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Hardware de la Computadora Introducción a los Sistemas de Computo Ing. Otto Mejía miumg.instructure.com Memoria Agregar memoria es una de las formas más populares, fáciles y económicas de actualizar una computadora. Mientras la CPU de la computadora funciona, almacena datos e instrucciones en la mem...

Hardware de la Computadora Introducción a los Sistemas de Computo Ing. Otto Mejía miumg.instructure.com Memoria Agregar memoria es una de las formas más populares, fáciles y económicas de actualizar una computadora. Mientras la CPU de la computadora funciona, almacena datos e instrucciones en la memoria de la computadora. Al contrario de lo que se podría esperar de una solución económica, las actualizaciones de memoria también tienden a ofrecer un mayor aumento de rendimiento, hasta cierto punto. Las placas base tienen límites de memoria; los sistemas operativos tienen límites de memoria; Las CPU tienen límites de memoria. Para identificar visualmente la memoria dentro de una computadora, busque varias filas delgadas de pequeñas placas de circuito colocadas verticalmente, potencialmente cerca del procesador. Memoria En situaciones en las que solo hay una tarjeta de memoria instalada, será esa tarjeta y algunas ranuras vacías las que estarán muy juntas. La figura muestra dónde está ubicada la memoria en un sistema; en este caso, los cuatro bancos están llenos. Memoria Hay algunos términos y frases técnicos que debe comprender con respecto a la memoria y su función: – – – – Comprobación de paridad Código de corrección de errores (ECC) Memoria de una y dos caras Memoria de uno, dos, tres y cuatro canales Memoria - Comprobación de paridad y bancos de memoria La comprobación de paridad es un esquema rudimentario de comprobación de errores que no ofrece corrección de los mismos. La verificación de paridad funciona con mayor frecuencia en un byte u 8 bits de datos. Se agrega un noveno bit en el extremo transmisor y se elimina en el extremo receptor para que no afecte los datos reales transmitidos. Si el extremo receptor no está de acuerdo con la paridad establecida en un byte particular, se produce un error de paridad. Los cuatro esquemas de paridad más comunes que afectan a este bit extra se conocen como par , impar , marca y espacio. Memoria - Comprobación de paridad y bancos de memoria La paridad par e impar se utilizan en sistemas que realmente calculan la paridad. La paridad de marca (un término para un pulso digital, o 1 bit) y espacio (un término para la falta de un pulso, o un bit 0) se utilizan en sistemas que no calculan la paridad, pero esperan ver un valor de bit fijo almacenado en la ubicación de la paridad. Se dice que los sistemas que no admiten ni reservan la ubicación requerida para el bit de paridad implementan memoria sin paridad. El modelo más básico para implementar memoria en un sistema informático utiliza ocho chips de memoria para formar un conjunto. Cada chip de memoria contiene millones o miles de millones de bits de información, cada uno en su propia celda. Memoria - Comprobación de paridad y bancos de memoria Por cada byte de la memoria, se almacena un bit en cada uno de los ocho chips. Se añade al conjunto un noveno chip para soportar el bit de paridad en sistemas que lo requieran. Uno o varios de estos conjuntos, implementados como chips individuales o como chips montados en un módulo de memoria, forman un banco de memoria. Se requiere un banco de memoria para que el sistema informático reconozca eléctricamente que se ha instalado la cantidad mínima de componentes de memoria o la cantidad adecuada de componentes de memoria adicionales. El ancho del bus de datos del sistema, el bus externo del procesador dicta cuántos chips o módulos de memoria se necesitan para satisfacer un banco. Memoria - Comprobación de paridad y bancos de memoria Por ejemplo, un SIMM (módulo de memoria único en línea) de 32 bits y 72 pines satisface un banco para una CPU antigua de 32 bits, como un procesador i386 o i486. Se necesitan dos de estos módulos para satisfacer un banco de procesadores de 64 bits. Sin embargo, sólo se requiere un DIMM de 64 bits y 168 pines para satisfacer el mismo procesado. Para aquellos módulos que tienen menos de ocho o nueve chips montados, algunos de los chips manejan más de 1 bit por cada byte. Por ejemplo, si ve tres chips montados, los dos chips más grandes normalmente manejan 4 bits, un nibble, de cada byte almacenado, y el tercer chip, más pequeño, maneja el bit de paridad único para cada byte. Memoria - Comprobación de paridad y bancos de memoria Los esquemas de paridad pares e impares operan en cada byte del conjunto de chips de memoria. En cada caso, se cuenta el número de bits establecidos en un valor de 1. Si hay un número par de bits 1 en el byte (0, 2, 4, 6 u 8), la paridad par almacena un 0 en el noveno bit, el bit de paridad; de lo contrario, almacena un 1. La paridad impar hace todo lo contrario: almacena un 1 en el bit de paridad para hacer que un número par de unos sea impar y un 0 para mantener un número impar de unos impar. Puede ver que esto es efectivo solo para determinar si hubo un error flagrante en el conjunto de bits recibidos, pero no hay ninguna indicación sobre dónde está el error y cómo solucionarlo. Memoria - Comprobación de paridad y bancos de memoria Además, el recuento total de 1 bit no es importante, sólo si es par o impar. Por lo tanto, ya sea en el esquema par o impar, si se modifica un número par de bits en el mismo byte durante la transmisión, el error no se detecta porque al invertir 2, 4, 6 o los 8 bits se obtiene un número par de unos que permanecen pares, y un número impar de unos que quedan impares. La paridad de marca y espacio se utiliza en sistemas que desean ver 9 bits por cada byte transmitido pero no calculan el valor del bit de paridad en función de los bits del byte. La paridad de marca siempre usa un 1 en el bit de paridad y la paridad espacial siempre usa un 0. Estos esquemas ofrecen menos capacidad de detección de errores que los esquemas pares e impares porque solo se pueden detectar cambios en el bit de paridad Memoria - Comprobación de paridad y bancos de memoria Nuevamente, la verificación de paridad no es una corrección de errores; es solo detección de errores, y no es la mejor forma de detección de errores. Sin embargo, un error puede bloquear todo el sistema y mostrar un error de paridad de memoria. Ya son suficientes estos errores y es necesario reemplazar la memoria. Por lo tanto, la verificación de paridad permanece desde los primeros días de la informática como un indicador eficaz de fallas de memoria y transmisión de datos a gran escala, como en el caso de interfaces seriales conectadas a módems analógicos o interfaces de consola de red, pero no tanto para detectar errores aleatorios Memoria - Comprobación de paridad y bancos de memoria En los primeros días de la informática personal, casi toda la memoria se basaba en la paridad. A medida que la calidad ha aumentado a lo largo de los años, la verificación de paridad en el subsistema de RAM se ha vuelto menos común. Como se señaló anteriormente, si no se admite la verificación de paridad, generalmente habrá menos chips por módulo, generalmente uno menos por columna de RAM. Memoria - Comprobación y corrección de errores El siguiente paso en la evolución de la detección de errores de memoria se conoce como código de corrección de errores (ECC). Si la memoria admite ECC, los bits de verificación se generan y almacenan con los datos. Se realiza un algoritmo sobre los datos y sus bits de verificación cada vez que se accede a la memoria. Si el resultado del algoritmo es todo ceros, entonces los datos se consideran válidos y el procesamiento continúa. ECC puede detectar errores de uno y dos bits y, de hecho, corregir errores de un solo bit. En otras palabras, si un byte particular (grupo de 8 bits) contiene errores en 2 de los 8 bits, ECC puede reconocer el error. Si solo 1 de los 8 bits tiene error, ECC puede corregir el error. Memoria de una y dos caras Comúnmente hablando, los términos memoria de una cara y memoria de dos caras se refieren a cómo algunos módulos de memoria tienen chips en un lado y otros tienen chips en ambos lados. El sistema trata esencialmente la memoria de doble cara como dos módulos de memoria separados. Las placas base que admiten dicha memoria tienen controladores de memoria que deben conmutar entre los dos “lados” de los módulos y, en un momento determinado , pueden acceder sólo al lado al que han conmutado. La memoria de doble cara permite insertar más memoria en una computadora, utilizando la mitad del espacio físico de la memoria de una sola cara, lo que no requiere conmutación por parte del controlador de memoria. Memoria de uno, dos, tres y cuatro canales Los controladores de memoria estándar administran el acceso a la memoria en fragmentos del mismo tamaño del ancho de datos del bus del sistema. Esto se considera comunicación a través de un solo canal. La mayoría de los procesadores modernos tienen un bus de datos del sistema de 64 bits. Esto significa que un controlador de memoria estándar puede transferir exactamente 64 bits de información a la vez. La comunicación a través de un solo canal es un cuello de botella en un entorno donde la CPU y la memoria pueden operar más rápido que el conducto entre ellas. Memoria de uno, dos, tres y cuatro canales Hasta cierto punto, cada canal agregado en paralelo entre la CPU y la RAM sirve para aliviar esta restricción. Se desarrollaron controladores de memoria que admiten implementación de doble canal y mayor memoria en un esfuerzo por aliviar el cuello de botella entre la CPU y la RAM. La memoria de doble canal es la coordinación del controlador de memoria de dos bancos de memoria para que funcionen como un conjunto sincronizado durante la comunicación con la CPU, duplicando el ancho del bus del sistema especificado desde la perspectiva de la memoria. La memoria de triple canal , entonces, exige la coordinación de tres módulos de memoria a la vez. La memoria de cuatro canales es la coordinación de cuatro módulos de memoria a la vez. Memoria de uno, dos, tres y cuatro canales En conjunto, se les conoce como implementaciones de memoria multicanal. Debido a que los procesadores actuales tienen en gran medida buses de datos externos de 64 bits, y debido a que una unidad de memoria satisface este ancho de bus, existe una relación de 1:1 entre bancos y módulos. Esto significa que la implementación de memoria multicanal en los sistemas informáticos más populares de la actualidad requiere la instalación de dos, tres o cuatro módulos de memoria a la vez. Sin embargo, tenga en cuenta que es la placa base, no la memoria, la que implementa la memoria multicanal La memoria de un solo canal , por el contrario, es el modelo de memoria clásico que dicta que sólo se debe satisfacer un banco completo cada vez que se instala o agrega memoria inicialmente. Memoria de uno, dos, tres y cuatro canales Un banco suministra sólo la mitad del ancho del bus efectivo creado por el soporte de doble canal, que por definición empareja dos bancos a la vez. En casi todos los casos, las implementaciones multicanal admiten la instalación de un solo canal, pero se debe esperar un rendimiento inferior. Las placas base multicanal suelen incluir ranuras de diferentes colores, normalmente una de cada color por conjunto de ranuras. Para usar solo un canal, debe llenar espacios del mismo color, omitiendo los espacios vecinos para hacerlo. Llenar las ranuras vecinas en una placa base de doble canal aprovecha su capacidad de doble canal. Debido a los “trucos” especiales que se utilizan con los subsistemas de memoria para mejorar el rendimiento general del sistema, se debe tener cuidado durante la instalación de módulos de memoria diferentes. Memoria de uno, dos, tres y cuatro canales En el peor de los casos, la computadora dejará de funcionar cuando se coloquen juntos en ranuras del mismo canal módulos de diferentes velocidades, diferentes capacidades o diferentes números de lados. Si todos estos parámetros son idénticos, no debería haber ningún problema con el emparejamiento de los módulos. Sin embargo, aún pueden surgir problemas cuando se instalan módulos de dos fabricantes diferentes o ciertos fabricantes no compatibles, siendo todos los demás parámetros iguales. Memoria de uno, dos, tres y cuatro canales Aunque no es la composición de la memoria lo que conduce al soporte multicanal sino la tecnología en la que se basa la placa base, algunos fabricantes de memoria aún empaquetan y venden pares y tripletes de módulos de memoria en un esfuerzo por brindarle tranquilidad cuando esta comprando memoria para un sistema que implementa una arquitectura de memoria multicanal. Tenga en cuenta que las ranuras de memoria de la placa base tienen un código de colores distintivo , no los módulos de memoria. Tipos de Memoria La memoria viene en muchos formatos. Cada uno tiene un conjunto particular de características que lo hace más adecuado para una aplicación particular. Algunas decisiones sobre la aplicación del tipo de memoria se basan en la idoneidad; otros se basan en la asequibilidad para los consumidores o la comercialización para los fabricantes de computadoras. La siguiente lista le da una idea de la amplia gama de tipos y subtipos de memoria: – DRAM (memoria dinámica de acceso aleatorio ) – – – – ADRAM (asynchronous DRAM) FPM DRAM (fast page mode DRAM) EDO DRAM (extended data out DRAM) BEDO DRAM (burst EDO DRAM) Tipos de Memoria – – – – – – – SDRAM (DRAM síncrona) SDR SDRAM (single data rate SDRAM) DDR SDRAM (double data rate SDRAM) DDR2 SDRAM (double data rate , versión dos, SDRAM) DDR3 SDRAM (double data rate , versión tres, SDRAM) DDR4 SDRAM (double data rate , versión cuatro, SDRAM) DDR5 SDRAM (double data rate , versión cinco, SDRAM) SRAM (memoria estática de acceso aleatorio ) ROM (memoria de sólo lectura)