabo las instrucciones en el Chip, por lo tanto la escritura de este tipo de memorias ocurre una sola vez y queda grabado su contenido aunque se le retire la energía.

Los PC vienen con una cantidad de ROM, donde se encuentras los programas de BIOS (Basic Input Output System), que contienen los programas y los datos necesarios para activar y hacer funcionar el computador y sus periféricos.

La ventaja de tener los programas fundamentales del computador almacenados en la ROM es que están allí implementados en el interior del computador y no hay necesidad de cargarlos en la memoria desde el disco de la misma forma en que se carga el DOS.

Debido a que están siempre residentes, los programas en ROM son muy a menudo los cimientos sobre los que se construye el resto de los programas (incluyendo el DOS).

La memoria ROM se puede explicar de la manera siguiente:

Es un libro impreso, sea diccionario, novela, etc. no se puede variar el contenido del mismo, tan solo es posible leer, recoger la información, nunca añadírsela o modificar el texto.

En fin son memorias perfectas para guardar microprogramas, sistemas operativos, tablas de conversión, generación de caracteres etc.

Tal como indica su nombre, (P) programable ROM, estas memorias son programables se entregan vírgenes al programador, este mediante un dispositivo especial las programará grabando en ellas los datos que considera de interés para su trabajo, o para su uso personal. El proceso de programación es destructivo: una vez grabada, es como si fuese una ROM normal, o sea, una vez que la memoria sea programada no podrá ser alterada nuevamente.

Para conseguir que la información que se desea grabar sea inalterable, se utilizan dos técnicas:

Por destrucción de fusible o por destrucción de unión.

Una vez programadas por el usuario, las PROM tienen las mismas características que aquellas que poseen las ROM.

Las memorias PROM se subdividen en sí, en EPROM y RPROM.

Estas memorias son similares a las PROM pero con la diferencia que se pueden borrar y volver a grabar varias veces. Existen dos tipos de memorias según el proceso de borrado de las mismas:

MEMORIA EPROM_

Se trata de una memoria PROM, de la que se puede borrar la información mediante rayos ultravioleta. Para esta operación es necesario que el circuito integrado disponga de una ventana de cuarzo transparente a los rayos ultravioleta. El tiempo de exposición a los rayos ha de ser corto, pero variable según el constructor. Una vez borrados los datos de la EPROM, se necesita disponer de un grabador especial para introducir nuevos datos.

MEMORIA RPROM_

Estas memorias utilizan transistores MNOS (metal nitruro óxido sílicio) por lo que se borran eléctricamente si se aplican a las entradas unos valores de tensión oportunos. Para el borrado de las memorias RPROM, como para la programación, se necesita un programador especial.

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory):

Se puede borrar selectivamente byte a byte con corriente eléctrica. Es más cara que la EPROM.

Memoria flash: Está basada en las memorias EEPROM pero permite el borrado bloque a bloque y es más barata y densa.

ARQUITECTURA DE UN FLASH MEMORY

Existen una gran variedad de parámetros que permiten caracterizar o clasificar una memoria

Naturaleza física del almacenamiento:

* Semiconductor (Ej. RAM, ROM, FlashROM, StickMemory)

* Magnético (Ej. Unidades de cinta o disco)

* Óptico (Ej. Unidades DVD, CDROM)

Modo de Acceso a la Información:

* Secuencial: Para acceder a un byte se requieren leer o escribir en las posiciones previas. (Ej. Unidad de cinta, FIFO)

* Aleatorio: Se puede acceder a cualquier byte sin condición de acceder a bytes previos (Ej. RAM, ROM, DVD, Discos magnéticos).

Mantenimiento de la información:

* Volátiles: pierden la información almacenada transcurrido cierto tiempo o si se desconecta la alimentación de la memoria. (Ej. DRAM, RAM)

* No volátiles: la información almacenada perdura en el tiempo independientemente de la alimentación del dispositivo y hasta que

ésta sea sustituida por una nueva. (Ej. NVRAM, FLASH, Magnéticas, Ópticas.

Tiempo de acceso:

Mide el intervalo de tiempo que transcurre desde que se solicita un dato a la memoria y ésta lo devuelve.

* Bajo. Ej. SRAM (caché), DRAM, ROM (en general las de tipo semiconductor)

* Alto. Ej. Unidades magnéticas y ópticas.

MEMORIAS: MEMORIAS SEMICONDUCTORAS: ORGANIZACIÓN (1)

La unidad mínima de almacenamiento es el bit y la estructura física que lo soporta se denomina celda básica

La memoria organiza las celdas por filas y columnas (estructura matricial).

Existen varias formas de acceder las celdas (o grupos de ellas): decodificación por filas y decodificación por filas y columnas.

MEMORIAS: MEMORIAS SEMICONDUCTORAS: ORGANIZACIÓN (2)

COMPONENTES

1 Conector USB

2 Dispositivo de control de almacenamiento masivo USB

3 Puntos de Prueba

4 Circuito de Memoria flash

5 Oscilador de cristal

6 LED

7 Interruptor de seguridad contra escrituras

8 Espacio disponible para un segundo circuito de memoria flash

Componentes primarios

Las partes típicas de una memoria USB son las siguientes:

Un conector USB macho tipo A (1): Provee la interfaz física con la computadora.

Controlador USB de almacenamiento masivo (2): Implementa el controlador USB y provee la interfaz homogénea y lineal para dispositivos USB seriales orientados a bloques, mientras oculta la complejidad de la orientación a bloques, eliminación de bloques y balance de desgaste. Este controlador posee un pequeño microprocesador RISC y un pequeño número de circuitos de memoria RAM y ROM.

Circuito de memoria Flash NAND (4): Almacena los datos.

Oscilador de cristal (5): Produce la señal de reloj principal del dispositivo a 12 MHz y controla la salida de datos a través de un bucle de fase cerrado (phase-locked loop)

Componentes adicionales

Un dispositivo típico puede incluir también:

Puentes y Puntos de prueba (3): Utilizados en pruebas durante la fabricación de la unidad o para la carga de código dentro del procesador.

LEDs (6): Indican la transferencia de datos entre el dispositivo y la computadora.

Interruptor para protección de escritura (7): Utilizado para proteger los datos de operaciones de escritura o borrado.

Espacio Libre (8): Se dispone de un espacio para incluir un segundo circuito de memoria. Esto le permite a los fabricantes utilizar el mismo circuito impreso para dispositivos de distintos tamaños y responder así a las necesidades del mercado.

Tapa del conector USB: Reduce el riesgo de daños y mejora la apariencia del dispositivo. Algunas unidades no presentan una tapa pero disponen de una conexión USB retráctil. Otros dispositivos poseen una tapa giratoria que no se separa nunca del dispositivo y evita el riesgo de perderla.

Ayuda para el transporte: En muchos casos, la tapa contiene una abertura adecuada para una cadena o collar, sin embargo este diseño aumenta el riesgo de perder el dispositivo. Por esta razón muchos otros tiene dicha abertura en el cuerpo del dispositivo y no en la tapa, la desventaja de este diseño está en que la cadena o collar queda unida al dispositivo mientras está conectado. Muchos diseños traen la abertura en ambos lugares.

DISEÑO DE UN FLASH MEMORY

Una memoria flash USB ("Universal Serial Bus"), es un pequeño dispositivo de almacenamiento masivo 100% electrónico, es decir, no tiene partes mecánicas en movimiento que produzcan fricción; consta de una pequeña cubierta que protege los circuitos de almacenamiento y un conector de tipo USB. Permite la escritura y borrado de la información (archivos de Office, videos, música, e incluso sistemas operativos, etc.), de manera rápida, sencilla y segura; siendo conectado por medio del puerto USB de la computadora. La definición de la Real Academia Española de la lengua es simplemente "dispositivo portátil pequeño de almacenamiento de datos".

Las memorias USB 1.0, reemplazaron del mercado comercial al popular disquete de 3½".

Las memorias USB 2.0, reemplazaron del mercado comercial a las memorias USB 1.0

Se prevé que las memorias USB 3.0, reemplazarán del mercado las versiones 2.0

Conectores y puertos USB

El conector con que cuenta es un puerto USB; hay básicamente 2 versiones físicamente idénticas de este conector, el USB 1.1 y el USB 2.0. En este tipo de conectores, el macho se distingue por ser el que viene en los dispositivos extraíbles, y el conector hembra es el que se encuentra integrado en la computadora, e inclusive en equipos de sonido. Junto con el próximo lanzamiento del puerto USB 3.0, también se están desarrollando las primeras memorias USB 3.0 con velocidades muy superiores al actual estándar.

Es importante mencionar que los fabricantes manejan en sus dispositivos la velocidad de transmisión como Megabits por segundo (Mbps) y no en Megabytes/segundo (MB/s) como se cree. Ejemplo de ello es la velocidad que se usa para el puerto USB 2.0, la cuál es de 480 Megabits por segundo (Mbps) pero al transformar en Megabytes/segundo esto equivale a 60 Megabytes/segundo (MB/s).

 

Figura 8. Conector externo USB (macho) y puertos USB (hembra).

Versión de puertoVelocidad de transferencia (Megabits/segundo)   -   (Megabytes/segundo)

USB 1.1 1.5 Mbps a 12 Mbps   -    187.5 KB/s a 1.5 MB/s

USB 2.0 Hasta 480 Mbps    -    60 MB/s

USB 3.0 Hasta 3.2 Gbps - 400 MB/s

    

Además de que la memoria USB 2.0 es más veloz que la versión anterior, también la gran diferencia radica en que es posible crear un dispositivo de arranque, esto es, instalar un sistema operativo capaz de funcionar de manera correcta ó simplemente para realizar tareas de mantenimiento. Son capaces de arrancar sistemas operativos como Microsoft® Ms-DOS, IBM PC-DOS®, versiones FreeDOS y el sistema operativo Linux.

Un puerto USB 3.0 es capaz de soportar dispositivos USB 1.X/2.0, sin embargo de manera inversa, no es posible debido a que físicamente varían las formas.

Las capacidades comerciales para memorias USB 1.0 y USB 2.0 son:

Primeras capacidades: 16 Megabytes (MB), 32 MB, 64 MB, 128 MB, 256 MB. Capacidades recientes: 512 MB, 1 GB, 2 GB, 4 GB y 8 GB. Actualmente las de mayor capacidad comercial son: 16 GB, 32 GB,  64 GB, 128

GB y 256 Gigabytes (GB).

Las capacidades comerciales para memorias USB 3.0 son:

Primeras capacidades: 16 Gigabytes (GB) y 32 GB.