¿Cómo funciona la memoria del ordenador

¿Cómo funciona la memoria de computadora
Memoria de la computadora Galería de imágenes

La mayoría de las formas de la memoria del ordenador están destinados para almacenar datos de forma temporal. Echa un vistazo dentro de tu ordenador con imágenes de la memoria del ordenador.

Introducción a cómo la memoria Obras Informática

Cuando se piensa en ello, es increíble cómo muchos tipos diferentes de memoria electrónica que encuentran en la vida cotidiana. Muchos de ellos se han convertido en una parte integral de nuestro vocabulario:

  • RAM
  • ROM
  • Cache
  • RAM dinámica
  • RAM estática
  • Memoria flash
  • Memory Sticks
  • Memoria virtual
  • Memoria de video
  • BIOS

Usted ya sabe que el ordenador delante de usted tiene memoria. Lo que no saben es que la mayoría de los artículos electrónicos que utiliza todos los días tienen alguna forma de memoria también. Éstos son sólo algunos ejemplos de los muchos elementos que utilizan la memoria:

  • Celulares
  • PDAs
  • Consolas de juegos
  • Radios de coche
  • VCRs
  • Televisores

En este artículo, usted aprenderá por qué hay tantos tipos diferentes de memoria y lo que todos los términos significan. En la página siguiente, vamos a empezar con lo básico: ¿Qué hace exactamente la memoria del ordenador hacer?

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¿Cómo funciona la memoria de computadora

Conceptos básicos de la memoria del ordenador

Aunque la memoria es técnicamente cualquier forma de almacenamiento electrónico, se utiliza con mayor frecuencia para identificar formas rápidas y temporales de almacenamiento. Si de su ordenador UPC tuvo que acceder constantemente la disco duro para recuperar cada pieza de datos que necesita, que funcionaría muy lentamente. Cuando la información se guarda en la memoria, la CPU puede acceder a ella con mucha más rapidez. La mayoría de las formas de memoria están destinados para almacenar datos de forma temporal.

Como se puede ver en el diagrama anterior, la CPU accede a la memoria de acuerdo a una jerarquía distinta. Tanto si se trata de almacenamiento permanente (el disco duro) o entrada (el teclado), La mayoría de datos va en memoria de acceso aleatorio (RAM) primero. La CPU a continuación, almacena fragmentos de datos que necesitará para acceder, a menudo en un cache, y mantiene ciertas instrucciones especiales en el registro. Hablaremos de caché y los registros más tarde.

Todos los componentes del sistema, como la CPU, el disco duro y la sistema operativo, trabajar juntos como un equipo, y la memoria es una de las partes más esenciales de este equipo. Desde el momento en que enciendes el ordenador encendido hasta que el tiempo de apagarlo, su CPU está constantemente utilizando la memoria. Echemos un vistazo a un escenario típico:

  • Que a su vez el ordenador.
  • Los datos de las cargas informáticas de memoria de sólo lectura (ROM) Y realiza una power-on self-test (POST) para asegurarse de que todos los componentes principales están funcionando correctamente. Como parte de esta prueba, el controlador de memoria comprueba todas las direcciones de memoria con un rápido leer escribir operación para asegurarse de que no hay errores en los chips de memoria. Leer / escribir significa que los datos se escriben en un poco y luego leer de ese poco.
  • La computadora carga el Basic Input Output System (BIOS) Desde la ROM. El BIOS ofrece la información más básica sobre los dispositivos de almacenamiento, la secuencia de arranque, la seguridad, Conecta y reproduce (reconocimiento automático de dispositivos) capacidad y algunos otros artículos.
  • La computadora carga el sistema operativo (OS) de la unidad de disco duro en la memoria RAM del sistema. Generalmente, las partes críticas de la sistema operativo se mantienen en la memoria RAM, siempre y cuando la computadora está encendida. Esto permite que la CPU tiene acceso inmediato al sistema operativo, lo que mejora el rendimiento y la funcionalidad del sistema en general.
  • Al abrir un solicitud, se carga en RAM. Para conservar el uso de RAM, muchas aplicaciones se cargan sólo las partes esenciales del programa inicialmente y luego se cargan otras piezas según sea necesario.
  • Después de cargar una aplicación, cualquier archivos que se abrió para su uso en aplicaciones que se cargan en la memoria RAM.
  • Cuando tú ahorrar un archivo y cerca la aplicación, el archivo se escribe en el dispositivo de almacenamiento especificada y, a continuación, y la aplicación se purgan de la RAM.

En la lista anterior, cada vez que algo se carga o se abre, se coloca en la memoria RAM. Esto simplemente significa que ha sido puesto en el equipo área de almacenamiento temporal de modo que la CPU puede acceder a esa información con mayor facilidad. La CPU solicita los datos que necesita de la memoria RAM, la procesa y escribe nuevos datos a la RAM en un ciclo continuo. En la mayoría de las computadoras, este revolver de datos entre la CPU y la RAM ocurre millones de veces por segundo. Cuando una aplicación está cerrada, y los archivos adjuntos son por lo general purgado (suprimido) de RAM para hacer espacio para nuevos datos. Si los archivos modificados no se guardan en un dispositivo de almacenamiento permanente antes de ser purgado, se pierden.


Una pregunta común acerca de las computadoras de escritorio que viene todo el tiempo es: "¿Por qué un equipo necesita tantos sistemas de memoria?"

Tipos de memoria de la computadora

Una computadora típica tiene:

  • Nivel 1 y Nivel 2 cachés
  • RAM del sistema normal
  • Memoria virtual
  • Un disco duro

¿Por que tantos? La respuesta a esta pregunta le puede enseñar mucho sobre la memoria!

, CPUs potentes rápidos necesitan un acceso rápido y fácil a las grandes cantidades de datos con el fin de maximizar su rendimiento. Si la CPU no puede llegar a los datos que necesita, deja, literalmente, y espera a que ella. CPUs modernos que funcionan a velocidades de alrededor de 1 gigahertz pueden consumir grandes cantidades de datos - potencialmente miles de millones de bytes por segundo. El problema que enfrentan los diseñadores de computadoras es que la memoria que puede mantenerse al día con una CPU de 1 gigahertz es extremadamente caro -- mucho más caro de lo que nadie puede darse el lujo en grandes cantidades.

Diseñadores de computadoras han resuelto el problema de los costos por "por niveles"Memoria - el uso de la memoria costosa en pequeñas cantidades y luego respaldándolo con mayores cantidades de memoria más barato.

La más barata forma de memoria de lectura / escritura en amplio uso hoy es el disco duro. Los discos duros proporcionan grandes cantidades de almacenamiento permanente de bajo costo. Usted puede comprar espacio en disco duro por unos centavos por megabyte, pero puede tomar un buen poco de tiempo (se acerca a un segundo) para leer un megabyte de un disco duro. Debido a que el espacio de almacenamiento en un disco duro es tan barato y abundante, constituye la etapa final de una jerarquía de memoria CPU, llamado memoria virtual.

El siguiente nivel de la jerarquía es RAM. Se discute en detalle en la memoria RAM Cómo RAM Obras, pero varios puntos acerca de RAM son importantes aquí.

los tamaño de bit de una CPU le indica cuántos bytes de información que pueden acceder desde la RAM al mismo tiempo. Por ejemplo, una CPU de 16 bits puede procesar 2 bytes a la vez (1 byte = 8 bits, por lo que 16 bits = 2 bytes), y una CPU de 64 bits puede procesar 8 bytes a la vez.

Megahercio (MHz) es una medida de la velocidad de procesamiento de la CPU, o ciclo de reloj, en millones por segundo. Así, una de 32 bits 800-MHz Pentium III potencialmente puede procesar 4 bytes al mismo tiempo, 800 millones de veces por segundo (posiblemente más basado en la canalización)! El objetivo del sistema de memoria es para satisfacer esas necesidades.

RAM del sistema de un ordenador por sí sola no es lo suficientemente rápido para que coincida con la velocidad de la CPU. Es por eso que usted necesita un cache (discutido más adelante). Sin embargo, la memoria RAM es más rápido, mejor. La mayoría de los chips de hoy operan con una tasa de ciclo de 50 a 70 nanosegundos. La velocidad de lectura / escritura es típicamente una función del tipo de memoria RAM utilizada, tales como DRAM, SDRAM, RAMBUS. Vamos a hablar de estos diferentes tipos de memoria posteriores.

En primer lugar, vamos a hablar de la memoria RAM del sistema.

RAM del sistema

Velocidad de la RAM del sistema es controlado por Ancho de bus y velocidad del autobús. Ancho de Bus se refiere al número de bits que pueden ser enviados a la CPU al mismo tiempo y velocidad de bus se refiere al número de veces que un grupo de bits se puede enviar cada segundo. LA ciclo de bus se produce cada vez que los datos viajan desde la memoria en la CPU. Por ejemplo, un bus de 32 bits 100-MHz es teóricamente capaz de enviar 4 bytes (32 bits dividido por 8 = 4 bytes) de datos a la CPU 100 millones de veces por segundo, mientras que un bus de 16 bits a 66 MHz puede enviar 2 bytes de datos de 66 millones de veces por segundo. Si se hacen las cuentas, usted encontrará que simplemente cambiando el ancho de bus de 16 bits a 32 bits y la velocidad de 66 MHz a 100 MHz en nuestro ejemplo permite tres veces mayor cantidad de datos (400 millones de bytes frente a 132 millones de bytes) para pasar a través de la CPU cada segundo.

En realidad, la memoria RAM no suele funcionar a la velocidad óptima. Estado latente cambia la ecuación radicalmente. Latencia se refiere al número de ciclos de reloj necesarios para leer un bit de información. Por ejemplo, la memoria RAM tiene una potencia de 100 MHz es capaz de enviar un bit en 0,00000001 segundos, pero puede tomar 0.00000005 segundos para iniciar el proceso de lectura para el primer bit. Para compensar la latencia, la CPU utiliza una técnica especial llamada modo de ráfaga.

El modo de ráfaga depende de la expectativa de que los datos solicitados por la CPU se almacenarán en células de memoria secuenciales. El controlador de memoria anticipa que todo lo que la CPU está trabajando en seguirán viniendo de esta misma serie de direcciones de memoria, por lo que lee varios bits consecutivos de datos en conjunto. Esto significa que sólo el primer bit está sujeto a el efecto completo de la latencia de lectura bits sucesivos tarda mucho menos tiempo. los el modo de ráfaga puntuación de la memoria normalmente se expresa como cuatro números separados por guiones. El primer número indica el número de ciclos de reloj necesarios para comenzar una lectura operación- el segundo, tercero y cuarto números que indican el número de ciclos necesarios para leer cada bit consecutivo en la fila, también conocido como el línea de palabra. Por ejemplo: 5-1-1-1 le dice que se tarda cinco ciclos de leer el primer bit y un ciclo para cada bit después de eso. Obviamente, cuanto más bajo estos números son, mejor es el rendimiento de la memoria.

El modo de ráfaga se utiliza a menudo en combinación con canalización, otro medio de minimizar los efectos de latencia. Canalización organiza la recuperación de datos en una especie de proceso de la línea de montaje. El controlador de memoria lee simultáneamente una o más palabras de la memoria, envía la palabra o palabras corriente a la CPU y escribe una o más palabras que las células de memoria. Usado en conjunto, el modo de ráfaga y la canalización pueden reducir drásticamente el retraso causado por la latencia.


Así que ¿por qué no comprar el más rápido, más amplia memoria que puede conseguir? La velocidad y el ancho de bus de la memoria debe coincidir con el bus del sistema. Puede utilizar la memoria diseñado para funcionar a 100 MHz en un sistema de 66 MHz, pero va a funcionar a la velocidad de 66 MHz de bus por lo que no hay ninguna ventaja, y la memoria de 32 bits no caben en una de 16 bits autobús.

Incluso con un bus de ancho y rápido, todavía requiere más tiempo para los datos para llegar desde la tarjeta de memoria en la CPU del que se necesita para la CPU para procesar realmente los datos. Ahí es donde entran en cachés.

¿Cómo funciona la memoria de computadora

Caché y Registros

Cachés están diseñados para aliviar este cuello de botella, haciendo los datos utilizados con más frecuencia por la CPU disponible al instante. Esto se logra mediante la construcción de una pequeña cantidad de memoria, conocida como primario o nivel 1 caché, justo en la CPU. Nivel 1 caché es muy pequeña, por lo general oscila entre 2 kilobytes (KB) y 64 KB.

los secundario o nivel 2 caché normalmente reside en una tarjeta de memoria se encuentra cerca de la CPU. El caché de nivel 2 tiene una conexión directa a la CPU. Un circuito integrado dedicado en el tarjeta madre, las Controlador L2, regula el uso de la memoria caché de nivel 2 por la CPU. Dependiendo de la CPU, el tamaño de la memoria caché de nivel 2 se extiende de 256 KB a 2 megabytes (MB). En la mayoría de los sistemas, los datos que necesita el CPU se accede desde la caché de aproximadamente el 95 por ciento del tiempo, lo que reduce la sobrecarga necesaria cuando la CPU tiene que esperar a que los datos de la memoria principal.

Algunos sistemas económicos prescinden de la memoria caché de nivel 2 por completo. Muchos CPUs de alto rendimiento tienen ahora la caché de nivel 2 en realidad integrada en el chip de la CPU en sí. Por lo tanto, el tamaño de la memoria caché de nivel 2 y si es a bordo (en la CPU) es un factor determinante importante en el rendimiento de una CPU. Para más detalles sobre el almacenamiento en caché, consulte Cómo Caching Obras.

Un tipo particular de RAM, memoria de acceso aleatorio estática (SRAM), se utiliza sobre todo para la caché. SRAM utiliza múltiples transistores, generalmente de cuatro a seis, para cada celda de memoria. Tiene una externa compuerta array conocido como multivibrador biestable que cambia, o chanclas, entre dos estados. Esto significa que no tiene que ser continuamente refrescado como DRAM. Cada celda mantendrá sus datos con tal de que tiene poder. Sin la necesidad de refrescante constante, SRAM puede funcionar de forma extremadamente rápida. Pero la complejidad de cada célula que sea prohibitivamente caro para su uso como RAM estándar.

La SRAM en la caché puede ser asincrónico o sincrónico. SRAM síncrona está diseñado para coincidir exactamente con la velocidad de la CPU, mientras que no es asíncrono. Ese poco de tiempo marca la diferencia en el rendimiento. Coincidencia de velocidad de reloj de la CPU es una buena cosa, por lo que siempre busque SRAM sincronizada. (Para obtener más información sobre los distintos tipos de memoria RAM, consulte Cómo RAM Obras.)

El paso final en la memoria es el registros. Estas son las células de memoria integradas en la CPU que contiene datos específicos que necesita el CPU, en particular la unidad aritmética lógica (ALU). Una parte integral de la propia CPU, que son controlados directamente por el compilador que envía información de la CPU para procesar. Ver ¿Cómo funcionan los microprocesadores para más detalles sobre registros.

Para una guía útil para imprimir la memoria del ordenador, puede imprimir los HowStuffWorks Gran Lista de Términos memoria de computadora.

Para obtener más información sobre la memoria del ordenador y temas relacionados, echa un vistazo a los enlaces de la página siguiente.

Volatilidad

La memoria puede ser dividida en dos categorías principales: volátil y no volátil. La memoria volátil pierda los datos tan pronto como se enciende el sistema off requiere potencia constante para seguir siendo viable. La mayoría de los tipos de memoria RAM entran en esta categoría.

La memoria no volátil no pierde sus datos cuando el sistema o dispositivo se apaga. Varios tipos de memoria entran en esta categoría. La más conocida es la ROM, pero los dispositivos de almacenamiento de memoria flash como CompactFlash o SmartMedia tarjetas también son formas de memoria no volátil.

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